生物学生物学 植物学专业优秀论文植物学专业优秀论文 小麦抗白粉病基因遗传图谱构建及抗小麦抗白粉病基因遗传图谱构建及抗病相关基因的克隆病相关基因的克隆关键词：小麦关键词：小麦 白粉病白粉病 抗病基因抗病基因 分子标记分子标记 遗传图谱遗传图谱 基因克隆基因克隆摘要：由禾布氏白粉菌小麦专化型(Blumeria graminis(DC)：EOSpeer f.sptritici)引起的小麦白粉病，是世界范围的重要小麦病害。利用抗病品 种是防治该病最为经济、有效和环境安全的方法。与抗病基因紧密连锁的分子 标记不仅便于抗病基因鉴定和作图，而且可以在育种中进行抗病品种/系的标记 辅助选择(MAS)分子标记辅助选择将极大地提高基因累加效率，加速育种进程。 植物抗病基因克隆的研究对于抗病育种和抗病机制的理解具有重要意义。运用 抗病基因类似物法(RGA 法)克隆分离目的基因或寻找新的抗病基因是一条最经 济、快捷的途径。 本研究对小麦抗白粉病基因载体品种/系进行了抗性鉴定 和遗传分析。采用 SSR、STS、SRAP 和 RGA 等技术，鉴定了与小麦抗白粉病基因 Pm4b 紧密连锁的分子标记，并构建了 PmZB90 基因的高密遗传图谱。同时运用 RGA 方法克隆了一些抗病基因同源片段，进一步做了 RF-PCR 分析和 TAIL-PCR 序列延伸，为获得全长抗病基因和研究小麦抗病机理奠定基础。 主要研究结 果如下： 1对小麦不同 Pm 基因载体品种/系的成株期抗性鉴定结果表明， 29 个己知单基因或多基因载体品种中，表现免疫的有 6 个，所携带基因为 Pm4b、Pm13、Pm20、Pm21、Pm23 和 Pm24；表现高抗和中抗的基因有 Pm4a、Pm6、Pm17、Pm22、Pm5a+6 和 Pm33。这些抗性好的基因应该小麦抗病育 种计划中充分利用。 2位于 2A 染色体长臂上的小麦抗白粉病基因 Pm4b 是 目前应用广泛的有效抗病基因。本研究运用集群分离分析法鉴定了四个与 Pm4b 基因连锁的标记。用 240 对引物组合筛选感抗池，有 20 对引物组合能在感抗池 之间扩增出多态性。进一步用 157 株 Flt;,2gt;分离群体验证标记 的连锁性，最终获得了两个扩增带型稳定，与 Pm4b 基因遗传距离较近的标记 Me8/Em7-220 和 Me12/Em7-205。STS 标记 STS-241 距 Pm4b 基因仅 4.9cM。另外， 还分析了位于 2A 染色体长臂的 8 个 SSR 标记，题 wm382 与 Pm4b 基因显性分离， 距 Pm4b 基因 11.8cM。 分析这四个标记对 Pm4b 基因的专一性，发现 Xgwm382-125bp 对 Pm4 基因位点特异。显性标记 STS-241 和 Me8/Em7-220 能够 区分 Pm4b 和 Pm4a，可以被应用于分子标记辅助选择，有助于 Pm4b 基因的高效 利用。为抗病基因的快速、有效和合理利用奠定基础。 3小麦农家品种 ZB90 是一个有效的广谱抗白粉病材料。苗期和成株期抗性鉴定表明，其白粉病 抗性由显性单基因控制，暂命名为 PmZB90。从位于不同染色体上的 53 个 SSR 标记中筛选出 3 个标记 Xgwm311、Xgwm382 和 Xgwm312，对 144 株 Flt;,2gt;分离群体进行连锁性分析。根据遗传距离将 PmZB90 定位 到小麦染色体 2A 长臂。结合我们鉴定的 STS 标记 STS-470、RGA 标记 RGA- 1102、SRAP 标记 Me5/Em5-650 和 Me8/Em16-600 构建了 PmZB90 基因的高密遗传 图谱。PmZB90 位点与 7 个标记的顺序为：Me5/Em5-650-RGA-1102-PmZB90- Xgwm382-Xgwm311-Me8/Em16-600-STS-470-Xgwm312。