摘要
小麦茎基腐病是由假禾谷镰刀菌引起的一种土传性病害。近年来，我国长江中下游麦区和黄淮麦区均受到茎基腐病的威胁，国内小麦茎基腐病抗病品种有限，因此亟需筛选和发掘抗病种质资源和抗病基因，推动小麦茎基腐病抗病育种。本论文从多样性丰富的野生种、人工合成种、现代育成品种(品系)以及甲基磺酸乙酯(Ethyl methanesulfonate，EMS)突变体中，筛选出抗性表现优良的资源;全基因组关联分析获得茎基腐病抗性主效数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)及其候选基因;构建矮抗58抗性突变体F2群体，结合外显子捕获测序，定位抗性QTL及其候选基因。主要结论如下: 1.小麦种质资源茎基腐病抗性评估:本研究建立了一套适用于温室的茎基腐病病害接种体系和鉴定体系，该体系能够稳定地在人工气候室对小麦幼苗进行抗性鉴定。对670份小麦种质资源的茎基腐病抗性等级评价，筛选出一批抗性表现优良的资源，包括野生种2份、人工合成种17份、国内育成品种(品系)20份、矮抗58EMS突变体41份。上述材料可供抗病育种及进一步深入研究利用。 2.抗病全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)与抗病位点检测:本研究利用人工合成种和现代育成品种(品系)214份材料组成的自然群体，通过小麦55K SNP芯片开展GWAS分析。群体结构显示，自然群体分为3个亚群;GWAS分析发现一个位于染色体1DL的Qfcr.1D表型解释率达13％,为主效QTL;Qfcr.1D在供试材料中主要包含6种单倍型(Hap)，携带Hap2的材料平均病情指数最低;转录组数据和基因功能注释分析发现，3个基因（Qfcr.1D-Gene1、Qfcr.1D-Gene2和Qfcr.1D-Gene6)响应茎基腐病菌诱导，且文献报道其参与植物抗病过程，为Qfcr.1D候选基因。 3.抗茎基腐病候选基因发掘:选择抗病稳定的矮抗58EMS突变体E10363与野生型矮抗58进行转录组建库测序，分析显著差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)。GO富集分析显示DEGs主要富集于植物抗病相关途径:几丁质分解代谢过程、细胞壁组成成分的分解代谢过程、苯丙氨酸与肉桂酸合成分解代谢过程。构建矮抗58突变体遗传分离群体，对F2进行茎基腐病鉴定，其中E10363×矮抗58 F2群体病情指数分布符合1∶3分离比，抗性受单基因控制。根据F2∶3家系抗性鉴定结果，进行外显子捕获芯片测序(Bulked Segregation analysis-Exome-capture sequencing,BSE-Seq),发现差异SNP集中于7A染色体1.77Mb区间内，该位点暂命名为fcr10363-7A。结合转录组表达分析，发现fcr10363-7A-gene18编码的钙离子结合蛋白CML8表达差异显著，为抗茎基腐病候选基因。 综上所述，本研究鉴定的茎基腐病抗性小麦种质和抗病相关基因位点，将为小麦茎基腐病抗病育种提供种质和基因资源。
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