摘要
小麦条锈病是影响我国小麦稳定生产的主要病害，其病原菌条形柄锈菌小麦专化型（PucciniastriiformisWest.f.sp.triticiEriks.amp;Henn，Pst）的变异频繁发生，在大量应用某一抗源时极易造成新流行小种的出现，从而导致抗源失效，暴发条锈病。不断发掘和应用新的小麦抗条锈病基因，创制农艺性状优良的育种中间系材料，是培育新型持久抗病小麦品种的基础。甘肃作为我国条锈病重要菌源地之一，是我国小麦条锈病防治的重点区域，甘肃省小麦品种抗病基因的发掘与利用对于我国乃至世界小麦抗条锈病育种及品种改良具有重要的意义。前期工作中，课题组对甘肃省小麦品种进行了多年抗病性鉴定，从中筛选出一批对条锈病具有稳定抗性的品种，其中包含兰天26和兰航选121，但这两个品种的抗病遗传基础目前还不清楚，藉此，本研究以兰天26和兰航选121为抗病亲本，分别创制遗传群体，结合QTL分析、混池转录组测序（BSR-seq）、比较基因组学等技术手段对兰天26和兰航选121抗性进行位点解析及遗传效应分析，以期挖掘其抗病基因位点，解析其抗性遗传机制，为小麦抗病基因的克隆及遗传育种应用奠定基础。本研究获得的主要研究结果如下： 1.兰天26的抗条锈病QTL分析 构建了洛旱6号/兰天26的F2:5重组自交系（Recombinantinbredlines，RIL）群体的16KSNP遗传图谱（2931.09cM），并利用该图谱对条锈病抗性进行了QTL分析，在染色体1BL、3BS、3D、4BL和7BL上共定位到6个稳定的加性QTL（QYrLH.nwafu.1BL、QYrLT.nwafu.3BS、QYrLT.nwafu.3D、QYrLT.nwafu.4BL、QYrLT.nwafu.7BL.1、QYrLT.nwafu.7BL.2），其中QYrLH.nwafu.1BL（Lr46/Yr29/Sr58）抗性等位基因来自洛旱6号，其余5个QTL抗性等位基因均来自兰天26。QYrLT.nwafu.3BS定位在标记区间YM3B-3-3D-8532659标记区间，遗传距离为12.8cM（4.11Mb），在所有环境中IT和DS的PVE%分别为19.18%~30.16%和5.32%~7.99%；QYrLT.nwafu.4BL定位在4B_560558375-4B_603235040标记区间，遗传距离为4.2cM（42.68Mb），在所有环境中IT和DS的PVE%分别为8.68%~12.89%和12.82%~24.66%；QYrLT.nwafu.7BL.1定位在AX-108836135-AX-109987685区间2.0cM（6.93Mb），在所有环境中IT和DS的PVE%（Phenotypicvarianceexplained）分别为25.14%~30.32%和20.71%~28.34%；YrLT.nwafu.7BL.2定位在AX-110493963-4D_126464258区间2.2cM（5.41Mb），在所有环境中均可检测到，解释的IT和DS表型变异分别为4.27%~6.13%和4.73%~6.87%；QYrLT.nwafu.3D定位在3D_594062466-3D_603372153标记区间，遗传距离为9.28cM（9.31Mb），仅在3个环境中检测到与DS相关，PVE%仅为1.75%~4.05%。 进一步验证发现，主效QTL-QYrLT.nwafu.3BS是抗病基因Yr30，QYrLT.nwafu.4BL可能是YrFDC12/YrZH22。利用衍生次级群体确认了QYrLT.nwafu.7BL.1定位区间，通过基因差异表达分析认为此区间内有8个与抗病相关且表达量变化明显的候选基因。 利用ICIM-EPI模型检测到两个上位性QTL，分别为QYrLT.nwafu.7BL.1-QYrLT.nwafu.3BS（Yr30）和QYrLT.nwafu.4BL-QYrLT.nwafu.3BS（Yr30），结合聚合分析表明这三个位点通过加性效应和上位性效应增强了兰天26抗性。位点QYrLT.nwafu.3BS（Yr30）与QYrLT.nwafu.4BL结合使用可以避免拟黑颖和叶片坏死现象出现。 2.兰航选121的抗病QTL分析 构建了西农822/兰航选121、西农979/L92-47的两个F2:3双亲遗传群体，结合BSA-seq和高通量基因分型技术快速定位来自兰航选121的三个QTL，即QYrLHX.nwafu-2BS、QYrLHX.nwafu-3BS和QYrLHX.nwafu-5BS。QYrLHX.nwafu-2BS定位在标记AX-86174319和AX111140388之间6.2cM，在所有环境中可解释IT和DS的表型变异3.15%~4.30%和2.27%~9.48%；QYrLHX.nwafu-3BS定位在AX-109990245和AQP-TM标记区间，遗传距离为7.5cM，可解释IT和DS的表型变异1.78%~5.31%和2.79%~5.32%；QYrLHX.nwafu-5BS可在所有环境中稳定检测到，定位在AX-89459127和AX-110578940标记区间，遗传距离为7.6cM，可解释IT和DS表型变异10.67%~22.57%和12.30%~13.84%。 结合分子标记检测和系谱分析发现，QYrLHX.nwafu-2BS和QYrLHX.nwafu-3BS同时存在于兰航选121和兰航选121亲本材料L92-47，分别是抗病基因Yr27和Yr30。与定位在5B上的抗条锈病基因相比，QYrLHX.nwafu-5BS（YrL121）可能是一个新的抗条锈病位点。聚合分析表明Yr27、Yr30和YrL121存在加性互作效应，当株系同时携带三个抗病基因/QTL时具有高水平抗性。候选基因分析发现YrL121区间内存在3个与抗病相关的差异表达基因。
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