这 7 个区间的遗传距离依 次为：3.7cM、9.2cM、2.9cM、4.5cM、2.3cM、20.8cM、49.6eM。与小麦染色体 2AL 上已构建的遗传图谱顺序一致。 根据材料来源、抗病基因的染色体定位 结果及 PmZB90 同其他位于 2AL 上的基因之间的关系分析，确认该基因为一个新的小麦抗白粉病基因，可能同 PmDR147 基因等位。小麦抗白粉病新基因 PmZB90 的鉴定和高密遗传图谱构建，能够弥补现有抗源材料的不足，为小麦抗白粉病 育种提供新的优良抗病基因。 4本研究根据抗病基因保守结构域设计简并 性引物，对小麦抗白粉病基因的一些载体品种/系进行扩增。从小麦 VPM 和 ZB90 中克隆了一些 RGA 片段，对其进行序列分析和功能预测，发现有 6 个 DNA 片段属于抗病基因同源序列，并着重分析了从小麦 VPM 中克隆的 RGA1231 和从 ZB90 中克隆的 RGA1102 片段。 运用 RT-PCR 技术：研究了小麦白粉菌诱导后 Rc955 基因的表达。Rc955 受白粉菌的诱导，在一定时间内表达量会有所增加， 但变化不大，可能为组成型表达。 根据 RGA 序列 RGA1102 在两端设计了 3 对 嵌套式特异引物，利用 TAIL-PCR 技术将 RGA1102 成功向 5端延伸 799bp，向 3端延伸 281bp，序列延伸后的总长度为 2182bp。序列分析表明所获得的序列 包含一个全长的编码序列。以上研究为 PmZB90 基因的分离克隆和功能研究奠定 了基础。正文内容正文内容由禾布氏白粉菌小麦专化型(Blumeria graminis(DC)：EOSpeer f.sptritici)引起的小麦白粉病，是世界范围的重要小麦病害。利用抗病品 种是防治该病最为经济、有效和环境安全的方法。与抗病基因紧密连锁的分子 标记不仅便于抗病基因鉴定和作图，而且可以在育种中进行抗病品种/系的标记 辅助选择(MAS)分子标记辅助选择将极大地提高基因累加效率，加速育种进程。 植物抗病基因克隆的研究对于抗病育种和抗病机制的理解具有重要意义。运用 抗病基因类似物法(RGA 法)克隆分离目的基因或寻找新的抗病基因是一条最经 济、快捷的途径。 本研究对小麦抗白粉病基因载体品种/系进行了抗性鉴定 和遗传分析。采用 SSR、STS、SRAP 和 RGA 等技术，鉴定了与小麦抗白粉病基因 Pm4b 紧密连锁的分子标记，并构建了 PmZB90 基因的高密遗传图谱。同时运用 RGA 方法克隆了一些抗病基因同源片段，进一步做了 RF-PCR 分析和 TAIL-PCR 序列延伸，为获得全长抗病基因和研究小麦抗病机理奠定基础。 主要研究结 果如下： 1对小麦不同 Pm 基因载体品种/系的成株期抗性鉴定结果表明， 29 个己知单基因或多基因载体品种中，表现免疫的有 6 个，所携带基因为 Pm4b、Pm13、Pm20、Pm21、Pm23 和 Pm24；表现高抗和中抗的基因有 Pm4a、Pm6、Pm17、Pm22、Pm5a+6 和 Pm33。这些抗性好的基因应该小麦抗病育 种计划中充分利用。 2位于 2A 染色体长臂上的小麦抗白粉病基因 Pm4b 是 目前应用广泛的有效抗病基因。本研究运用集群分离分析法鉴定了四个与 Pm4b 基因连锁的标记。用 240 对引物组合筛选感抗池，有 20 对引物组合能在感抗池 之间扩增出多态性。进一步用 157 株 Flt;,2gt;分离群体验证标记 的连锁性，最终获得了两个扩增带型稳定，与 Pm4b 基因遗传距离较近的标记 Me8/Em7-220 和 Me12/Em7-205。STS 标记 STS-241 距 Pm4b 基因仅 4.9cM。另外， 还分析了位于 2A 染色体长臂的 8 个 SSR 标记，题 wm382 与 Pm4b 基因显性分离， 距 Pm4b 基因 11.8cM。 分析这四个标记对 Pm4b 基因的专一性，发现 Xgwm382-125bp 对 Pm4 基因位点特异。