小麦白粉病成株抗性QTLqApr4D的精细定位及其候选基因的表达分析

Powdery mildew in wheat caused by Blumeria graminis f.sp. tritici is a worldwide disease, and is one of the main diseases effecting wheat production. At present, most varieties cultivated widely are not resistant to this disease. A QTL qApr4D on Chromosome 4DL for adult-plant resistance to powdery mildew was detected in Yumai 57 which was approved by the National Crops Variety Examination and Approval Committee, and this QTL explained the phenotypic resistance 20% to powdery mildew in wheat. On this basis research, a big backcross population was constructed containing the target QTL by backcross, and most molecular markers with polymorphism in target QTL sections were screened. Fine mapping of qApr4D through analyzing the resistance to powdery mildew of the exchanged plants and genotypes by GGT mapping software. The candidate genes of qApr4D will be predicted by semi-quantitative reverse transcription and polymerase Chain reaction and RT-PCR ,and quest the interactions between wheat and the Blumeria graminis f.sp. tritici.This research will be the foundation for cloning the resistant gene to powdery mildew, and this study will have an important significance for resistant breeding by molecular marker-assisted selection in theory and practice in wheat.

小麦白粉病是由白粉病菌（Blumeria graminis f.sp. tritici）引起的一种世界性病害，是影响小麦生产的主要病害之一。目前，国内推广的的品种中大多数不抗该病。前期的研究发现，在国家审定品种豫麦57的染色体4DL中存在一个白粉病成株抗性QTLqApr4D，可解释表型抗性的20%。在此基础上，构建了含有目标QTL的回交分离群体，筛选目标QTL区段内具有多态性的分子标记，利用抗病交换单株，运用GGT作图软件对qApr4D进行精细定位，并采用半定量和定量RT-PCR方法对其候选基因进行表达分析以探索小麦白粉病病原菌与小麦的互作关系。本研究结果将为白粉病成株抗性基因qApr4D的克隆打下基础，为小麦白粉病的抗病分子标记辅助育种提供重要的理论依据。

本项目以小麦为研究对象，主要研究了：1）对不同抗性小麦品种接菌白粉病后体内防御酶活性及其他生理生化特性的研究，探讨了小麦与小麦白粉病菌的互作：不同抗性小麦品种接菌白粉病后体内5种防御酶活性及MDA含量均不同程度升高，且5种防御酶活性均表现为感病小麦品种的升高较慢或滞后于抗病小麦品种，而叶绿素含量、光合速率及可溶性蛋白含量均表现为接菌后降低，这些含量变化最大一般出现在接菌4-8d，说明此时小麦与病原菌间产生最大互作。该研究结果对揭示小麦与病原菌的互作具有一定的理论指导意义。 2）采用细胞学分析、农艺性状调查以及分子标记方法对远缘杂交获得的新种质TA002进行鉴定：明确了TA002是一个细胞学稳定、农艺性状和育性良好的小麦-山羊草渐渗系，它含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的遗传物质；TA002高抗小麦白粉病，其白粉病抗性受显性基因工作，该基因可能是来自偏凸山羊草或柱穗山羊草的一个新的白粉病抗性基因，对该抗白粉病基因的进一步研究对培育抗白粉病小麦新品种具有重要的理论和实践意义。3）采用农艺性状调查等方法，对远缘杂交获得的新种质TA001进行鉴定，明确了TA001具有矮秆，分蘖能力较强、成穗率高，熟期较早，综合农艺性状较好等特点；利用基因组原位杂交（GISH）、多色基因组原位杂交（mc-GISH）、多色荧光原位杂交 (mc-FISH) 和SSR技术，分析了TA001的染色体组成及基因组特点，明确了TA001同时含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的优良遗传物质，其在小麦的遗传改良中具有进一步研究和利用价值。