苜蓿褐斑病抗性分子标记辅助选择的研究

苜蓿褐斑病是最主要的苜蓿病害之一，通过遗传育种研究提高苜蓿对褐斑病抗性，具有十分重要的科学意义和应用前景。从1998年以来，我们通过两项自然科学基金项目，已经对苜蓿褐斑病病原菌及苜蓿种质资源的抗病性进行了深入研究，在国内外居领先地位。本项目拟在前期研究的基础上，以具有不同遗传背景的F1或BC1群体为材料，使用分离群体分组法和AFLP、ISSR分子标记技术，首先筛选出与苜蓿褐斑病抗性QTL连锁的分子标记，然后将其转换成SCAR标记，并尝试将显性标记转换为具有更高选择效率的共显性标记，最后，选择具有较高选择效率的SCAR标记建立苜蓿褐斑病抗性分子标记辅助选择技术；同时，对得到的可能与抗病性相关的蛋白质编码序列进行表达分析和全长cDNA克隆，以期得到对苜蓿褐斑病抗性起重要作用的基因序列。该研究是国际前沿性研究，也是苜蓿褐斑病抗病育种的基础，具有重大研究价值。

苜蓿褐斑病是最主要的苜蓿病害之一。本研究采用分离群体分组法和SRAP、AFLP分子标记技术，筛选得到4个与苜蓿褐斑病抗性基因连锁的分子标记，分别为-M3E3-R169、M1P1-R206，M2P8-R185与M5P6-S264。将本研究中得到的4个标记与之前研究中得到的6个ISSR标记进一步转化为SCAR标记，经群体验证，共得到7个可用于褐斑病抗性快速鉴定的SCAR标记，分别为-ISSR834S-4、ISSR20-1、ISSR22A-1、ISSR22A-2、AFLP-M1P1-7、AFLP-M2P8-8、AFLP-M5P6-2，其检测准确率依次为：68.75%、67.5%、75%、80%、67.3%, 66.7% , 90.0%。同时，根据F1与BC1群体的分离情况，初步推断苜蓿褐斑病抗性为单显性基因控制的质量性状，可能存在多个微效基因共同作用。经同源克隆，得到4个抗病相关基因-多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（polygalacturonase-inhibiting protein，PGIP）基因，分别命名为PGIP1，PGIP2，PGIP3，PGIP4，其在根与叶中的表达受到低温、水杨酸、甲基茉莉酮酸酯及机械损伤等非生物因素胁迫的影响。此外，利用SRAP分子标记技术对26份国内外苜蓿品种进行遗传多样性分析，结果发现，我国北方寒旱地区苜蓿品种遗传多样性较小，与国外高抗褐斑病苜蓿种质材料相比具有较大的遗传距离。本研究的研究成果为苜蓿褐斑病抗性快速鉴定技术体系的建立、苜蓿抗褐斑病育种以及苜蓿抗褐斑病转基因工程的开展奠定了良好的基础。