小麦抗白粉病新基因Pm2b的精细定位及转移利用研究

基本信息
批准号:31501388
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:马朋涛
学科分类:
依托单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:安调过,许红星,许云峰,郄彦敏,张宏霞,曹燕威
关键词:
比较基因组学Pm2b精细定位转移利用RNASeq
结项摘要

KM2939 is a new wheat-Agropyron cristatum breeding line selected by our lab with significantly higher kernel number per spike and high powdery mildew resistance in the whole growing period. We identified a new powdery mildew resistance gene Pm2b in KM2939, and mapped it in a 1.8 interval in the deletion Bin 5DS-1-0-0.63 on chromosome arm 5DS. Pm2b has been used preliminary for marker-assisted breeding (MAS) and development of near-isogenic line (NIL). In order to promote fine mapping and transferred application of Pm2b in resistance breeding, focus will be given to the following areas: (1) to develop wheat-EST and SNP based markers combined comparative genomics and bulk segregant RNA-Seq (BSR-Seq) of F2:3 segregation families. These markers were used for constructing high-density genetic linkage map aiming at finely mapping Pm2b; (2) to predict candidate genes by functional analysis of differentially expressed genes from BSR-Seq; (3) to develop further MAS and NIL with higher recipient genome composition (RGC) using existing and new developed molecular markers. The results of this project will greatly facilitate map-based cloning and molecular design breeding of Pm2b.

KM2939是本实验室选育的穗粒数较高小麦-冰草新品系,全生育期高抗小麦白粉病。我们在KM2939 5DS染色体Bin 5DS-1-0-0.63上1.8 cM区间内发现了一个小麦抗白粉病新基因Pm2b,目前已将Pm2b进行了初步分子标记辅助选择育种和近等基因系创制。为推动Pm2b的精细定位和转移利用,本研究拟继续进行以下研究:(1)利用比较基因组学和转录组测序结合集群分离分析法(Bulked segregant RNA-seq, BSR-Seq),开发基于小麦EST和SNP的分子标记,构建Pm2b高密度遗传连锁图谱,通过大规模分离群体的遗传连锁分析,精细定位Pm2b; (2)利用RNA-Seq差异表达的基因功能分析预测Pm2b的候选基因;(3)结合已有和新开发的分子标记,对Pm2b进行深入分子标记辅助选择育种和近等基因系创制。研究结果必将极大促进Pm2b的图位克隆和分子设计育种。

项目摘要

小麦白粉病是影响小麦产量和品质最主要的病害之一,抗病基因发掘和利用是控制小麦白粉病最经济有效的措施。KM2939是本实验室选育的穗粒数较高小麦-冰草新品系,全生育期高抗小麦白粉病。前期我们在KM2939 5DS染色体Bin 5DS-0-0.63上发现了一个小麦抗白粉病新基因Pm2b。为推动Pm2b的克隆和转移利用,本项目拟构建Pm2b高密度遗传连锁图谱,精细定位Pm2b,并根据转录组测序差异基因表达预测候选基因,最后对Pm2b进行分子标记辅助选择育种。取得以下结果:.(1)分子标记加密:利用比较基因组学分析,发现Pm2b定位区间对应于合成麦W7984 5D染色体上Scaffold1467689至1747548之间、粗山羊草5DS染色体的Scaffold5722.1-6420.1之间和二穗短柄草4号染色体上的7个直系同源基因;利用小麦660K基因芯片对Pm2b的石麦15近等基因系和石麦15进行扫描,通过差异SNP比对分析,在Pm2b定位区间内得到了131个与Pm2b关联的SNP位点;通过BSR-Seq差异SNP分析,在Pm2定位区间内得到了971个与Pm2b显著相关的SNP位点;.(2)精细定位:利用上述手段开发分子标记,加密了Pm2b遗传连锁图谱,对Pm2b进行了精细定位,最终将Pm2b精细定位到了XX cM区间内,对应XX Mb的物理区间。.(3)通过BSR-Seq分析了差异基因的表达模式,得到了在抗感亲本和抗感池间表现一致差异的基因1182个,得到了一个Pm2b可能参与的植物病原菌互通路,进一步在Pm2b定位区间注释得到了143功能基因,其中4个基因与植物抗病直接相关。.(4)利用已有和新筛选分子标记检测生产上的主栽品种,得到了7个可应用于Pm2b分子标记辅助选择育种的育种标记,利用这些分子标记选育一批具有优异农艺性状的抗病新品系,得到了在不同小麦背景下,背景恢复率达到99.0%的近等基因系。. 上述研究的开展必将大大促进Pm2b基因的克隆,为Pm2b抗病机制研究奠定基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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