玉米抗矮花叶病遗传分析及数量性状基因定位

玉米抗矮花叶病遗传分析及数量性状基因定位

王振华[1]2002年在《玉米抗矮花叶病遗传分析及数量性状基因定位》文中研究指明玉米矮花叶病是一种世界性病毒病害,目前已成为危害我国玉米生产的主要病害之一。实践证明,培育和种植抗病品种是防治此病的经济有效途径,而抗病育种的成效取决于对抗源和抗病遗传规律的认识。本论文开展抗源鉴定和抗性遗传研究对玉米抗矮花叶病遗传育种具有重要意义。主要研究结果如下: (1)通过对我国60份主要玉米自交系2—3年的人工接种鉴定,筛选到K22、CN962、P138、齐318、齐319等9份高抗系和K22、X178、获白、黄早四等9份抗病系。利用SSR标记将其中的47份骨干自交系划分为7个类群,15份抗病自交系分散于四平头群(A)、旅大红骨群(B)、E群和G群。其中E群和GⅡ亚群被鉴定为抗病毒种质来源。根据杂种优势利用原理,CN962和K22可分别用于改良同一群的纹黄、444和丹340、E28等自交系的抗性。 (2)18个外引群体中Poo119、Suwan 1、Pob.101和Pob.46表现中抗SCMV。12个国内群体仅中综3号和中综4号抗病较好;而中群13、中群14、豫综5号及东北区的一些群体抗病性较差。 (3)对四套抗X感SCMV组合六个世代接种鉴定结果所做的遗传分析表明,在苗期或成株期,抗SCMV基因的加性、显性以及互作效应普遍存在,且在不同杂交组合中遗传方式亦不同。抗SCMV的遗传力较高。在供试组合中,以苗期叶片危害度和成株期病级为鉴定指标均估订到Pa405至少含有1对抗性基因,而黄早四则至少含有2对抗性基因。 (4)以黄早四×掖107的F_2分离群体(184个单株)为作图群体,构建了含有89个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1543cM,平均图距17.3cM。利用F_(2:3)和F_(2:4)群体分别将抗性QTL定位于3、6、10染色体上,且位置基本相同;同时利用F_(2:4)群体在染色体1、5上又各检测到1个QTL。基因作用方式除第1、5染色体上的QTL表现为显性和超显性外,其余均为加性或部分显性,其效应为负值。第3和10染色体上的QTL能解释较大的表型变异,可以认为是主效基因位点。 (5)抗性QTL在植株不同发育阶段表达的数目和效应略有不同,但主效QTL的表达基本一致。随植株生长发育检测到的抗性QTL可解释的表型变异逐渐增大。在苗期抗病性主要由位于染色体3、5、10上的3个QTL控制;在拔节期和抽雄期由位于染色体3、5、6、10上的4个QTL控制;到成株期由位于1、3、5、6、10染色体上的5个QTL控制。

