小麦地方品种须须三月黄抗白粉病新基因PmXX的精细定位

Powdery mildew, caused by Blumeria graminis f. sp. tritici, is one of the main wheat diseases. Breeding and growing resistant cultivars are the most economical and effective methods to reduce crop yield losses due to this disease. The Chinese wheat landrace Xuxusanyuehuang is highly resistant to many Chinese Bgt isoaltes at the seedling stage. Genetic analysis indicated that the powdery mildew resistance of Xuxusanyuehuang was controlled by a single recessive gene, tentatively designated PmXX. Bulked segregant analysis (BSA) and molecular mapping maps PmXX into a 0.6 cM genetic interval on chromosome 4AL bin 0.80-1.00. By applying comparative genomics analysis among wheat PmXX locus and the collinearity genomic regions of barley, Brachypodium,rice and sorghum, the ESTs of Triticum aesticum and the draft genome sequences of Triticum aestivum and Triticum urartu were used as template to develop polymorphic EST-SSR markers linked with PmXX. A large F2 segregating population were used for constructing the high-density genetic linkage map of PmXX, which will be essential for marker assisted selection (MAS).

小麦白粉病是由高度专化性寄生菌禾本科布氏白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)引起的一种真菌性病害，是危害小麦生产的主要病害之一。小麦地方品种须须三月黄高抗北部冬麦区和黄淮冬麦区的白粉菌生理小种，遗传分析表明须须三月黄白粉病抗性由1个隐性单基因控制，暂时命名为PmXX，通过集群分离分析法和分子标记定位技术，将PmXX初步定位于小麦染色体4AL bin 0.80-1.00区段0.6cM的染色体区间。在此基础上，本研究拟通过小麦PmXX所在染色体区域和大麦、二穗短柄草、水稻、高粱同源区间比较基因组学分析，以小麦的EST数据库、普通小麦和乌拉尔图小麦基因组草图序列为模板，开发与PmXX连锁的EST-SSR标记，并通过大规模分离群体的遗传连锁分析，构建PmXX高密度遗传连锁图谱，建立分子标记辅助选择技术，为提高我国小麦品种的白粉病抗性提供优异的抗性基因资源。

小麦白粉病（病原菌Blumeria graminis f. sp. tritici）是危害小麦生产的重要病害之一，鉴定抗白粉病基因是提高小麦持久抗病性的必要条件。本研究发现小麦地方品种须须三月黄苗期高抗北部冬麦区和黄淮冬麦区的白粉菌生理小种，遗传分析表明须须三月黄白粉病抗性由1个隐性单基因控制，正式命名为Pm61，集群分离分析法和分子标记定位技术将Pm61初步定位于小麦染色体4AL bin 0.80-1.00区间。本项目围绕须须三月黄抗白粉病基因Pm61 开展比较基因组学分析、高密度遗传连锁图谱的构建和分子标记辅助选择体系的建立。首先，利用二穗短柄草、水稻和高粱的基因组序列与Pm61基因区段进行比较基因组学分析，用搜索到的4AL 染色体特异的高度同源的小麦基因组序列为模板开发了4个EST-SSR和7个SSR标记与Pm61基因连锁，利用须须三月黄/铭贤169 F5 RIL群体进行连锁分析，构建Pm61基因位点与二穗短柄草、水稻和高粱的共线性区段比较基因组学图谱。其次，利用BSR-seq技术开发与Pm61基因紧密连锁的2个SNP和2个KASP标记，以Pm61基因两侧SNP标记Xicsn2和Xicsn4对应的物理区间内的中国春基因组序列为模板开发了6个与Pm61基因连锁的SSR标记。整合所有多态性分子标记，利用须须三月黄/中作9504的F2:3作图小群体构建Pm61的高密度遗传连锁图谱。Pm61被Xicscx497和Xicsn4定位于一个0.71 cM的遗传区间，对应于中国春基因组608Kb的物理区间（718257529-718866730）。利用两侧连锁标记Xicscx834和Xicscx538筛选须须三月黄/中作9504的F2:3作图大群体，以获得的751个交换株系作精细定位群体，用于构建Pm61基因的精细定位遗传连锁图谱。第三，为有效利用须须三月黄的白粉病抗性，配制须须三月黄与轮选987、中麦175、农大2111、中作9504四个小麦品种的杂交组合，并以须须三月黄/中作9504的F2:3群体为材料，检验Pm61基因连锁的标记在不同遗传背景下的适用性和可重复性。同时，本项目开发的KASP标记Xicsk8 和 Xicsk13，可用于分子标记辅助选择育种过程中大规模和高通量检测Pm61基因。该项目研究将有助于Pm61基因的图谱克隆及在育种和农业中的应用。