利用Seq-BSA技术准确定位小麦新抗源贵协3号的抗条锈病基因

Stripe rust is an important disease in wheat production. Cv GX3 displays a high resistance to wheat stripe rust, which is possible to possess a dominant gene against Pst race V26 according to initial genetic analysis. So, in the study, Seq-BSA method will be used to rapidly map stripe rust resistant gene in cv GX3. 1）F1、F2 and F3 were obtain from the cross GX3/Avocet S, in order to identify the genetic characteristics of GX3 based on inoculation with Pst race V26 in green house. 2) Resistant and susceptible pools will be built according resistance evaluations in F2 pop, Seq-BSA will be used to discover the candidated SNP markers associated with Pst resistance. 3) Using Kompetitive Allele Specific PCR（KASP），F2 pop will be genotyped with high throughput, to build high density genetic map and to identify closely linked SNPs. 4) By comparison with reported Yr genes on the same chromosome and by allelism tests, determine if GX3 carry a new resistant gene to stripe rust. In the case of wheat stripe rust damage spreading in our country at present, the results in this study will speed up GX3’s utilization in wheat resistant breeding, but also lay the foundation for cloning of the resistance gene.

条锈病是危害小麦生产的重要病害。贵协3号对小麦条锈病具有很好的抗病性，初步遗传分析推测含有一对显性基因对V26小种表现抗性。本研究拟采用基于第二代测序技术的集群分离分析（Seq-BSA），快速准确地定位贵协3号的抗条锈病基因。1）利用贵协3号与感病品种Avocet S杂交，获得F1、F2和F3群体。通过条锈病小种V26的接种鉴定，明确贵协3号的抗病基因遗传特性。2）根据F2代的抗病性鉴定结果构建抗感池，利用Seq-BSA分析，发掘与条锈病抗性关联的候选SNP标记。3）利用竞争性等位基因特异性PCR（KASP）技术，对F2群体开展候选SNP标记的高通量基因分型，构建高密度遗传图谱，确定紧密连锁的分子标记。4）通过等位性测验，确定该基因是否为新抗病基因。在目前我国条锈病危害不断蔓延的情况下，该项目的研究结果，可加快它在小麦抗病育种中的利用，同时也为该抗病基因的克隆奠定基础。

本研究利用小麦芯片技术开展基因分型，对贵协3号（GX3）条锈病抗病基因进行了遗传定位，为克隆GX3的抗病基因奠定了基础。我们首先利用小麦条锈菌生理小种（V26）对GX3、AVS以及其杂种F1、F2群体接种鉴定，研究其抗病基因遗传特性。并利用小麦660K芯片对AVS/GX3的F2:3群体开展了BAS (Bulked Segregant Analysis )分析，初步确定了抗病基因所在染色体位置。然后利用55K SNP芯片技术对M96-5/GX3的RILs群体开展全基因组基因分型，结合田间抗病性鉴定结果，确定GX3中抗病基因的遗传位置。最后通过对该染色体上已知抗条锈病基因的比较分析，判定GX3携带的抗病基因是否为新基因。我们得到的实验结果如下：.1)抗病基因遗传特性分析显示，GX3对V26小种的抗性是由一对显性抗条锈病基因控制。通过对其原始野生亲本的接种鉴定结果，推测GX3中的条锈病抗病基因可能来源于光稃野燕麦。.2)对AVS/GX3 F2:3代群体的BAS-660K SNP芯片分析结果显示，有5332个SNP标记在抗感池和双亲之间检测出差异，最可能携带抗性基因的四个疑似区段分别位于2A（1446）、2B（826）、4A（426）和7A（564）染色体上。滑窗分析显示最多的差异性SNP出现在2AS的100Mb到160Mb的物理区间，我们因此确定抗病基因位于该区段。.3)采用混池转录组测序技术（BSR-seq）对绵96-5/贵协3号（M96-5/GX3）的RILs分析显示，一个与抗条锈病性状显著关联的区域，位于2AS染色体臂末端（12-50Mb），该区域内存在的SNP位点和Indel标记可供标记开发，有助于进一步缩小该基因的定位区间。.4)最后，结合田间条锈病严重度的QTL定位，将GX3的抗条锈病基因定位在小麦2A染色体短臂末端0.5cM处，并命名为Qyr.gaas.2AS。对该染色体上已知基因的比对分析，初步确定Qyr.gaas.2AS为一个新的抗条锈病基因/QTL。