陈旭[2]2004年在《玉米抗甘蔗花叶病毒QTL分析》文中指出玉米矮花叶病是一种世界性病害,也是我国玉米产区的主要病害之一。培育抗病品种是防治玉米矮花叶病和减轻危害的最经济最有效的途径,而抗病育种的成效取决于对抗源和抗性遗传机制的认识。采用分子标记技术发掘我国主要玉米种质中的抗甘蔗花叶病毒基因及其连锁分子标记,为建立高效率抗病育种及种质改良技术提供理论依据。本研究以玉米自交系X178(抗)和B73(感)组配的F_2和F_3群体为作图和抗病性评价群体,采用SSR和AFLP分子标记构建遗传连锁图谱,在北京分春播和夏播二个时期,采用人工接种方法对216个F_3家系在苗期、拔节期、抽雄期和成株期分别进行玉米矮花叶病的抗性鉴定。应用复合区间作图法分析抗病QTL及基因效应。主要研究结果如下: (1) 以X178×B73的F_2分离群体(234个单株)为作图群体,构建了含有134个SSR位点和119个AFLP位点的遗传连锁图,覆盖玉米基因组的1659.3 cM,标记间平均距离为6.58 cM,标记间图距小于20cM的比例为88.9%。 (2)通过分子数量遗传学分析,发现植株抗病性与多个基因的遗传控制有关,在各个不同发育时期玉米抗甘蔗花叶病毒的遗传力较高,变幅为69.2%~80.0%。相关分析表明,各个时期的病株率或病情指数之间呈高度正相关;但随植株生长发育,各个时期病株率或病情指数的相关性略有降低。 (3)将216个F_3家系在北京地区分春、夏两个时期播种,进行抗甘蔗花叶病毒鉴定,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在春播的苗期、拔节期、抽雄期和成株期共检测到5个QTL,分别位于第3、4、5、6、8染色体上,解释的表型变异为4.5%~32.6%。在夏播的苗期、拔节期、抽雄期和成株期共检测到5个QTL,分别位于第2、3、5、6、9染色体上,解释的表型变异为4.3%~40.5%。 (4)玉米对我国矮花叶病的抗性QTL与发育阶段有关,抗病QTL数目和位置在不同发育阶段的表现有差异。在春播玉米苗期共检测到3个QTL,分别位于第3、6、8染色体上;在拔节期也检测到3个QTL,位于第3、5、6染色体上;在抽雄期比拔节期多检测到一个QTL,位于第8染色体上;在成株期检测到4个QTL,分别位于第3、4、5、6染色体上。在夏播玉米苗期1和苗期2,分别于第3、5、6和9染色体上检测到4个QTL;在拔节期1于第3、6染色体上检测到QTL;在拔节期2,于第3、6、9染色体上共检测到3个QTL;抽雄期检测到的QTL数目与拔节期2相同,均在第3、6、9染色体上找到了QTL;在成株期检测到4个QTL,分别位于第3、5、6、9染色体。

张书红[3]2007年在《玉米单片段代换系群体的构建和玉米矮花叶病抗病基因的定位》文中研究指明本实验以优良玉米杂交种豫玉22的母本自交系(综3)为供体亲本、父本自交系(87-1)为受体亲本,通过杂交、回交和SSR标记全程跟踪供体的染色体片段的方法,构建了以87-1为背景的综3染色体单片段代换系群体;利用高代回交群体,结合BSA(bulked segregantanalysis)分池和SSR分子标记,鉴定并初步定位了1个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因。主要结果如下:1、经过杂交、回交和分子标记辅助选择,本试验共获得了84个以87-1为背景的综3的染色体单片段代换系,代换片段总长度为2056.45cM,覆盖基因组760.6cM,覆盖率为32.75%。其中,包括26个纯合单片段代换系,代换片段总长度为649.1cM,平均长度为24.97cM,对玉米基因组的覆盖长度为364.6cM,覆盖率为15.70%;同时,还获得了58个杂合单片段代换系候选单株,代换片段总长度为1407.4cM,平均长度为24.26cM,覆盖基因组长度为725.6cM,覆盖率为31.24%。2、分析了单片段代换系构建过程中供体基因组成分的变化。从BC_2F_1到BC_4F_1的回交过程中,来源于供体的代换片段数减少了58.92%,代换片段长度减少了23.19%,个体内供体基因组的大小减少了68.48%;从BC_4F_1到BC_5F_1的回交过程中代换片段数减少了42.00%,代换片段长度减少了28.82%,个体内供体基因组大小减少了59.57%。3、利用BC_2F_3回交后代群体鉴定并初步定位了一个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因scm3,该基因被定位于第3染色体3.04-3.05位置,与SSR分子标记bnlg420紧密连锁,遗传距离为5.9 cM,连锁图为mc1965-46.5cM-scm3-5.9cM-bnlg420-1.6 cM-umc1307-4.7cM-umc2265。

