小麦对条锈病、白粉病和衰老抗性分子细胞生物学的研究

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1、Y959359分类号Q§12Q坠UDC学位论文密级——学号壁2QQ3虬i2小麦对条锈病、白粉病和衰老抗性的分子细胞生物学研究指导教师姓名申请学位级别专业名称论文提交日期论文答辩日期学位授予单位学位授予时间论文答辩委员会主席论文答辩委员会成员论文评阅人罗培高任正隆教授(四川农业大学)博士生物化学与分予生物学2006年5月2006年6月19日删川农业大学2006年7月荣廷晤院士(四川农业大学)余撼群研究员(成都生物所)赵云教授(四川大学)叶华智教授(四川农业大学)黄玉碧教授(凹JIl农业大学)贾继增研究员(中国农业科学研究员)廖玉才教授(华中农

2、业大学)吴为人教授(浙江大学)张义正教授(四川1大学)余懋群研究员(成都生物所)2006年6月摘要小麦是世界最早被驯化的作物之一，也是世界上最重要的粮食作物。在中国它仅次于水稻，因此小麦生产对国民经济发展有十分重要的战略意义。为了增加产量、改善品质，育种工作者努力培育耐生物和非生物胁迫的品种．条锈病和白粉病是世界上影响小麦生产的最重要的病害。防治小麦条锈病和白粉病的最有效的方法是培育抗病新品种．但是，由于我国的小麦抗条锈病和自粉病育种的遗传基础较为狭窄和抗源匮乏，导致近年来我国的小麦品种抗条锈病和白粉病特性丧失速度加快，小麦条锈病和白粉病的

3、危害日益严重．许多研究证明小麦地方品种和它的近缘种属是小麦条锈病和白粉病的重要抗性基因资源，在小麦抗条锈病和白粉病育种中有着巨大的潜能。在籽粒灌浆期叶片老化将缩短有效率光合时间，所以也是严重影响小麦产量的另一个重要的生物因子。本研究的目的在于探索小麦抗外部生物逆境(条锈病和白粉病)和内部生物逆境(叶片老化)的分子细胞生物学基础。其结果如下：1、小麦条锈病抗性材料的遗传组成分析本研究用当前我国流行的条锈菌生理小种条中30、条中31，条中32、杂3、杂4、水源4和水源14对27个亲本及其51个衍生的F．和42个R以及3个回交R代群体进行接种鉴定

4、．结果表明，R25、R57、R59、新抗5号、4285、爱民5号、爱民6号、温麦l号和R88对病原物表现为免疫或近免疫。而安农91168、陕253、苏3110、鲁955159、北Z76、烟辐188、温麦6号、淮阴9628、豫麦47、豫麦62、藁城8901和对照中国春则表现为高感。遗传分析和分子标记鉴定表明本研究使用的亲本材料的抗性有四种不同的组成模式：即主效基因加微效多基因控制的数量抗性；受YrCNl9控制的垂直抗性：受有别于YrcHl9的一对显性基因控制的垂直抗性；受寡基因控制的高抗材料．并将不同抗性基因进行聚合杂交从中选出抗性强于双亲的

5、抗性材料，特别是R57中很可能存在促进条锈病抗性超亲分离的基因。同时对这些抗性在小麦抗病育种中的利用进行了讨论．2、小麦抗条锈病新基因YrCNl9的鉴定、染色体定位及其诊断标记用当前流行的条锈菌生理小种CYR30、CYR31、CYR32和目前新出现的生理小种}[46-4。SYII-4andSYII-14进行接种鉴定，结果发现中国西南的几个小麦品系(品种)对其具有高度的抗性。将抗病品系爱民6号和感病的BeiZ76杂交并做了遗传分析，结果显示该抗病性状受一对显性单基因控制。用218对小麦微卫星标记对112个R单株构成的F2群体进行了连锁分析，结

6、果表明该基因位于2BS上，与：[gw耐lO标记共分离，并绘制了该基因的连锁图．从系谱、遗传、分子标记、和抗性鉴定等多方面分析，发现小麦品系(种)川农17、爱民5号、爱民6号中的抗条锈病基因是一个新基因，暂命名为YrCNIg,微卫星标记Xgwm410就是YrCNl9的诊断标记，它的发现必将加快小麦的分子标记辅助选择育种的进程．3、小麦抗条锈病基因YrCNl9的诊断检测和遗传分析用小麦条锈病抗性基因YrCNl9的诊断标记Xg矾n410对19个小麦品种或品系进行PCR筛选，其中川农19、新抗5号、爱民5号和爱民6号扩增出与条锈病抗性基因YrCNl

7、9共分离的特征片断。其大小为391个碱基。而在其它的小麦品种或品系中未能检测到该片断。系谱分析和抗性鉴定结果表明川农19、新抗5号、爱民5号和爱民6号含有小麦条锈病基因YrCNl9．抗性遗传分析发现小麦条锈病抗性在川农19，新抗5号和爱民5号中的遗传符合单个显性基因的遗传规律(3抗：I感)；杂交组合烟辐188／爱民6号的抗性遗传也符合单个显性基因的遗传规律，而另外一些杂交组合(如R25／爱民6号。鲁955159／爱民6号和苏3110／爱民6号)中的抗性分离则符合两对基因互补的遗传规律(9抗：7感)．本研究揭示了小麦条锈病抗性基因删9在不同遗

8、传背景和杂交组合的抗性表达和分离有差异，从而加速YrCNl9在小麦抗条锈病育种中的开发与利用．4、基因对基因假说分析和鉴定一个来自中问偃麦草的小麦条锈病新抗源用当前流行的小麦条锈