由小麦锈菌引起的小麦条锈病和叶锈病是最重要的小麦病害,对小麦产量造成严重危害,Plant Disease上发表了一篇名为“QTL Mapping of Adult-Plant Resistance to Leaf and Stripe Rust in Wheat Cross SW 8588/Thatcher using the Wheat 55K SNP Array ”的文献,目的是为了鉴定小麦品种SW 8588与Thatcher杂交的重组自交系群体抗叶锈病和条锈病的数量性状位点(QTL)。四川农业科学院开发的小麦品系SW 8588,在田间具有较高的抗叶锈病和条锈病能力。Thatcher通常被用作叶锈病研究的感病对照。
实验结果如下:
1将SW8588与Thatcher杂交的RIL群体进行多年多点条锈病和叶锈病鉴定,群体中的MDS的分布是连续的,表明数量遗传(图1)。除了15CDYR和17BDYR的相关系数较低,为0.21 (表1)。各试验中条锈病与叶锈病评分的相关系数为0.37 ~ 0.54。
图1 SW 8588 × Thatcher重组自交系锈病鉴定的频率分布
表1各环境间相关性
2利用Affymetrix Wheat55K SNP芯片基因型进行QTL分析(图2,表2),本研究共检测到7个叶锈病抗性QTL和6个条锈病抗性QTL。在叶锈病不同环境中,QTL解释的总表型变异范围为40.2 ~ 61.2%,在条锈病不同环境中,QTL解释的总表型变异范围为9.6 ~ 51.1%,证实了它们在降低疾病严重程度方面的显著作用。其中4个可能来自SW 8588的多效性抗锈病QTL,(1)基于紧密连接标记的位置,QLr.hebau-1BL / QYr.hebau-1BL可能是多效性基因Lr46/Yr29。(2)第二个QTL位于2AS染色体上,SW 8588是CIMMYT栽培品种“Milan”的衍生物,在2A染色体上携带2N外来片段。该片段分别携带抗叶锈病和条锈病的Lr37和Yr17基因,根据标记VENTRIUP-LN2的存在,鉴定为Lr17/Yr37,Lr17/Yr37分别解释了叶锈病和条锈病表型变异的8.9-10.9%和9.2-16.8%,并且在两种疾病的不同环境中都是稳定的。(3)第三个潜在多效性QTL为QLr.hebau- 5AL /QYr.hebau-5AL在2016ZKLR、2017BDLR和2016CDYR中检测到。该QTL对疾病反应的影响相对较小,对叶锈病和条锈病变异的解释分别为6.6-7.1%和9.1%,(4)第4个潜在多效性抗锈病,QLr.hebau-7BL / QYr.hebau-7BL与Xcfa2040相关,同样影响较小,分别解释了17BDLR和16CDYR中18.4%和5.9%的表型变异。在2DS、3BL和6DS染色体上检测到另外3个叶锈病APR QTL。
表2 QTL定位
图2 遗传图谱构建
3QTL对每种疾病抗性的平均效应在+QTL ril和-QTL ril中基于紧密连锁标记进行估计,QLr.hebau-1BL / QYr.hebau-1BL在3个环境的叶锈病严重程度降低14.0 ~ 20.5%,在2个成都环境的条锈病严重程度分别降低23.1和24.5%。Lr37/Yr17分别降低平均叶锈病和条锈病严重程度13.9 ~ 18.2%和6.1 ~ 22.9%。QLr.hebau- 5AL /QYr.hebau-5AL分别仅对16HNLR和15CDYR进行了可检测的降低。QLr.hebau-7BL对叶锈病严重程度的显著降低分别为15.7%和25.0%,QYr.hebau-7BL在16CDYR和15CDYR中分别降低了15.0%和10.6%的条锈病严重程度(表3)。