玉米抗灰斑病

一步推测在这个区间可能存在 抗病QTL。
第1染色体整合图谱
3 结论
通过对 RIL 群体的抗性鉴定结果分析，玉米对灰斑病的抗 性属于数量性状遗传，符合3个主效基因加多基因模型，说明 至少存在3个主效抗病基因，以基因的加性效应作用为主。 根据抗病性鉴定结果构建出包含 16个抗病家系和15个感病 家系的抗感池。利用 103 对在亲本间具有多态性的 SSR 引物， 筛选出5对在抗感池间具有多态性的引物，它们分别是 umc1917、 umc2211、umc1423、 umc1412 、bnlg1065 ，这5对引 物分别位于玉米第1、4、5、7、8染色体上。
高感灰斑病植株
研究目的与意义
在对玉米抗灰斑病的遗传性状研究中，大部分研究 者认为，玉米对灰斑病的抗性是受数量性状控制， 主要表现为基因的加性遗传效应。 近年来，国内外学者对玉米抗灰斑病基因进行了 大量的定位研究，发掘出较多的抗病QTL，但这些 QTL一致性差，目前仍不能明确玉米灰斑病主效抗 病QTL数目和位臵。 本研究利用RIL群体，采用BSA法，筛选抗病基因 连锁标记，并进一步进行玉米第1染色体主效抗病 QTL定位，以期明确第1染色体上主效QTL所在的 区间，为QTL的精细定位奠定基础。
2.2.2 BSA池构建及抗病连锁标记分析
根据2012—2013两年田间表型调查结果，在300个RIL群体 中共选取感病级别为7级或9级的15个高感家系，分别为H12、 H13、H16、H17、H18、H21、H25、41、70、91、111、 126、129、135、278。选取抗病级别为1级或3级的16个高抗 病家系，分别为H3、H4、H5、H7、H8、H9、H10、H11、 37、56、113、124、202、205、206、221，构建抗感池。 用筛选出的103对亲本间多态性引物对抗感池进行分析，筛 选出5个在抗感池间具有多态性的引物，它们分别是 umc1917、umc2211、umc1423、umc1412、bnlg1065， 这5对引物分别位于玉米第1、4、5、7、8染色体上。经与前 人的研究结果比对，umc1917标记处在前人多数研究结果中 存在主效抗病QTL。该染色体上的QTL确定为本研究进一步 深入研究的目标QTL。
73,839,446 73,840,205 80,320,058 80,320,344 78,857,351 78,970,101
148,627,351 148,628,214 166,770,809 166,770,972 182,926,541 187,399,965 191,089,609 191,472,282 224,265,940 267,147,067 182,927,313 187,400,660 191,089,856 191,473,052 224,266,698 267,147,720
引物名称 umc1917 umc2228 umc2229 bnlg2295 umc1515 umc1626 umc1676 umc1611 umc1601 umc1754 umc1590 umc2234 umc1396 umc2235 umc1128 umc1431 phi265454 umc1797 IBM位臵 374.8 391.8 397.3 398.2 430.6 448.75 450.8 458.68 473.8 506.83 517 529 548.4 550 711.5 886.1 973 1141.39 Bin 1.04 1.04 1.04 1.04 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.07 1.09 1.11 1.12 Chr Start Chr End
合成第1染色体上72对SSR引物，筛选到18对亲本间具有多 态性引物，经进行抗感池 31 个家系的电泳检测及连锁分析， 将抗病基因定位在引物 bnlg2295 附近，标记 umc2229 ， 0.9cM ， 距离区间界定右标记umc1515，32.4cM。
4 讨论
