利用基因芯片技术发掘小麦成株抗条锈病基因

The variational and epidemic wheat yellow rust (YR) races caused huge losses to wheat production in China. Exploring adult plant resistance genes or pyramid resistance genes is an effective and environmental friendly way to control stripe rust disease. Common wheat C33 from International Centre for Agricultural Research in Dry Areas（ICARDA）, displays highly resistance to stripe rust during adult plant stage in past 18 years. The adult-plant resistance genes in C33 is different from those reported adult-plant resistance genes by disease identification, allelic analysis and molecular diagnostics. In this study, 217 recombinant inbred lines (RILs) derived from Xia440/C33 and two parents will be analyzed, using wheat 660K SNP array, DArT and SSR molecular technology. Fine mapping will get by primer-walking based on constrction secondary segregation population. Wheat durable resistance breeding will be established by effective molecular assisted selection.

小麦条锈病新小种的不断变异和流行，给我国小麦生产造成了巨大损失。发掘成株期抗性基因并开展抗性基因聚合育种是控制条锈病最经济有效且环境友好型的最佳途径。源自国际干旱地区农业研究中心的小麦品系C33经18年连续鉴定均表现苗期轻感、成株期高度抗条锈性；病害鉴定、等位测验和分子诊断表明，C33所含成株抗性基因不同于已报道的成株抗性基因。本项目拟利用660K SNP基因芯片、DArT基因芯片及SSR标记技术，对“夏440×C33”构建的217个F7 RILs及其亲本在3年2个环境的成株期抗条锈性进行全基因组扫描，挖掘抗性QTL，明确其新颖性；利用目标区段的杂合株系构建次级分离群体，步移法加密抗性QTL的分子标记。结合表型鉴定，用获得的SNP、DArT和SSR标记对抗性基因QTL位点在不同遗传背景下的选择效率和遗传效应进行验证，为小麦条锈病持久抗性育种建立分子高效选择技术。

由条锈菌引起的条锈病是世界范围内最具破坏力的小麦病害之一，由于条锈菌优势小种变异快、新生理小种易出现，致使现有抗病小麦品种很快丧失抗性，为保障小麦的生产稳定，需要不断挖掘新的条锈病抗病基因，并应用于小麦育种。本研究对新材料C33含有的成株期抗条锈病QTL定位研究。获得以下结果：1、通过C33/夏440的183个重组自交系群体，采用SSR、DArT标记分析，利用最大病害严重度作为表型，获得4个成株期条锈病QTL位点，分别命名为分别命名为QYr.saas-3AS，QYr.saas-5AL，QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS，能解释4.14-15.21%的表型变异。其中QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS来自于抗性亲本C33，然而这两个QTL组合的抗性水平远低于C33，表明在C33中可能还存在其他未检测出的QTL位点。QYr.saas-7DS与Yr18基因在中国春的物理图谱上仅相距仅1-2个Mb，其可能与Yr18是相同的基因，QYr.saas-5BL也曾被报道过。2、在重组自交系群体中携带QYr.saas-5AL, QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS的株系的抗性水平却与C33相当，表明效应值小的QTL也能被用于育种，通过组合几个微小的QTL能够达到较高水平的抗性。3、为挖掘C33中未检测出的新QTL位点，运用55K SNP芯片，7个环境/年份中共检测到4个成株期条锈病抗性QTL位点，能解释3.48%-16.59%的表型变异，其中QYr.saas-1B、QYr.saas-5B、QYr.saas-7D来自于抗病亲本C33。而QYr.saas-7D在5个年份环境中稳定存在，经染色体位置比对，QYr.saas-5B、QYr.saas-7D与之前检测到的QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS是相同的位点。对比发现QYr.saas-1B也是已报道过的QTL位点。因此，利用55K SNP芯片技术未能检测到C33中新的QTL位点。QYr.saas-7DS与Yr18是否为相同的基因将在后续进行验证。4、为挖掘C33中的成株期抗病基因，利用高代杂合株系构建了次级分离群体。计划将F2次级分离群体进行660K SNP检测及抗病性表型鉴定，进一步检测C33中未挖掘到的QTL位点，以及后续的遗传效应验证。