技术领域
本发明涉及小麦育种和分子生物学领域,特别是一种与小麦纹枯病抗性QTL紧密连锁的 分子标记及其应用。
背景技术
小麦纹枯病是我国长江中下游麦区和黄淮麦区的小麦重要病害,主要由禾谷丝核菌 (RhizoctoniacerealisVanderHoeven)等侵染引起,该病害造成小麦产量损失严重,仅2005年~ 2009年,我国每年遭受纹枯病为害的麦田面积约670~800万公顷,由此造成的经济损失在 数十亿元以上。目前该病害的防治以化学防治为主,由于病害发生部位在小麦茎秆基部,防 治不仅需药量大且防治效果易受天气等环境因素影响,化学防治也增加了农本,大规模使用 化学药剂势必影响生态环境,培育和使用抗病品种无疑是防治小麦纹枯病最经济和有效的手 段。
抗病品种的培育需要有抗性稳定的抗源用于配制杂交组合。近三十年来,我国研究人员 对3000余份小麦种质材料进行了纹枯病抗性鉴定,虽筛选到一些抗源,但对这些抗源的抗性 遗传规律知之甚少,大部分抗源农艺性差,能在育种中使用的纹枯病抗源仍然缺乏。
国外开展小麦纹枯病抗性的研究报道较少,对小麦纹枯病抗病基因(QTL)定位的报道 主要集中在国内,利用牙签嵌入和沟播带菌病麦粒抗性鉴定方法,汤颋等(麦类作物学报,2004, 24(4):11-16)采用重组自交系群体ARz/扬麦158,在2D、3B、3D和7D染色体上检测到纹枯病 抗性QTL,分别解释纹枯病抗性的8%-14%;张小村等(植物遗传资源学报,2005,6(3):276-279) 采用盆栽拌种接种方法鉴定重组自交系群体川35050/山农483的纹枯病抗性,QTL定位结果表 明1A染色体存在抗纹枯病QTL,该QTL可解释21.57%的纹枯病抗性,同时检测到4对互作QTL, 总贡献率为52.2%;采用鲁麦21/山农0431重组自交系群体,在2B染色体检测到与标记 Xgwm526连锁的抗纹枯病QTL。任丽娟等(麦类作物学报,2007,27(3):416-420)利用牙签嵌 入和表土接种等方法鉴定重组自交系群体苏麦3号/白免3号的纹枯病抗性,结合基因型资料, 在染色体2B、3B、5A、6A和6B上发现抗纹枯病QTL,表型解释率分别为9%-13%;Chen等 (TheoreticalandAppliedGenetics,2013,126(11):2865-2878)在1A、2B、3B、4A、5D、6B和 7B染色体也发现存在纹枯病抗性QTL。
CI12633是我国引进的含Pm2和Pm6的白粉病抗源,该抗源同时兼抗锈病和散黑穗病,多 年抗性鉴定表明,该抗源茎秆坚韧,具有较稳定的纹枯病抗性,可用于品种抗性改良。遗传 分析表明,CI12633的纹枯病抗性是由主效基因和微效基因共同控制的数量性状,有利于主效 基因的分子定位和分子标记辅助选择(任丽娟等,江苏农业学报,2010,26(6):1156-1161),我 们采用CI12633/扬麦158重组自交系群体对其纹枯病抗性主效QTL进行了定位,在6B、5A染色 体上发现表型解释率超过10%的抗纹枯病主效QTL,与6B和5A染色体抗性主效QTL紧密连锁 的GWM608、GWM88、WMC727和GWM410.2分子标记已经申请专利(专利号: ZL200710019279.8),但是CI12633品种2D染色体中与纹枯病抗性主效QTL紧密连锁的分子标 记目前仍未见报道。
发明内容
本发明目的是提供一种检测小麦2D染色体中是否存在与小麦品种CI12633的纹枯病抗 性主效QTL紧密连锁的分子标记,判断小麦植株是否含有纹枯病抗性主效QTL,从而预测小 麦植株的纹枯病抗性,加快抗纹枯病小麦的选择进度,具体步骤如下:
一种与小麦纹枯病抗性QTL紧密连锁的分子标记,用小麦品种CI12633的DNA,以引 物对SEQNo:1和SEQNo:2进行PCR扩增,扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离 后,获得大小为145bp的分子标记Xgwm484-145。
本发明中,小麦品种CI12633的DNA是指对CI12633小麦植株的叶片分离获取的DNA, 所述6%聚丙烯酰胺凝胶是指100ml聚丙烯酰胺胶溶液中含有5.7g丙烯酰胺和0.3g甲叉双丙 烯酰胺。
一种上述与小麦纹枯病抗性QTL紧密连锁的分子标记的应用,将分子标记 Xgwm484-145用于小麦品种CI12633及其衍生品种或品系基因型的检测,以判断该品种或品 系是否具有纹枯病抗性。