本试验将抗病基因定位在引物bnlg2295附近，距离区间
2.2 玉米抗灰斑病连锁标记分析 2.2.1 亲本多态性引物筛选
将均匀分布在玉米全基因组上的309对SSR引物对亲 本进行多态性分析，筛选出在两个亲本间存在多态 性，且扩增条带清晰的103对引物，多态性引物占总数 的比例为33.3%。每对SSR引物在亲本间扩增出一个 多态性位点，多态性条带的大小从20bp到600bp不 等。
用筛选出的多态性引物，对抗感池31个家系进行PCR扩 增，聚丙烯凝胶电泳检测，检测结果如图
抗
病
家
系
感
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3
病
家
系
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
umc2229抗感池群体电泳图
抗感池群体检测交换单株情况
3.70% 4.70% 14.60% 高抗 抗病 44.30% 32.70% 中抗 感病
高感
RIL群体抗感病分布比率
玉米灰斑病病情发展曲线
2.1.2 RIL群体对灰斑病的抗性遗传
将RIL群体的表 型鉴定结果用 分离分析软件 分析，根据AIC 值最小的模型 为最适合模 型，结果表明 玉米灰斑病的 抗性可能是由3 个主效基因加 微效基因控 制，其遗传率 高达91%，受 基因的加性效 应控制为主。
模型 3MG-CEA 2MG-RecessiveI 2MG-Additive 2MG-AI 3MG-AI 4MG-EEEA 1MG-A 2MG-EA 4MG-CEA 2MG-A 3MG-PEA 2MG-DominanceI 4MG-EEA 3MG-A 4MG-A 4MG-AI AIC值 1081.9809 1169.4642 1169.465 1171.4622 1179.4505 1183.328 1186.3636 1186.3642 1186.3677 1186.7671 1188.3638 1188.3648 1188.3657 1190.3665 1192.3714 1201.4509 加性效应 主基因遗传率 1.0113 0.9142 0.7442 0.5205 0.7251 0.5203 0.7618 0.5212 0.8053 0.532 0.6837 0.5068 0.2941 0.0318 0.2425 0.042 0.1693 0.041 1.0042 0.3421 0.2406 0.0482 0.2923 0.0315 0.227 0.0417 0.2312 0.0377 0.0118 0.0046 0.857 0.5359
用无菌水将平板 中分生孢子洗下， 于玉米植株喇叭口 期（9～11叶）， 用喷嘴处装有 20mL注射器针头 的手提式注射器接 种。针头从植株喇 叭口处平行插入， 将菌液注入植株叶 心中，按10mL/株 接种全部单株，每 个株行接种10株。
接种
鉴定
于玉米乳熟期（接种后30～40天），每间隔
5天，调查发病趋势与级别。每个株行选取5 株，每株选取棒三叶及两片感病较重叶片共 5片叶，田间目测叶片病斑覆盖度即病斑面 积占叶片总面积的百分比。
将RIL群体田间表型鉴定结果做正态分布图，经正态分布的 偏度和峰度检测，结果表明其分布基本上符合正态分布，这 可推断玉米抗灰斑病是由于多基因控制的数量性状遗传。
正态分布检测结果
性状
发病
均值
标准差
偏度
峰度
3.7867 1.6569 0.4108 -0.0276
RIL群体灰斑病正态分布曲线
按照灰斑病抗病等级评 价标准，通过对300个RIL 家系的表型鉴定分析得到， 高抗家系占4.7%，抗病家 系占44.3%，中抗家系占 32.7%，感病家系占 14.6%，高感家系3.7%。 进一步发现群体中出现了 超亲遗传的个体说明选择 的双亲在灰斑病抗性方面 或者不是极端类型，或者 具有基因间的互作效应存 在。
胶电泳、硝酸银染色检测
1. 6 数据处理
运用Microsoft Excel应用程序和DPS数据处理 系统进行数据处理和分析