显性标记 STS-241 和 Me8/Em7-220 能够 区分 Pm4b 和 Pm4a，可以被应用于分子标记辅助选择，有助于 Pm4b 基因的高效 利用。为抗病基因的快速、有效和合理利用奠定基础。 3小麦农家品种 ZB90 是一个有效的广谱抗白粉病材料。苗期和成株期抗性鉴定表明，其白粉病 抗性由显性单基因控制，暂命名为 PmZB90。从位于不同染色体上的 53 个 SSR 标记中筛选出 3 个标记 Xgwm311、Xgwm382 和 Xgwm312，对 144 株 Flt;,2gt;分离群体进行连锁性分析。根据遗传距离将 PmZB90 定位 到小麦染色体 2A 长臂。结合我们鉴定的 STS 标记 STS-470、RGA 标记 RGA- 1102、SRAP 标记 Me5/Em5-650 和 Me8/Em16-600 构建了 PmZB90 基因的高密遗传 图谱。PmZB90 位点与 7 个标记的顺序为：Me5/Em5-650-RGA-1102-PmZB90- Xgwm382-Xgwm311-Me8/Em16-600-STS-470-Xgwm312。这 7 个区间的遗传距离依 次为：3.7cM、9.2cM、2.9cM、4.5cM、2.3cM、20.8cM、49.6eM。与小麦染色体 2AL 上已构建的遗传图谱顺序一致。 根据材料来源、抗病基因的染色体定位 结果及 PmZB90 同其他位于 2AL 上的基因之间的关系分析，确认该基因为一个新 的小麦抗白粉病基因，可能同 PmDR147 基因等位。小麦抗白粉病新基因 PmZB90 的鉴定和高密遗传图谱构建，能够弥补现有抗源材料的不足，为小麦抗白粉病 育种提供新的优良抗病基因。 4本研究根据抗病基因保守结构域设计简并 性引物，对小麦抗白粉病基因的一些载体品种/系进行扩增。从小麦 VPM 和ZB90 中克隆了一些 RGA 片段，对其进行序列分析和功能预测，发现有 6 个 DNA 片段属于抗病基因同源序列，并着重分析了从小麦 VPM 中克隆的 RGA1231 和从 ZB90 中克隆的 RGA1102 片段。 运用 RT-PCR 技术：研究了小麦白粉菌诱导后 Rc955 基因的表达。Rc955 受白粉菌的诱导，在一定时间内表达量会有所增加， 但变化不大，可能为组成型表达。 根据 RGA 序列 RGA1102 在两端设计了 3 对 嵌套式特异引物，利用 TAIL-PCR 技术将 RGA1102 成功向 5端延伸 799bp，向 3端延伸 281bp，序列延伸后的总长度为 2182bp。序列分析表明所获得的序列 包含一个全长的编码序列。以上研究为 PmZB90 基因的分离克隆和功能研究奠定 了基础。 由禾布氏白粉菌小麦专化型(Blumeria graminis(DC)：EOSpeer f.sptritici)引起的小麦白粉病，是世界范围的重要小麦病害。利用抗病品 种是防治该病最为经济、有效和环境安全的方法。与抗病基因紧密连锁的分子 标记不仅便于抗病基因鉴定和作图，而且可以在育种中进行抗病品种/系的标记 辅助选择(MAS)分子标记辅助选择将极大地提高基因累加效率，加速育种进程。 植物抗病基因克隆的研究对于抗病育种和抗病机制的理解具有重要意义。运用 抗病基因类似物法(RGA 法)克隆分离目的基因或寻找新的抗病基因是一条最经 济、快捷的途径。 本研究对小麦抗白粉病基因载体品种/系进行了抗性鉴定 和遗传分析。采用 SSR、STS、SRAP 和 RGA 等技术，鉴定了与小麦抗白粉病基因 Pm4b 紧密连锁的分子标记，并构建了 PmZB90 基因的高密遗传图谱。同时运用 RGA 方法克隆了一些抗病基因同源片段，进一步做了 RF-PCR 分析和 TAIL-PCR 序列延伸，为获得全长抗病基因和研究小麦抗病机理奠定基础。 主要研究结 果如下： 1对小麦不同 Pm