王凤格[4]2001年在《玉米矮花叶病抗性QTL的初步分析》文中研究表明玉米矮花叶病(MDMV)是玉米产区普遍发生的病毒病,近年来已成为影响我国玉米产量和品质的重要病害之一。分子标记技术及QTL定位方法的发展为深入研究该病害的抗性遗传规律提供了有效的手段。本研究利用黄早四×掖107的F2分离群体(共184个单株)构建分子遗传图谱,并进行MDMV-B的QTL定位及遗传效应分析。主要结果如下: 1.用56个多态性SSR位点对F2群体作基因型分析,这些位点的等位基因在F2群体中的分布为黄早四等位基因占51.2%,掖107等位基因占48.8%,近似为1∶1。卡方测验表明,4个位点表现基因偏分离(1∶1),占7%;10个位点表现基因型偏分离(1∶2∶1),占18%,以第4,5和9染色体表现突出。 2.用Joinmap软件构建SSR连锁图谱,把56个多态性位点分成9个连锁群,其中第7染色体上的标记划入两个连锁群中,而第2和4染色体未构成连锁群。拟合到图谱上的位点共42个。第1染色体最长(187.7cM),拟合了7个位点,平均图距23cM;其次是第10染色体(99.5cM),拟合了7个位点,平均图距16.6cM;第3和第6染色体上(长度分别为46.2和40.7cM)均拟合了7个位点,且位点相对集中,平均图距为9.2和8.1cM。 3.采用单一标记法,区间作图法,复合区间作图法进行QTL分析:单一标记法在第3,6,10染色体上检测到显着或极显着位点:区间作图法和复合区间作图法均检测到4个QTL,分别位于染色体3(2个),6(1个),10(1个)上,基因作用方式为加性或部分显性,加性效应较大,显性效应作用较小。位于第3染色体上的2个QTL效应较大,贡献率之和超过40%。叁种方法得到的结果具有较高的一致性。 4.采用BSA法进行主效基因定位,利用在亲本间表现多态性的54对SSR引物进行抗感池筛选,得到4个在抗感池间表现多态性的引物:1035,phi053,phi029,phi099。连锁分析表明,抗MDMV-B基因距离1035和phi053较近,图距为21.5cM和25.1cM。这一结果与QTL定位的结果基本一致。 5.抗MDMV-B的QTL分别位于染色体箱3.04,6.01,10.04区域,其中3.04和6.01被认为是玉米抗病虫基因聚集区。定位结果验证了抗性基因群的存在。

汤继华[5]2001年在《玉米C型胞质不育恢复基因及玉米矮花叶病抗病基因定位》文中提出植物在生殖过程中不能产生花粉和花药的现象称为雄性不育,自然界存在的植物雄性不育可分为细胞质雄性不育和细胞核雄性不育两种类型。目前在玉米制种中主要利用细胞质雄性不育系进行制种,雄性不育的利用是提高玉米种子质量的重要途径,在玉米胞质雄性不育的3种类型中,T型和S型胞质不育的恢复机理已较为清楚,C型胞质雄性不育由于遗传背景复杂,其恢复机理研究结果仍存在较大的差异。多数研究者认为C型胞质不育的恢复存在两对以上的恢复基因,并对恢复主基因Rf4进行了定位研究,但Rf4定位结果不尽一致,而恢复主基因Rf5和部分恢复基因只形染色体定位结果还未有报道。由于C型胞质不育的恢复机理不十分清楚,在一定程度上制约着C型胞质不育的应用。本研究利用恢复系凤可1、A619及不育系CMS-C237、CMS-CMo17杂交组合分离群体的遗传分析,结果表明,恢复系凤可1有两对重迭恢复基因Rf4、Rf5,A619中只有1对恢复基因Rf4。利用微卫星标记(SSR)将恢复主基因Rf4定位在第8染色体短臂上,与引物bnlg2307的遗传连锁距离为25.4cM;首次将恢复主基因Rf5定位于第5染色体长臂上,与引物bnlg1711、bnlg1346、phi058连锁,距3个引物的遗传距离分别为7.51cM、1.68cM、9.87cM。 玉米矮花叶病是一种世界性的病害,该病的流行在不少国家和地区造成了巨大的经济损失。由于玉米矮花叶病存在多种病毒株系,并可以通过摩擦接种、蚜虫介导及种子带毒等多种方式进行传播,给玉米矮花叶病的防治带来一定的困难,在生产上最有效的防治办法是推广抗病杂交种。我国是玉米矮花叶病的高发地区,该病主要由MDMV-B和SCMV等病毒株系引起。由于玉米矮花叶病有多种复杂的抗性机制,存在多个抗病基因。前人曾对显性抗病基因Mdml进行了染色体定位。本研究通过对黄早四与Mo17六个群体的田间接种调查,利用数量性状的主基因+多基因模型遗传分析,结果表明,黄早四对玉米矮花叶病的抗性由一对主基因和微效基因控制。通过黄早四和Pa405的等位性测验,发现黄早四中的抗病主基因是一个与Mdml位点不同的新的隐性抗病基因,将该基因命名为mdm2。利用1套含有隐性标记的糯粒易位系将黄早四中的抗病主基因mdm2定位第6染色体长臂上,与易位系T6-9b连锁;同时通过SSR分子标记发现mdm2位于第6染色体长臂上,与引物bnlg1867、bnlg391、phi077连锁,距3个引物的遗传距离分别为9.56cM、6.72cM、4.74cM。

