贵州小麦抗白粉病基因位点单体型多样性调查及利用关联作图发掘新抗病基因的研究

Wheat powdery mildew is very prevalence in Guizhou province in China, culitvars (lines) that were bred through wild crossing and conventional breeding here have been extensively utilized as resistant resources. This play an important role in wheat breeding in Chine. In this study, guizhou wheat resistant germplasm will be firstly screened by using reported resistant genes for powdery mildew, 1) to investigate haplotype diversity of powdery mildew resistance loci; 2) to understand the distribution and pyramid of resistant gene in our collection .Secondly, association mapping will be performed with genotyping data obtsained by genome-wide DArT markers and evaluation of seedlings and adult for powdery mildew resistance, in order to 1)identify new molecular markers for resistant genes, improve resolution of known genes in the genetics map;2)assess genetics diversity in this collection; 3)discover new resistant gene for powdery mildew; 4)identify QTL for adult resistance in Guizhou wheat.Our results will provid some useful information for wheat breeder in our country, these can help them select crossing parents, pyramidingly breed resistant genes, improve wheat durable resistance ,and quicken wheat breeding progress in China.

贵州地区是我国小麦白粉病的高发区，通过远缘杂交和常规聚合育种，我省育种工作者选育的小麦品系作为抗病资源在全国广泛使用，对我国小麦的抗病育种具有重要影响。所以在本项研究中，首先拟采用已知白粉病抗病基因扫描贵州小麦白粉病抗病品系，调查研究材料中抗病基因位点的单体型多样性，了解已知抗病基因在小麦中的分布和聚合情况。然后，利用DArT分子标记对研究材料实施全基因组扫描，结合苗期和田间白粉病鉴定结果，利用关联作图，1）确定抗病基因新的分子标记，提高已知抗病基因的作图精度；2）评估我省白粉病抗病材料的遗传多样性；3）发掘潜在的抗白粉病新基因；4）定位贵州抗病小麦成熟期白粉病抗性QTL，确定与其紧密连锁的分子标记。本项目的研究结果，能够为我国的小麦育种工作者提供有价值的信息，合理设计杂交组合，实现抗病品种的聚合育种，提高小麦品种的持久抗病性，加快育种进程。

本研究首先利用与小麦抗白粉病基因紧密连锁的分子标记，对以贵州为主的西南地区小麦抗病进行检测，调查抗性基因分布状况和基因组合多样性，发掘新的抗病基因组合；同时，开展多年多点田间抗性鉴定，分析评价品种的抗性水平。然后，利用DArT-Seq™技术开展全基因组的SNP标记基因分型，了解西南地区品种（系）的遗传多样性及群体结构，为拓宽群体遗传基础和组配选育高产、多抗的小麦新品种，提供理论依据，最后，利用全基因组关联作图，初步确定与小麦白粉病显著关联的分子标记。研究结果如下：.140份小麦在两年四个环境中白粉病鉴定都表现为抗病的品种比例为35%。 18个抗条锈病基因的分子标记扫描显示，使用频率最高的抗白粉病基因是Pm30（79.9%），而最少的是Pm1（4.3%）。相关性分析表明7个白粉病抗病基因与小麦白粉病抗病性显著关联，其中Pm21在4个环境中都与白粉病抗性之间存在极其显著的正相关。小麦品种中携带的抗病基因数目与其抗病性的相关性分析结果揭示随着品种中白粉病基因数目的增加，其白粉病抗病性显著提高。.利用基于基因分型测序（GBS）技术的DArT-seqTM方法对140份小麦材料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）和NJ聚类结果显示实验材料根据是否携带6VA/6AL易位系，清晰的划分为2个类群，一个包含了82个不同来源的小麦非6VS/6AL易位系类群，而另一个类群包括了42个几乎都来源于贵州的6VS/6AL易位系组成，并且大多数都携带白粉病抗性基因Pm21。研究结果为西南地区小麦抗病育种提供了有用的信息。.结合小麦的田间抗病性调查数据，利用复合线性模型，开展了全基因组关联分析，获得了24个与小麦白粉病抗性显著关联的分子标记位点，其中5个标记显示极显著的相关性，它们分别位于小麦的1A、2B、6A和7A染色体上。利用已知抗病基因与本研究结果的进一步分析，可发掘小麦白粉病新抗病基因，为遗传定位和基因克隆奠定了理论依据。