黑麦6RS染色体广谱抗小麦白粉病新基因PmW6RS的物理定位和小片段易位系的创制

Rye contains elite genes that are applicable for wheat genetic improvement. Rye PI613196 showed broad-spectrum resistance to wheat powdery mildew pathogens. The resistance gene tentatively named PmW6RS was preliminarily located on the rye 6RS chromosome through a new set of wheat-rye disomic addition lines and telosomic addition lines created by hybridizing common wheat 843 susceptible to powdery mildew with rye PI613196. To date, there is no article reporting powdery mildew resistance gene on 6RS chromosome of rye. Therefore, to further study and utilize PmW6RS gene, this program plans to create W6RS translocation lines by 60Coγ radiation, ph1b mutant and gametocide. GISH, mc-GISH and mc-FISH will be used to screen and identify the W6RS translocation lines. Novel 6RS chromosome-specific molecular markers will be developed using rye genome sequence and SLAF-seq, and PmW6RS will be physically mapped using GISH/FISH and W6RS translocation lines. With the aid of marker-assisted selection, PmW6RS will be introduced into major wheat cultivars, and new germplasm of PmW6RS small fragment translocation lines will be developed. This will facilitate further cloning of PmW6RS gene and molecular design breeding.

黑麦是小麦遗传改良的优异基因资源。黑麦材料PI613196对小麦白粉病病原菌具有广谱抗性。前期工作通过PI613196与感白粉病普通小麦843杂交创制的一整套新的小麦-黑麦二体附加系和端体附加系材料，将抗病基因初步定位在黑麦6RS染色体上，暂命名为PmW6RS。目前黑麦6RS染色体上尚未见抗白粉病基因的文章报道，因此，为了进一步对PmW6RS进行研究和利用，本项目拟通过60Coγ辐射、ph1b突变体和杀配子体的方法创制W6RS染色体易位系，利用原位杂交技术GISH、mc-GISH和mc-FISH进行筛选鉴定；综合运用黑麦基因组序列和SLAF-seq等方法开发6RS染色体特异的新型分子标记，利用原位杂交和W6RS易位系，对PmW6RS进行物理定位；结合分子标记辅助选择，将PmW6RS导入小麦主栽品种，创制PmW6RS小片段易位系新种质。本研究工作将为PmW6RS的克隆和分子设计育种奠定基础。

黑麦是小麦遗传改良的优异基因资源。本研究通过黑麦PI613196与感白粉病普通小麦843杂交创制的一整套新的小麦-黑麦二体附加系和端体附加系材料，将黑麦抗白粉病基因初步定位在6RS染色体上。目前尚未见黑麦6RS染色体上抗白粉病基因的物理定位与小片段易位系创制的文章报道。为进一步研究利用黑麦6RS染色体上的抗病基因，通过60Coγ辐射黑麦6R、6RS附加系，利用原位杂交技术进行筛选鉴定，获得173份小麦-黑麦6RS易位系材料，包括30份小片段易位系、44份大片段易位系、38份整臂易位系、19份端部异染色质易位系、8份插入易位系和35份缺失系。利用简化基因组测序技术和运用黑麦基因组序列开发了28对黑麦6RS染色体特异的分子标记。利用不同片段大小的小麦-黑麦6RS易位系、缺失系和黑麦6RS染色体特异的分子标记，构建黑麦6RS染色体物理图谱，将PmW6RS定位于黑麦6RS染色体0.58-0.66区段，位于分子标记X6RS-3和X6RS-10之间，对应于威宁黑麦参考基因组50.23-68.61Mb之间的18.38Mb物理区间，并与9对分子标记共分离，可用于抗病6RS染色体片段的追踪检测和分子标记辅助选择育种。将77份抗白粉病小麦-黑麦6RS易位系材料与小麦主栽品种石新828、石新633、石新733和藁8901等进行回交转育，获得12份稳定的小麦-黑麦6RS小片段易位系新种质，为PmW6RS在生产上的应用奠定了基础。