夏宗良[6]2001年在《玉米矮花叶病一个新的抗病基因位点的发现和定位》文中研究指明本研究利用主基因-多基因混合遗传模型,对来自唐四平头血缘的代表自交系黄早4对玉米矮花叶病B株系抗性进行遗传研究,检测出一对主效基因的存在;在抗性遗传研究的基础上,根据等位性分析初步推断该基因涉及一个新的抗病基因位点,并通过细胞遗传学方法对其进行定位;进而利用微卫星标记对其进行分子作图。结果如下: 1.利用主基因-多基因混合遗传模型,对黄早4×Mo17、黄早4×8112和黄早4×掖107等3个抗×感组合的P_1、P_2、B_1、B_2、F_1、F_2 6世代进行抗性遗传分析,结果发现成株期玉米对矮花叶病的抗性不仅仅由多基因控制,而是由主基因和多基因共同控制。从而检测出一对主效抗病基因的存在。 2.在抗病遗传研究的基础上,通过等位性测验初步推断,黄早4与Pa405所携带的抗病主基因不同,它涉及了一个新的抗病基因位点,且对当前流行并造成危害的玉米矮花叶病B株系表现为隐性遗传,暂定名为mdml(t)。 3.采用细胞遗传学的方法将mdml(t)定位在第六染色体长臂上,该基因位于Mdml和T6-9b的易位断点之间,靠近着丝点,与Mdml大约相距1.9-4.5个交换单位,与易位断点相距33.8个交换单位。 4.利用微卫星标记把玉米抗矮花叶病基因mdml(t)定位在第六染色体长臂上的6.01区,该基因位于微卫星标记phi077和bnlg391之间,距phi077 4.74cM,距bnlg391 6.72cM。分子标记分析进一步证实了抗性遗传研究和细胞遗传学研究的结果。 黄早4中抗矮花叶病新基因mdml(t)的发现和定位,为抗病基因的图位克隆及分子标记辅助育种奠定了基础。

高树仁[7]2005年在《玉米抗丝黑穗病遗传分析及数量性状基因定位》文中进行了进一步梳理玉米对丝黑穗病的抗性是多基因控制的数量性状。国内外学者在玉米丝黑穗病抗性资源评价和抗性遗传研究方面作了大量工作,但抗性遗传研究基本停留在常规数量遗传水平,尚缺乏在分子水平上的遗传研究。玉米丝黑穗病是我国玉米主要病害之一,抗病遗传研究进展滞后,严重限制了抗病育种技术的发展和种质创新能力。本论文首先对133 份常用玉米自交系和24 个国内外群体进行了抗性鉴定,发掘出一批抗病资源,为玉米抗丝黑穗病遗传育种研究提供种质基础;进而利用世代平均数分析法进行抗病基因遗传效应分析,为抗病品种选育和改良提供理论依据。在此基础上,采用SSR 标记和AFLP 标记技术对玉米抗丝黑穗病基因进行了QTL 分析。在染色体1.03、2.09、3.04-3.05 和8.02-8.03 区域一致性地检测到抗丝黑穗病QTL;采用集团分离法进一步得到与抗病基因紧密连锁的分子标记,并成功地将2 个紧密连锁的AFLP 标记转化为SCAR 标记。研究结果为今后利用分子标记技术辅助选择玉米丝黑穗病基因提供了技术途径,同时还可以通过对这些位点的辅助选择创建近等基因系,为进一步开展玉米抗丝黑穗病QTL 精细定位与克隆奠定基础。

