贵州地区小麦条锈病抗病基因（QTL）的关联作图、新抗病基因的发掘及抗病品种的标记辅助育种

贵州省是小麦条锈病等多种病害的高发区，我省小麦育种工作者长期以来育成了大批优良的抗性材料,对全国小麦的抗病育种产生了重要的影响。因此，在本项目中，首先采用QTL元分析，调查已知小麦条锈病成株抗病性QTL在基因组中的分布，确定稳定重要抗病QTL的染色体位置和与它们紧密连锁的分子标记。然后再利用DArT标记和条锈病抗病基因/QTL的分子标记，对贵州地区优良的小麦抗病品种（系）实施条锈病抗病基因/QTL的全基因组关联作图，1）调查小麦已知条锈病抗病主效基因在贵州地区的分布和组成情况，并且提高它们的作图精度，发掘小麦条锈病新的主效抗性基因；2）对条锈病成株期抗病性QTL进行染色体定位，确定与之显著关联的分子标记，评估这些标记在小麦条锈病持久抗病性选育中的效率，为贵州小麦抗条锈病资源在全国抗病育种中的利用，提供理论依据。同时，通过抗病基因的分子标记辅助育种，选育一批具有优质、多抗、高产的小麦品系。

由于独特的地理气候特征，致病小种的快速变异，导致贵州省是小麦条锈病的高发区，所以这里的科研人员长期开展小麦条锈病的研究和抗病新品系的选育，已获得了一批抗病资源，广泛应用于全国的小麦抗病育种。本研究中，通过抗性鉴定调查了140份小麦材料的条锈病抗性；然后开展抗病基因扫描，确定它们所携带的基因及组合；最后，利用基于高通量基因分型的关联分析，发掘新的抗条锈病基因，为利用贵州小麦开展抗病育种提供理论依据。 研究结果如下：. 2013-2014年在贵州和四川，140份小麦品系在四个环境下对条锈病都表现为抗病的有25.7%（36/140），其中都表现为免疫或近免疫的小麦有7个。抗病基因的分子标记扫描显示，西南地区小麦品种中Yr26的使用频率最高（48.6%）；而Yr18最低（6.4%）。相关性分析表明Yr26与小麦材料抗病性之间存在显著的正相关，充分说明其在西南小麦中扮演的重要角色。抗条锈病基因的组合分析结果显示，共出现77个组合，其中双基因组合最多，所占比例为77.9%，组合Yr9+Yr15、Yr26+Yr29出现频率较多。利用DArT-seq方法开展了全基因组基因分型。GBS方法共获得32763个分子标记，其中SNP标记8764个，DArT标记23999个。主坐标分析（PCoA）结果显示实验材料在全基因和6A染色体水平上聚集形成了两个群。在左边的一个群较大且更紧密，由不同来源的小麦非6VS/6AL易位系组成。而右边的群由6VS/6AL易位系组成，几乎都来源于贵州，品种数目较少但更加分散。UPGMA聚类分析结果显示根据来源地和亲缘关系的不同，这批小麦品种可划分为三个类群（G1、G2和G3）。结合田间抗病性调查数据，开展了小麦条锈病抗性的关联分析。利用条锈病反应性数据的全基因组关联分析在SFA模型下检测到小麦的所有染色体上均有标记-性状显著关联（595个），而在Q模型下只检测到4个显著关联,位于1BL、3B和4BL染色体上。利用条锈病严重度数据的全基因组关联分析在Q模型下检测到6个显著关联，位于6AS、1BL和3B染色体上。与已知抗病基因比较分析，确定一个位于3B染色体上可能的新抗病基因。本研究筛选鉴定出一批对条锈菌流行小种表现免疫或近免疫的新抗源，并从基因水平上阐释了西南地区小麦品种抗性及抗病基因利用情况，为西南地区小麦抗病育种提供了理论依据。