黄瓜白粉病基因的遗传与QTL定位研究,农艺学论文

黄瓜白粉病基因的遗传与QTL定位研究,农艺学论文本篇论文目录导航：【题目】黄瓜白粉病基因的遗传与QTL定位研究【第一章】【第二章】【第三章】【结论/以下为参考文献】摘要白粉病〔powderymildew〕是为害黄瓜的世界性病害之一，常对生产造成严重损失。国内外对于黄瓜白粉病的研究都比拟重视，但是由于所使用研究材料的遗传背景、病原菌生理小种以及抗病性鉴定方式方法等的差异，不同学者的研究结果存在很大差异，已报道的抗病基因定位信息和与抗性的连锁标记尚不能知足分子育种的需要。本研究以抗白粉病的黄瓜自交系PI200815和感病材料新泰密刺选系931为亲本构建F2和F2：3群体〔189个株系〕，结合人工接种抗病鉴定技术和SSR分子标记技术，对抗白粉病基因进行了遗传分析和QTL定位。同时，利用已完成全基因组重测序的黄瓜核心种质材料，进行了全基因组关联分析，在整个基因组范围内挖掘白粉病抗性基因。详细研究结果如下：〔1〕通过对P1、P2、F1、F2群体的抗病性鉴定，发现F2群体中病情指数分布呈连续近似正太分布，推断其白粉病抗性是由多个基因控制的数量性状。〔2〕利用基于黄瓜全基因组测序开发的2112对SSR引物，对亲本进行挑选，得到129对具有多态性；利用F2分离群体构建了一张包含129对SSR标记、8个连锁群的黄瓜遗传图谱。该图谱覆盖基因组长度857.9cM，平均图距6.65cM，每个连锁群均可对应到黄瓜7条染色体。〔3〕利用构建的遗传图谱，对F2和F2：3家系群体进行了三个季节的抗病鉴定和QTL定位分析，共检测到2个QTL位点，分别位于黄瓜1号和6号染色体，命名为pmQTL1.1和pmQTL6.1。华而不实，pmQTL1.1在三个季节中均被检测到，是一个主效的、稳定的QTL位点，位于标记SSR03860和SSR14445之间，LOD最高到达15.33，表型解释率最高到达37.9%。pmQTL6.1只在一个季节检测到，LOD值仅为3.31，表型解释率为7%，为微效的不稳定的QTL位点。〔4〕利用生物信息学，结合基因组序列信息，对pmQTL1.1定位区域进行了基因预测，在标记SSR03860-SSR14445之间的物理距离约为689kb，预测到95个候选基因，包含2个NBS类抗病蛋白，1个控制细胞程序性死亡蛋白，2个逆境调控蛋白。〔5〕利用重测序的核心种质，进行了黄瓜白粉病抗性基因的全基因组关联分析，检测到6个可靠的信号位点:pmG1.1、pmG2.1、pmG4.1、pmG5.1、pmG5.2、pmG5.3，华而不实pmG2.1、pmG5.2和pmG5.3被重复检测到，pmG1.1、pmG5.2、pmG5.3与前人获得的QTL定位结果相吻合。本文关键词语：黄瓜，白粉病，抗性基因，QTL，GWASAbstractPowderymildewisoneofthemostimportantdiseasesforcucumberworldwide.Itcancauseseriouslossesforcucumberproduction.Studiesoncucumberpowderymildewgotmoreandmoreattentionathomeandabroad.Butbecauseofthedifferencebetweenthegeneticbackgroundofexperimentmaterials,physiologicalstrainsandthemethodsusedfortheidentificationoftheresistence,researchershaddrawnvariousconclusions.Theinformationaboutgenemappingoftheresistanceandthemolecularmarkerslinkedtotheresistancewerenotgoodenoughtosatisfythemarkerassistedselection(MAS)breeding.Inthisstudy,F2andF2:3population,derivedfromcucumberlinesPI200815(highresistancetopowderymildew)and931(aselectedinbredlinefromthecultivedvarietyxintaimiciwithhighsusceptibletopowderymildew),wereusedasplantmaterialstoanalyzetheinheritanceanddetectquantitativetraitloci(QTL)fortheresistance.TheartificialinoculationidentificationmethodandSSRmolecularmarkertechnologywereemployedinthepresentstudy.Atthesametime,takingtheadvantageofthewhole-genomere-sequencedcoregermplasm,weconductedGenome-WideAssociationStudy(GWAS)todetectthepowderymildewresistencegeneinthewholegenome.Themainresultsweresummarizedasfollowing:(1)WeconductedtheresistanceidentificationforP1、P2、F1、F2andF2:3inthreeseasons.Theresultsshowedthatthediseaseindex(DI)inF2populationhadcontinuroiuscharacteristicsandfitthenomaldistribution.ItwasconcludedthepowderymildewresistenceinPI200815isaquantitativetraitcontrolledbyseveralgenes.