丁俊强[8]2003年在《两个玉米矮花叶病抗病基因的发现和定位》文中研究指明本研究通过对不同的玉米育种材料进行人工接种鉴定,筛选出一份优良的抗玉米矮花叶病自交系四一,并通过经典遗传学分析,结合微卫星分子标记,对四一的抗性进行了研究,对其抗病基因进行了定位,主要结论如下: 1.通过田间人工接种鉴定,从89份育种材料中筛选出4份高抗玉米矮花叶病材料和24份抗病材料以及28份中抗材料,其中筛选出的优良自交系四一在全生育期抗病。 2.对抗感组合四一×Mo17的P_1、P_2、F_1、F_2、BC_1、BC_2 6个群体进行了抗性跟踪调查,并在调查基础上开展抗病性状的经典遗传学研究,结果表明:四一的成株期抗性由两个主基因控制,两个抗病基因表现为显性互补作用。 3.以四一×Mo17的F_2为作图群体,利用90对微卫星标记(亲本间有多态性)进行全基因组筛选,在第叁和第六染色体的着丝点附近各发现了一个抗病基因位点,验证了表型遗传研究的推断;通过对242个F_2单株进行微卫星分析,对这两个抗病基因进行了定位,其中,第叁染色体上的抗病基因距紧密连锁的双侧微卫星标记UMC1527和UMC2020的遗传距离分别约为1~2cM和5~6cM;第六染色体上的抗病基因距紧密连锁的双侧微卫星标记bnlg1600和phi075的遗传距离分别约为2~3cM和4~5cM;同时,61个BC_2单株的基因型检测结果,也验证了表型抗性遗传研究的推断。 4.在F_2单株基因型分析结果的基础上,结合不同时期的田间抗病性状调查,对这两个抗病基因的功能进行进一步的探讨,表明第六条染色体上的抗病基因与接种后早期抗病性有关。 目前,己鉴定出的抗玉米矮花叶病材料较少,只有少数几个抗病基 因被定位。玉米矮花叶病新抗源四一的发现和其抗病基因的定位,拓宽 了抗玉米矮花叶病基因资源,为抗玉米矮花叶病育种和抗病基因克隆、 分子标记辅助选择育种等工作的开展奠定了基础。

孙翠霞[9]2009年在《玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择》文中进行了进一步梳理玉米矮花叶病(maize dwarf mosaic,MDM)是由病毒引起的一种病害,是当前玉米生产中分布广泛、危害严重的病毒病之一。病毒的传播是以蚜虫为传播载体的非持续性传播,虽说杀虫剂对控制蚜虫群体是有效的,但是却无法阻止蚜虫通过迁移传播病毒。抗矮花叶病试材的遗传基础狭窄和感病自交系的大量利用,是玉米矮花叶病发生流行的主要原因。已有的研究表明,玉米不同自交系和品种对矮花叶病的抗性有显着差异,选育和种植抗病品种是防治该病最经济有效的措施。为持续、有效地控制玉米矮花叶病,需要不断地发掘抗性资源,分析其携带的抗性基因特性,发掘新的抗病基因,为抗病育种提供重要的基础材料。而准确定位抗性基因位点是抗病育种的前提和基础。自交系黄早四、X178和四一中的抗病基因已得到鉴定和利用。玉米自交系黄早四对玉米矮花叶病B株系的抗性是由一对主基因和多基因共同控制.根据等位性分析和遗传学分析,吴建宇等人发现黄早四所带有的一个抗病基因位于第6染色体长臂上,该基因对当前流行并造成危害的玉米矮花叶病B株系表现为隐性遗传。本研究的目的是发展与抗性基因mdm1(t)紧密连锁的DNA标记。抗性亲本黄早四和感性亲本Mo17杂交可得F2群体,通过分析F2群体来确定标记和表型之间的连锁关系。结果如下:1.用AFLP技术对亲本及F2群体进行了遗传多态性分析。通过试验,我们在玉米矮花叶病抗性植株中找到了2个AFLP标记。2.多态性AFLP扩增产物的RFLP定位。定位结果表明,通过引物/酶复合物E-AAC/M-CAG和E-AGG/M-CAC的扩增所得的两个AFLP标记RHC-1和RHC-2,与mdm1(t)基因连锁。通过计算标记和基因之间的遗传距离可得两个AFLP标记RHC-1和RHC-2分别位于玉米第六染色体的抗性基因mdm1(t)两侧,与抗性基因之间的遗传距离分别为1.6cM和2.0cM。3.对两个AFLP片段进行序列分析,按照AFLP标记两个5,末端的碱基序列,参考Paran的方法,并考虑到PCR引物设计的基本原则,设计两对SCAR引物。利用设计的SCAR引物在亲本及F2代的分离群体中进行PCR扩增,以检测该标记的特异性。引物1能够在抗性亲本和F2代抗性个体中扩增出一条401bp的特异性条带,而在感性亲本和F2代感性个体中,则无此条带;引物2同样能在抗性个体及感性个体之间扩增出多态性。4.用转化的SCAR标记对F2单株进行了扩增,扩增结果与SCAR引物扩增的结果基本一致,表明已成功地将AFLP标记转化为SCAR标记。新的SCAR标记可用来区分苗期的抗性和感性植株。近距离分子标记为分子标记辅助选择育种以及抗病基因克隆提供了扎实的基础.

