小麦—冰草2P附加系的特征与抗病基因区段分子标记分析

作     者：王棕瑶 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘伟华

授予年度：2023年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：小麦 冰草 2P附加系 2P易位系 分子标记 

摘      要：小麦作为我国的三大粮食作物之一,对于保障粮食安全具有重要意义。近年来气候变化导致小麦病害加重,严重影响了小麦产量。冰草(Agropyron cristatum)P基因组是小麦改良的重要基因源,具有多个优良性状,如抗病、抗逆、多分蘖、多花多粒等。四倍体冰草是异花授粉植物,其含有的P染色体组的结构存在差异,导致相同部分同源群不同附加系的农艺性状等出现差异。本研究以3个小麦-冰草不同2P二体附加系:II-9-3、II-3-1b、II-23-72为材料,利用细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等方法,对3份小麦-冰草不同2P附加系的主要特性进行了鉴定与分析,为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础。另外根据冰草转录组和基因组序列信息,开发2PL抗叶锈病基因区段特异STS标记,并以经过EMS诱导的2PT-5易位系后代为材料,通过抗病性鉴定和STS标记检测,确定新的小片段易位,对进一步有效利用2P染色体的优异基因具有重要意义。研究结果如下:1.3个小麦-冰草不同2P附加系的特征与利用分析。通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的主要性状进行了调查鉴定与分析。结果表明,小麦-冰草2P附加系II-9-3遗传率为100%,遗传最为稳定、株型紧凑、免疫叶锈病,高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种。小麦-冰草2P附加系II-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种。小麦-冰草2P附加系II-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种。不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础。2.小麦-冰草易位系2PT-5抗病基因区段的STS分子标记开发与筛选。利用RNA-Seq技术获得小麦-冰草2PT-5转录组序列,将此序列与冰草参考基因组序列比对,筛选在864-946 Mb区段相似的DNA序列,并与普通小麦中国春序列进行比对,寻找差异位点,设计STS分子标记。通过分析筛选出110个特异标记,加密了抗病基因区段2PL864-946 Mb区段的分子标记,为进一步定位、克隆抗叶锈病基因奠定了重要基础。3.小麦-冰草易位系2PT-5EMS诱变后代的鉴定。对经EMS诱变后的小麦-冰草2P易位系2PT-5后代材料进行抗病性鉴定,筛选出抗病株系进行特异分子标记和GISH鉴定,最终筛选出4个新的小麦-冰草2P小片段易位系。为进一步缩小抗病区段提供了重要材料。