(2)2112pairsofSSRprimers,developedbyusingcucumberwholegenomesequence,wereusedtoscreenthepolymorphismbetweenthetwoparentallines.Therewere129primersgeneratingpolymorphismamplicons.UsingF2segregationpopulation,ageneticmapwith129markerswasconstructed.Itconsistedof8linkagegroupscorrespondingto7chromosomesofcucumber.Thetotallengthofthemapis857.9cMwithanaverageintervalof6.65cM.(3)QTLanalysisoftheresistancetopowderymildewwasconductedusingthegeneticmapandtheidentificationresultsinthreeseasons.TwoQTLs,namedpmQTL1.1andpmQTL6.1,weredetectedandlocatedonchromosome1(Chr.1)andChr.6ofcucumber,respectively.ThepmQTL1.1wasdetectedintheallthreeseasonsandconsideredasasteadymajorQTLwiththeflankingmarkersofSSR03860andSSR14445.Itaccountedforphenotypicvariancesof37.9%withlogarithmofodds(LOD)scoreof15.33.ThepmQTL6.1wasdetectedonlyinoneseasonwiththeLODof3.31andphenotypicvariancesof7%.ItwasconsideredasanunstableminorQTL.(4)Accordingtothegenomesequenceinformation,thephysicaldistanceoftheflankingmarkersofpmQTL1.1was689kbcontaining95candidategenes.Amongthecandidategenes,thereweretwoNBS-likeresistantproteins,oneproteinrelatedtoprogrammedcelldeathandtwostressregulatedproteins.(5)WeconductedGWASfortheresistancegeneusingthere-sequencedcoregermplasm.Sixsteadysingalsweredetected:pmG1.1,pmG2.1,pmG4.1,pmG5.1,pmG5.2andpmG5.3.Threeloci,pmG2.1,pmG5.2andpmG5.3,weredetectedrepeatedly.AndpmG1.1,pmG5.2,pmG5.3wereconsistentwiththepreviousQTLmappingresults.Keyword:cucumber,powderymildew,resistancegene,QTL,GWAS目录第一章绪论1.1黄瓜白粉病及其抗性基因定位研究大概情况1.1.1黄瓜白粉菌简介1.1.2黄瓜白粉病抗病性鉴定方式方法1.1.3黄瓜白粉病发病规律及防治方式方法1.1.4抗性遗传规律研究1.1.5抗性分子标记与遗传定位的研究1.2黄瓜白粉病抗病基因挖掘的研究1.2.1植物病原互作形式的研究进展1.2.2植物抗病基因的类型1.2.3黄瓜抗白粉病基因挖掘的研究1.3黄瓜白粉病抗性基因全基因组关联分析〔GWAS〕1.3.1关联分析的优势1.3.2连锁不平衡与遗传连锁的关系1.3.3植物中影响LD的主要因素1.3.4关联分析的一般步骤1.3.5关联分析在黄瓜研究中的应用1.4本研究的目的意义与技术道路1.4.1研究目的与意义1.4.2技术道路第二章黄瓜种质PI200815抗白粉病基因定位研究2.1材料与方式方法2.1.1实验材料2.1.2白粉病抗病性鉴定2.1.3构建SSR连锁图谱2.1.4黄瓜白粉病抗病基因的QTL分析2.1.5主要试剂、仪器设备2.2PI200815抗病基因定位结果与分析2.2.1遗传群体抗病性鉴定结果2.2.2SSR多态性分析2.2.3遗传图谱的