王飞[10]2007年在《玉米粗缩病抗病位点的分子标记定位》文中认为玉米(Zea mays L.)是世界上重要的粮食、饲料兼能源作物,也是重要的遗传模式植物。在我国,玉米产量仅次于水稻,在国民经济中占有非常重要的地位。玉米粗缩病(Maize Rough Dwarf Disease,MRDD)是严重危害玉米生产的一种病害。在我国引起玉米粗缩病的病原为水稻黑条矮缩病毒,灰飞虱为主要传毒媒介。为了控制病害流行,减少生产损失,开发和利用玉米本身的抗病基因,进行抗病育种和遗传改良,是从根本上解决病害问题的有效途径。目前国内外对玉米粗缩病抗病基因的研究没有突破性进展,其制约因素主要有玉米植株的抗病性鉴定难度大和缺乏适用于抗性基因定位的群体。一、玉米粗缩病人工接种和分子检测技术的建立本工作利用灰飞虱为传毒媒介,以山东济南地区自然发病的典型的玉米粗缩病植株作为毒源饲喂灰飞虱。将经过饲毒培养的灰飞虱随机分成3组,每组由若干样本组成。第一组中每样本含有灰飞虱1头,第二组和第叁组中每样本分别含灰飞虱5头或10头。样本匀浆液利用间接酶联免疫方法检测RBSDV含量,进而确定灰飞虱的带毒率。对第一组12个样本检测,有3个样本为阳性,得出灰飞虱带毒率为25%。检测每样本含有5头灰飞虱的第二组样本,得出灰飞虱带毒率为13.3%。由10头灰飞虱组成的样本均表现出阳性结果。因此,人工接种时每株小苗应接种10头灰飞虱,确保在接种的灰飞虱中至少有一头携带有RBSDV。在此基础上,以感病自交系掖478为材料,分别研究了植株发育时期(叶龄),接种的虫口密度和接种时间这叁个因素对人工接种效果的影响。结果表明:玉米植株早期易感病,人工接种后发病率高;当虫口密度为15头和10头灰飞虱接种二叶期的掖478幼苗时,发病率可分别达到100%和96%;以每株10头灰飞虱的虫口密度接种掖478幼苗时,接种期长,发病率高。根据上述的实验结果和在不同接种条件下玉米植株的存活率,得出适宜的接种条件为:二叶期玉米植株、每株15头经过饲毒的灰飞虱和接种期5天。采用适宜的接种条件同时接种了90110、掖478、M017、掖515、8112、鲁源92、P138、178、F112132和F022411等10个自交系,得出90110、P138、178和F022411为抗病自交系,掖478为高感自交系,掖515、鲁源92、F112132和8112为中度感病自交系。这些自交系人工接种鉴定的结果与3年的田间鉴定结果相一致,但田间鉴定发病率较人工接种发病率低,而且不同年份间波动较大。利用间接ELISA和荧光定量RT-PCR两种方法分别检测了人工接种的90110、掖478、F112132和F022411植株中的病毒含量。间接ELISA方法不能明确区分健康植株和发病较轻的1、2级植株,但能将发病较重的3级病株鉴定出来。荧光定量RT-PCR方法可以稳定地检测出在100ng总RNA中的1×103拷贝的病毒RNA,能够区分出病级不同的植株。根据定量RT-PCR检测结果可得出,感染了RBSDV的植株并不都表现出玉米粗缩病症状,但就总体而言,不同病级的植株平均病毒含量之间存在显着的差异,在感病自交系中植株的RBSDV含量越高,发病程度越重,病毒含量为1×10~3拷贝/100ng总RNA的植株可定为感病植株,而病毒含量为1×10~6拷贝/100ng总RNA的植株可定为严重感病的植株。即利用荧光定量RT-PCR方法可以准确地检测出植株的病毒含量,确定植株的抗病性。玉米粗缩病人工接种鉴定体系的建立可使植株抗病性鉴定工作摆脱了田间环境因素波动的制约,得到稳定可靠的鉴定结果。将人工接种鉴定和荧光定量RT-PCR检测方法结合起来,可以在一个分离群体中准确鉴定发病植株和抗病植株,有助于玉米粗缩病抗病基因定位。二、掖478×90110的分子标记连锁图谱构建以高感玉米粗缩病的我国的玉米骨干自交系掖478为母本,以高抗玉米粗缩病的自交系90110为父本构建作图群体,取掖478×90110的150个F_2单株构建分子标记连锁图谱。在筛选的86个RFLP标记和456对SSR引物中,双亲间表现多态性的标记共有347个,多态频率为66.0%;无扩增产物的SSR引物有16对;多态性稳定的RFLP标记59个。挑选出26个RFLP标记和252对SSR引物进行F_2群体的单株分析。对于共显性标记,与90110带型相同的F_2单株赋值为A,与掖478带型相同的F_2单株赋值为B,具杂合带型(同F_1带型)的赋值为H;对于显性标记,与90110带型不同的F_2单株赋值为C,与478带型不同的F_2单株赋值为D;缺失记为“-”。将每一标记在F_2群体中的分离数值与其相应的孟德尔理论分离比例(显性3:1、共显性1:2:1)相比较,进行X~2适合度检验,验证每一标记的分离是否符合孟德尔比例(即:是否表现为偏分离)。汇总RFLP和SSR标记在F_2群体中的分离数据,用MAPMAKER/EXP3.0软件构建分子标记连锁图谱。在278个标记中,有271个标记被分别划分成10个连锁群中。大部分标记在本图谱上的位置及排序与它们在玉米基因组数据库(MaizeGDB)的IBM Neighbors map 2004图谱上的相同。