玉米抗粗缩病QTL(qMrdd1)的辅助选择及遗传效应研究

作     者：董鲁朋 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘保申

授予年度：2016年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：玉米 粗缩病 qMrdd1 遗传效应 

摘      要：玉米粗缩病(Maize rough dwarf disease,MRDD)是一种世界性病毒病,近年来在我国黄淮海地区迅速蔓延,给玉米生产造成巨大损失。常用的骨干自交系及杂交种粗缩病抗性差,充分利用抗性材料的抗病基因,通过分子标记辅助选择技术,培育高抗玉米粗缩病的自交系及新品种,是玉米抗病育种的重要途径。我们在前期工作中将一个抗玉米粗缩病主效QTL(qMrdd1)定位在第8号染色体标记M103-4和M105-3之间,该QTL表现为隐性基因遗传,可降低24.2-39.3%的发病率。本研究利用粗缩病抗性亲本,结合分子标记辅助选择技术,通过多代回交把qMrdd1导入到玉米骨干自交系中,并对qMrdd1基因的遗传效应进行鉴定,为培育抗粗缩病玉米品种奠定了基础。主要结果如下:1.以抗病玉米自交系1145、CL313、NT411、5413、P138、FCD0602为供体亲本,以感病玉米自交系D124、D129、郑58、昌7-2、LX9801、D202、9058等为受体及轮回亲本,通过杂交和多代回交将抗病基因qMrdd1导入到受体自交系中,使受体亲本在保持原有的优良性状的同时获得粗缩病抗性。采用分子标记辅助选择技术对回交后代群体进行选择,提高了选择效率,目前已获得郑58、昌7-2、LX9801等BC5F3纯合抗病材料和BC6F2材料。2.通过前景选择,亲本及纯合抗、感病BC3F3群体在山东泰安、济宁、枣庄和河南开封进行田间抗病性鉴定,并在江苏省农业科学院植物保护所进行接种鉴定。结果表明,抗病亲本的粗缩病抗性较好,D129、郑58、昌7-2、LX9801等自交系均表现不同程度发病;通过分子标记辅助选择得到的带有纯合抗病基因qMrdd1的BC3F3群体植株,其病情指数比不带抗病基因的群体植株降低5-54.8%。3.选取平均分布在玉米10条染色体上的50个SSR标记对4棵D129 BC3F2植株、6棵D129 BC4F1植株和4棵D129 BC5F1植株进行全基因组背景扫描,计算背景回复率。理论上通过三代回交、四代回交、五代回交植株的平均背景回复率分别为93.75%、96.88%、98.44%,而上述三个群体背景回复率平均值分别为87.17%、88.75%、96.75%,均低于理论值,可能是由于每个回交群体种植的株数较少,选择植株的范围有限,导致入选植株连锁累赘程度较严重,保留了较多供体染色体上的缀余片段。4.利用分子标记辅助选择技术,在抗病系NT411(供体亲本)和感病系NT409(轮回亲本)回交多代的后代群体中,选出7个含有抗性基因的杂合单株自交得到分离群体B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7。利用这7个分离群体和两对抗感病近等基因系(R1、S1和R2、S2)与玉米自交系A7110、Q319、CT03、昌7-2、43684、43684、43946组配的13组杂交种,在玉米植株整个生育期内无粗缩病病毒接种的条件下,进行农艺性状调查。结果表明:7个分离群体中各基因型植株以及13组杂交种在株高、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒重等农艺性状上差异不显著。经分析,qMrdd1基因对受体自交系的产量相关农艺性状不表现负遗传效应,可以用于改良感病玉米自交系。