粗山羊草抗小麦白粉病基因PmY2280的精细定位

白粉病是危害小麦生产的主要病害之一，培育抗病品种不仅对防治白粉病最经济有效，而且有利于保护生态环境。挖掘抗白粉病基因资源是培育抗病品种的基础。粗山羊草是小麦D基因组的二倍体祖先种，其中蕴藏着大量优异基因资源。我们从粗山羊草Y2280中鉴定出一个显性抗病基因，利用SSR分子标记将其定位在5DL染色体上，暂命名为PmY2280。本研究以Y2280与感病粗山羊草材料AL8/78配制的F2大分离群体为材料，用我们最新构建的粗山羊草D基因组框架图（未发表）为基础，结合比较基因组学的原理，开发新的分子标记，对PmY2280抗白粉病基因进行精细定位。本项目的实施将为该基因的克隆与未来的分子标记辅助选择育种奠定基础。

小麦白粉病是影响世界小麦生产的主要病害之一，抗病育种是防治小麦病害发生的最经济有效和环境友好的方法，而抗病基因是进行抗病育种的重要基础，因此挖掘新的抗白粉病基因资源具有重要意义。迄今为止，已有40多个小麦抗白粉病基因被正式命名，这些基因主要来自普通小麦本身及其近缘种属。粗山羊草是普通小麦D基因组的祖先种，是小麦遗传改良的重要的基因资源。本研究利用两个粗山羊草亲本Y2280和AL8/78，杂交产生了一个大的F2:3分离群体，利用该群体鉴定了Y2280携带一个显性抗白粉病基因，将其暂命名为PmY2280。利用GrainGenes上公布的SSR分子标记将其定位在5D染色体长臂上，标记Xcfd26和Xwmc289是距离抗病基因最近的两个侧翼标记，遗传距离分别是10.9cM和19.3cM。为了对PmY2280进行精细作图，我们一方面培育了5000多株F2:3群体，并对其进行抗病鉴定。另一方面我们利用不同的策略开发新的分子标记逐步逼近目标基因。以5DL上定位的EST和PmY2280两侧的分子标记序列为基础，通过搜索D基因组序列草图、水稻和短柄草基因组序列以及利用二代测序技术建立的两个亲本间的SNP数据集，开发了上千对新的分子标记，通过连锁分析，发现23个SSR标记、32个SNP标记和1个STS标记与目标基因连锁，遗传作图结果表明抗病基因在标记d39和d69之间，与Xwmc289相比，d69标记与抗病基因之间的距离缩小了6.4cM。比较基因组学研究表明，粗山羊草Y2280的抗白粉病基因PmY2280区域与水稻和短柄草之间的共线性较差，仅与水稻6、7、2、4、9染色体，短柄草的1、3、5染色体有极其微弱的共线性，说明利用比较基因组学进行PmY2280基因的精细作图比较困难。为了进一步逼近目标基因，我们利用RAD（restriction-site associated genomic DNA ）和HiSeq2000技术，开发新的SNP标记，完成了精细作图，目标基因距离两侧的分子标记分别为0.1和0.7cM。该研究结果不仅为小麦的抗白粉病分子标记辅助育种提供了有效的分子标记，而且为今后克隆该抗白粉病基因奠定了坚实的基础。