本图谱覆盖玉米基因组(总长)2164.3 cM,标记间平均距离为7.98cM,形成了自交系掖478×90110的分子标记连锁框架图,可用于主效基因定位以及QTL的初步分析。本图谱为玉米粗缩病抗病基因的分子标记定位奠定了良好基础,对发掘双亲之间其它优异农艺性状基因资源具有重要价值,对于掖478的大量衍生自交系的遗传改良也具有重要的意义。叁、利用分离群体定位玉米粗缩病抗病位点通过人工接种鉴定和田间自然发病鉴定两种方法,对自交系90110、掖478及其F_2群体、BC_1群体和部分重组自交系群体进行了玉米粗缩病抗病性鉴定。两种鉴定方法得到了一致的可以相互验证的结果。在F_2群体中,莱州地区鉴定材料的自然发病率为14.6%和13.3%;济南地区鉴定材料的自然发病率为14.0%和12.7%;人工接种鉴定材料的叁次重复的发病率分别为14.0%、14.0%和18.0%。在BC_1群体中,莱州地区鉴定材料的自然发病率为36.0%和35.3%;济南地区鉴定材料的自然发病率为33.3%和31.3%;人工接种鉴定材料的叁次重复的发病率分别为36.0%、40.0%和35.0%。对F_2和BC_1群体中抗、感植株的比例分别进行了卡方检验,得出在掖478×90110这一组合中,粗缩病抗性不符合由一个或两个基因控制的简单的遗传模式。37个重组自交系的人工接种鉴定结果与叁年的田间自然鉴定结果相一致,不仅确定了这些自交系的粗缩病抗性,而且进一步验证了人工接种鉴定的可重复性。取15株抗病的F_2植株的DNA等量混合组成F_2抗池,10株严重感病的F_2植株的DNA等量混合组成F_2感池;15株抗病的BC_1植株的DNA等量混合组成BC_1抗池,15株严重感病的BC_1植株的DNA等量混合组成BC_1感池。先用构建分子标记连锁图谱的SSR标记检测F_2抗池和F_2感池,再用在F_2抗池和F_2感池之间表现出多态的SSR标记检测BC_1的抗池和感池。对于那些在BC_1的抗池和感池之间表现出多态且与在F_2的抗池和感池之间的多态相一致的标记,初步认为它们可能与玉米粗缩病抗病基因连锁。通过SSR-BSA分析,我们找到了4个与玉米粗缩病抗病基因连锁的分子标记,分别为6号染色体上的umc1656(bin6.02),7号染色体上的umc1401(bin7.02),8号染色体上的bnlg1823(bin8.07)和umc1268(bin8.07)。由于这4个标记分别位于6、7、8染色体上,且抗病植株的SSR带型在这些位点上与自交系90110的相同,推测在90110中至少存在3个玉米粗缩病抗病位点,分别以Mrdd1、Mrdd2和Mrdd3表示。根据F_2分子标记连锁图谱,我们选取了6号染色体上的umc1656、umc1006、umc1083、bnlg2191和umc1595共5个SSR标记,7号染色体上的umc1401、umc1695、umc1666和umc2142共4个SSR标记,8号染色体上的bnlg1823、umc1268、umc1728、umc2014和umc1032共5个SSR标记,检测了150个经过抗病性鉴定的F_2单株。通过比较抗病位点与其附近每一SSR标记之间的共分离比率,确定了在所选择的SSR标记中,umc1656、umc1401和bnlg1823分别是与Mrdd1、Mrdd2和Mrdd3距离最近的标记。利用共分离分析,Mrdd1位点被定位到标记umc1656和bnlg2191之间,在F_2分子标记连锁图谱中umc1656和bnlg2191之间的遗传距离为4.5cM;Mrdd2位点被定位到标记umc1401和umc1666之间,在F_2分子标记连锁图谱中umc1401和umc1666之间的遗传距离为11.1cM;Mrdd3位点被定位到标记bnlg1823和umc1268之间,在F_2分子标记连锁图谱中bnlg1823和umc1268之间的遗传距离为5.8cM。四、利用重组自交系群体验证玉米粗缩病抗病位点的定位结果根据F_2群体中玉米粗缩病抗病位点定位结果,选取与每一抗病位点最近的分子标记及这个标记两侧的标记检测了重组自交系群体中的18个抗病株系和19个感病株系。利用检测这些重组自交株系的数据对每个抗病位点进行共分离分析。在重组自交系群体里,Mrdd1位点被定位在umc1656和bnlg2191之间;Mrdd2位点被定位在umc1401和umc1666之间;Mrdd3位点被定位在bnlg1823和umc1268之间,结果与利用F_2群体中数据的定位结果完全一致,确证了Mrdd1、Mrdd2和Mrdd3位点为玉米粗缩病抗病位点,并且来自于抗病亲本90110。另外,重组自交系群体检测结果表明,一个抗病株系至少要有两个来自于90110的抗病位点才能表现出抗病表型。本工作对玉米粗缩病抗病基因进行了初步定位,确定了3个抗病位点在染色体上的位置,这在基因组水平上证明了玉米粗缩病抗性是至少由3个基因控制的性状,为玉米粗缩病抗病基因的精细定位奠定了基础。鉴定出的与抗病位点连锁的分子标记可用于抗玉米粗缩病的辅助选择育种。

