玉米灰斑病抗性QTL精细定位与抗性候选基因发掘

The maize production were threatened seriously by gray leaf spot (GLS) disease in northeast China, central China and southwest China in recent years. According to recent statistics, more than 80% of the maize hybrids were susceptible to the GLS. Therefore, the high GLS resistances of hybrids were badly required, while the breeding of resistant varieties depend on the resolving of the genetic basis. This project intends to study the resistance to GLS by comprehensive utilization of multidisciplinary means, including modern genomics, biotechnology, bioinformatics,traditional crop science and high-throughput genotyping-technology based on the next-generation sequencing. The IBM Syn 10 DH population contains 280 DH lines will be used as materials, and a genetic linkage map with high density SNP makers for the IBM Syn 10 DH will be used to detect the QTLs which control the resistance to GLS, and then the key resistant candidate genes will be identified by using the bioinformatics and comparative genomics analyses. The results will provide the basis for the gene clone, functional markers development and marker-assisted selection for GLS,and it is significant for the breeding of GLS resistant maize varieties.

玉米灰斑病是当前影响我国东北、华中和西南地区玉米生产的主要病害之一，目前生产上使用的杂交种80%以上都不抗灰斑病，生产上迫切需要抗玉米灰斑病的新品种，而抗病新品种的选育有赖于对其遗传基础的解析。本研究拟综合利用传统作物学、基因组学、分子生物学和生物信息学手段，结合基于下一代测序的高通量基因型分型技术，以包含280份DH系的IBM Syn 10 DH 单倍体永久群体为材料，以前期研究构建的高密度SNP的Bin map遗传连锁图谱为基础，结合多环境玉米灰斑病抗性鉴定结果，进行玉米灰斑病抗性QTL精细定位，寻找控制玉米灰斑病抗性的主要QTL，利用生物信息学手段和比较基因组学方法，结合玉米B73序列和基因数据库，发掘控制玉米灰斑病抗性关键候选基因，解析玉米灰斑病抗性的遗传基础，为抗性基因的克隆、抗病功能分子标记的开发和分子标记辅助选择奠定基础，为抗玉米灰斑病新品种选育提供参考。

玉米灰斑病是当前影响我国东北、华中和西南地区玉米生产的主要病害之一，目前生产上使用的杂交种80%以上都不抗灰斑病，生产上迫切需要抗玉米灰斑病的新品种，而抗病新品种的培育有赖于对其遗传基础的解析。因此对玉米灰斑病抗性QTL进行研究具有重要的意义，尤其是在抗玉米灰斑病新品种选育方面。在本研究中，我们以双单倍体永久性群体（IBM Syn10 DH population）为实验材料，通过包含6618个bin 标记的高密度连锁图谱挖掘玉米抗灰斑病相关QTL位点。最终，我们获得了19个灰斑病抗性QTL位点，分布在第1、2、3、4、5、6、8、9条染色体上，第1、2条染色体上各有3个，第3条染色体有4个，第8条染色体有5个，第4、5、6、9条染色体各有1个。合计可以解释3.28%到10.24%的表型变异率。在2013年泸定、2014年泸定和平均值三个环境中，于第2条染色体bin2.04位置上我们发现了3个相同的QTL（q13GLS2-1,q14GLS2-1,qmGLS2-1），分别解释了9.145%，7.85%和5.261%的表型变异率，加性效应分别为0.917、0.88和0.454，物理位置是38.8Mb，遗传置信区间为5Mb；其中，q13GLS2-1在得到的所有QTL中具有最大的LOD值，q14GLS2-1具有最大的表型变异率；第3条染色体bin3.07位置上发现了两个相同的QTL（q13GLS3-1,q14GLS3-1），表型变异率分别为5.28%和5.40%，加性效应分别为0.759和0.645，物理位置为204.3Mb，遗传置信区间是6Mb。在2013年德宏和2014年德宏环境下，于第8条染色体bin8.03位置上我们得到了两个相同的QTL，物理位置是75.525Mb，遗传置信区间为2Mb，分别可以解释6.25%和6.55%的表型变异率，以及0.4769和0.4772的加性效应。在所有的QTL中，加性效应是负数的合计有4个，分别位于第1、3、3和5条染色体上，bin值分别为bin1.07、bin3.03、bin3.09和bin5.02。上述研究结果为解析玉米灰斑病抗性的遗传基础、抗性基因的克隆、抗病功能分子标记的开发和分子标记辅助选择奠定基础，为抗玉米灰斑病新品种选育提供参考。