中国小麦品种抗赤霉病新基因的发掘及精细定位

中国小麦资源中存在许多抗赤霉病品种，亲本杂交衍生家系的赤霉病抗性QTL定位结果发现至少有22个稳定的与赤霉病抗性连锁位点，但只有3BS的QTL具有明确的连锁分子标记用于标记辅助选择，这一QTL在不同遗传背景下具有较稳定的抗性，但其余的抗性QTL的效应和位置并不十分明确。为了提高小麦品种的赤霉病抗性或使抗性更为持久稳定，发掘和利用新的抗病基因是小麦抗赤霉病育种的紧迫问题。本研究拟利用192个由地方品种和育成品种组成的自然群体，结合关联分析，研究来自15条染色体上的22个已知QTL位点在育种群体中的分布、估计和比较各个QTL位点及其等位基因的效应，探讨品种-QTL位点分布-效应-标记-育种潜在价值的对应关系。对除3BS以外效应较大的QTL位点进行精细定位、分析LD和单倍型，开发出这些位点紧密连锁分子标记，为抗赤霉病标记辅助育种和抗性基因克隆提供依据。

研究以广泛收集的423份小麦材料为研究对象，包括了现有育成品种、地方品种以及部分骨干亲本。利用覆盖全基因组的122个SSR标记进行遗传多样性分析，构建用于关联定位分析的群体。同时对小麦赤霉病抗性进行重复的多年多点的表性鉴定，与基因型数据相结合，筛选与小麦赤霉病抗性QTL相关的标记，为精细定位相关基因提供必要信息。主要研究结果如下：.1.以103对SSR对引物对423份小麦品种进行全基因组扫描，共检测到453个等位位点，平均每个位点等位位点数为4.4个，基因多样性平均为0.62，多态信息含量为0.57，群体的遗传多样性较高。.2.该遗传群体的病小穗率及病情指数的变异系数均较高，2年3点试验的方差分析表明小麦品种及地区之间差异显著，但重复间差异不显著，性状表现比较稳定，相关性分析发现2年3地之间均呈显著正相关，品种间的抗感趋势相对一致。.3.群体结构分析将423份小麦品种分成了4个亚群，单一来源的品种占总品种数的83%，17%的材料拥有混合来源。聚类分析将群体分为3个亚群，第二个亚群又可以分为两个亚群，群体结构分析和聚类分析在很大程度上具有一致性。.4. 利用分布于小麦21条染色体的122个标记作图发现，无论是共线性或非共线性SSR位点组合都有一定程度的LD存在，其中共线性SSR位点之间的LD高于非线性SSR位点之间的LD，全基因组染色体上的LD衰减距离的基准线为r2=0.014。 .5. .利用TASSEL2.1软件中的混合线性模型进行标记与性状的关联分析，在前人定位的QTL附近发掘了与赤霉病抗性连锁且表型变异解释率更高的标记:2D的gwm484（3.0%）和barc238（3.2%），3A的barc45（2.7%），4B的gwm192（3.7%），5A的gwm415（6.6%），6B的gdm113（2.9%）、gwm193（1.6%）和6B-59（1.9%）；7A的wmc607（4.3%）和barc49（3.9%）。.6. 利用“无效等位变异”分析方法，以携带“无效等位基因”材料表型均值为对照，对与性状关联位点的等位变异进一步解析，估计了各等位变异的潜在表型效应增量(减量)。发现了与赤霉病抗性相关的优异等位位点。包括最大增效效应的barc133-105（0.342）以及最大减效效应的barc238-285（-0.239）。