参考文献:

[1]. 玉米抗矮花叶病遗传分析及数量性状基因定位[D]. 王振华. 东北农业大学. 2002

[2]. 玉米抗甘蔗花叶病毒QTL分析[D]. 陈旭. 中国农业科学院. 2004

[3]. 玉米单片段代换系群体的构建和玉米矮花叶病抗病基因的定位[D]. 张书红. 河南农业大学. 2007

[4]. 玉米矮花叶病抗性QTL的初步分析[D]. 王凤格. 中国农业科学院. 2001

[5]. 玉米C型胞质不育恢复基因及玉米矮花叶病抗病基因定位[D]. 汤继华. 华中农业大学. 2001

[6]. 玉米矮花叶病一个新的抗病基因位点的发现和定位[D]. 夏宗良. 河南农业大学. 2001

[7]. 玉米抗丝黑穗病遗传分析及数量性状基因定位[D]. 高树仁. 吉林大学. 2005

[8]. 两个玉米矮花叶病抗病基因的发现和定位[D]. 丁俊强. 河南农业大学. 2003

[9]. 玉米矮花叶病抗性基因连锁分子标记的筛选与辅助选择[D]. 孙翠霞. 山东农业大学. 2009

[10]. 玉米粗缩病抗病位点的分子标记定位[D]. 王飞. 山东大学. 2007

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玉米抗矮花叶病遗传分析及数量性状基因定位
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