2 结果与分析
2.1 RIL群体的抗性遗传分析
2.2 玉米抗灰斑病连锁标记分析
2.3 玉米第1染色体上主效抗病QTL定位
2.1 RIL群体的抗性遗传分析
2.1.1 RIL群体的抗病性表现特点
397.3和430.6。
收集近年来关于玉米抗灰斑病 的 QTL 定位文章，以玉米遗传 连 锁 图 谱 IBM2 2008 Neighbors 为 参 考 图 谱 整 合 65 个 抗 玉 米 灰 斑 病 QTL ， 构 建 QTL 综合图谱（李元师兄）。 在第1染色体上上共找到四个 “ 一 致 性 ” QTL 区 间 ， 分 别 为 283.27—311.39、408.2—412.7、 525.28 — 538.44 、 728.41 — 749.54。将“一致性”区间与本 研究结果比较，本研究获得的 连 锁 标 记 bnlg2295 位 置 及 推测 区间397.3 —415.3区间，与一致 性区间 408.2 — 412.7 有重叠，进
当感病亲本掖478叶片病斑覆盖度达30%以 上时，视为鉴定有效。
具体分级标准如下图：
1级（≤5%）
3级（6%～10%）
5级（11%～30%）
7级（31%～70%）
9级（≥71%）
1. 5 DNA提取及SSR分子标记分析
叶片DNA提取采用CTAB法
SSR分子标记分析采用PCR扩增、聚丙烯酰胺凝
2.3 玉米第1染色体上主效抗病QTL定位
玉米第1染色体多态性标记位臵 根据 IBM2008 图谱， 合成了第 1 染色体上 标 记 umc1917 目 标 区的SSR引物，共72 对，进行亲本多态性 筛选。筛选出在两亲 本间存在多态性的引 物18对。从标记的位 臵 可 以 看 出 在 bin 区 1.04—1.06 之间共 14 个标记，相邻两个标 记之间最小距离为 0.9cM ，最大距离为 32.4cM,, 平均每个标 记之间的距离为 12.5cM。
玉米抗灰斑病连锁标记分析 与第1染色体主效QTL定位
主要内容
1
2 3 4 3 4 2
研究目的和意义 技术路线
材料与方法
结果与分析 结论与讨论
5
6
致谢
玉米灰斑病( gray leaf spot，GLS)是由玉蜀黍 尾孢菌引起的一种玉米叶 片病害，该病使叶片损伤 和凋萎导致光合组 织丧 失功能，最终引起穗粒数 减少，粒重降低，其引起 的产量损失一般为 10%~30%，严重的可达 60%~80% 甚至绝收。
界定左标记 umc2229，0.9cM ，达到了一定的精细度，但是 距离区间界定右标记umc1515，32.4cM，这个区间较大。主 要是因为在该区间内根据目前IBM2008数据库已经找不到在 两亲本间具有多态性的SSR标记。如果想缩小这一区间，必 须利用基因组的DNA序列信息，设计引物，自主开发可用的 标记。这项工作正在由本课题组其他同学开展。
技术路线
田间种植掖478与齐319构建的RIL群体
病原菌培养 田间接种鉴定 鉴定结果分析 RIL群体DNA提取
明确玉米 对灰斑病 抗性遗传
组建BSA 池
SSR标记分析
抗病连锁标记分析及玉米第1染色体上 主效抗病QTL定位
1 材料与方法
1.1 试验材料
感病自交系掖478和抗病自交系齐319为亲 本杂交，构建的包含 300个家系的RIL群体。
1.2 田间设计
采用不完全随机区组排列，2次重复，行长
4m，行距60cm，每行定苗17株。
1. 3 病菌培养
采用玉米叶粉碳酸钙琼脂 培养基，在24-25℃培养， 暗培养7天。
培养基配方 成分 玉米叶粉 CaCO3 琼脂 含量 4g 0.5g 4g 灰斑病菌落
蒸馏水
250mL
玉米灰斑病分生孢子
1. 4 RIL群体的接种与鉴定
统计18个标记在31个家系中
检测的结果。位于 1 染色体
1.04 区，在 IBM2008 图谱上 的 位 置 为 398.2 的 引 物
bnlg2295 ，其在抗感群中的
分离单株最少，可以推测在 这个引物附近可能存在抗病
QTL 。其两Βιβλιοθήκη Baidu最近的界定标
记 分 别 为 umc2229 和 umc1515 ，它们的位置分别