本发明的应用中,所述判断该品种或品系是否具有纹枯病抗性的方法为:将CI12633及 其衍生品种或品系为父本或母本与其他小麦杂交并繁衍至F2代以上,提取小麦植株叶片 DNA,以引物对SEQNo:1和SEQNo:2进行PCR扩增,扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶 上电泳分离后,检查是否含有大小为145bp的与小麦纹枯病抗性QTL紧密连锁的分子标记 Xgwm484-145,存在该分子标记,则预测该小麦的纹枯病的抗性至少达到“中抗”水平;所述“中 抗”水平是指小麦纹枯病病情指数为20.1-30.0%。
本发明的应用中,所述小麦品种CI12633及其衍生品种或品系是指,以CI12633为亲本, 通过常规杂交或采用玉米与小麦杂交诱导单倍体,再用秋水仙素加倍获得双单倍体的小麦品 种或品系。
本发明能克服常规育种中小麦纹枯病抗性鉴定易受环境影响,并且只能在籽粒乳熟期鉴 定筛选的缺点,在苗期就可通过检测分子标记对小麦植株的纹枯病抗性进行预测和筛选,淘 汰感病植株,减少人力物力的浪费,提高育种效率。
具体实施方式
实施例1与小麦纹枯病抗性主效QTL紧密连锁的分子标记在高代品系中验证:
本实施例涉及的引物对:
SEQNO:15’ACATCGCTCTTCACAAACCC3’;
SEQNO:25’AGTTCCGGTCATGGCTAGG3’
1.自定义为W001~W018的品系是以CI12633为父本,以扬麦158为母本,杂交并繁衍至F6代的高代品系;自定义为W019~W048的品系是以CI12633为父本,以宁麦9号为母本,杂 交并繁衍至F6代的高代品系;自定义为W049~W068的品系是以CI12633为父本,以扬麦158 为母本,杂交F1,采用玉米花粉诱导单倍体,并用秋水仙素加倍后的双单倍体品系。
2.对每个高代品系分别采用CTAB的方法提取叶片DNA。
3.对步骤(2)获得的DNA分别用PCR引物对SEQNO:1和SEQNO:2进行PCR扩增,PCR 反应体系为:总体积20μl,1.5mmol/LMgCl2,0.2mmol/LdNTPS,0.4mmol/L引物 SEQNo:1和引物SEQNo:2,50ng小麦模板DNA,1uTag酶,余量为1×PCR缓冲液; PCR反应条件:95℃变性3min,然后94℃30s,55℃45s,72℃30s共35个循环,最后 72℃延伸5min;
扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离后,检查是否含有大小为145bp的Xgwm484-145 分子标记,所述6%聚丙烯酰胺凝胶为100ml聚丙烯酰胺胶溶液中含有5.7g丙烯酰胺和 0.3g甲叉双丙烯酰胺。
4.如含有Xgwm484-145分子标记,则可预测该小麦的纹枯病的抗性至少达到“中抗”水平。
5.在田间病圃,对W001~W068高代品系进行小麦纹枯病抗性鉴定,于小麦拔节期接种纹枯病 病菌,乳熟期调查纹枯病病情,病情严重度判定标准如下:0级:无病症;1级:叶鞘有典 型的纹枯病病斑,但不侵茎;2级:病菌侵人茎秆,病斑宽度环茎不超过茎秆周长的1/2; 3级:病菌侵人茎秆,茎秆上病斑环茎宽度在1/2—3/4茎秆周长之间;4级:病菌侵人 茎秆,茎秆上病斑绕茎秆3/4以上,或茎秆已软腐;5级:枯孕穗或枯白穗。
病情指数按以下公式计算:
病情指数=[(Σ各级病株数×各级代表值)/(总株数×最高级代表值)]×100
抗性判定标准:小麦纹枯病病情指数20.0%以下为“抗”,20.1-30.0%为“中抗”,30.1-40.0 %为“中感”,40.1%以上为“感”。
6.将Xgwm484-145分子标记预测结果与病圃鉴定实际结果比对,结果见附表1,预测结果与 实测结果非常吻合,只要有Xgwm484-145分子标记存在,该品系纹枯病病情指数均低于30%, 其中3份材料病情指数低于20.0%,达到“抗”的水平。
表1分子标记预测结果与实际结果比较
注:+表示标记存在,-表示标记不存在。
SEQUENCELISTING
<110>江苏省农业科学院
<120>一种与小麦纹枯病抗性QTL紧密连锁的分子标记及其应用
<130>2
<160>2
<170>PatentInversion3.3
<210>1
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<400>1
acatcgctcttcacaaaccc20
<210>2
<211>19
<212>DNA
<213>人工序列
<400>2
agttccggtcatggctagg19