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黄瓜白粉病抗性遗传分析和基因定位研究

刘龙洲;袁晓君;潘俊松;何欢乐;蔡润

  黄瓜白粉病(powdery mildew)是由专性活体寄生白粉菌引起的叶部病害,该白粉菌主要包括瓜单囊壳(Podosphaera xanthii)和二孢白粉菌(Golovinomyces cichoracearum),中国以瓜单囊壳危害较为普遍。白粉病病原寄主广泛,可以感染黄瓜植株叶片、茎和花,在开花期感染白粉病可减少产量30%~50%。培育抗性品种是抵御黄瓜白粉病危害的根本途径。利用常规育种选育抗性品种有很大困难。为了开展抗病育种的分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS),本实验室对黄瓜抗白粉病性状进行了遗传分析和QTL(quantitative trait loci)定位研究。①利用黄瓜自交系S06(欧洲温室型,抗白粉病)和S94(中国华北型,感白粉病)及其由它们构建的130个F_(2:3)家系,分别采用温室人工喷雾接种法(2005年秋、2006年春)和叶盘法(2005年秋)进行白粉病抗性鉴定;并使用该群体的分子标记连锁图进行QTL分析。结果表明,亲本S06表现为高抗,亲本S94表现为高感,F_1表现为感病,说明S06的白粉病抗性是由隐性基因控制。F_(2:3)家系群体表现出从抗病到感病的连续分布,按照ShapiroWilk(P>0.05)正态分布检验方法统计,符合正态分布,有一些超亲类型存在。通过复合区间定位法,共检测到5个白粉病抗性QTL(pm1.1、pm1.2、pm2.1、pm2.2和pm5.1),分别分布于第1、2和5连锁群,单个QTL的贡献率介于3.4%~45%之间,所有检测到QTL的抗性基因均来自抗性亲本S06。其中pm1.1,pm2.1和pm5.1在温室人工喷雾接种法和叶盘接种法均能重复检测到。pm1.2只在2006年春温室人工喷雾接种法中检测到。②利用黄瓜自交系S94和S06杂交组合构建的含224个F_(6:7)家系的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,分别在2005年秋和2006年春苗期温室喷雾接种,进行白粉病抗性遗传分析;并在该RIL群体分子标记遗传图谱上,使用复合区间定位法检测白粉病抗性QTL。结果显示,在2005秋和2006春两季,S06的病情指数(Disease index,DI)分别为7.5和11.5,表现为高抗;S94的DI分别为79.0和87.0,表现为高感;F_1的DI分别为57.5和48.2,表现为感病;F_(6:7)家系群体的DI表现出从抗到感的连续分布,按照ShapiroWilk(P>0.05)正态分布检验方法统计,符合正态分布。在两种环境里共检测到黄瓜白粉病抗性的4个QTLs(pm1.1、pm2.1、pm4.1和pm6.1),分别分布于第1、2、4和6连锁群上,单个QTL解释贡献率介于5.2%~21.0%之间,pm4.1的表型贡献率最高(20.5%2005年秋,21.0%2006年春)。其中pm1.1、pm2.1和pm4.1在两种环境中均被稳定重复检测到,pm6.1只在2005年秋被检测到。两种环境下检测的QTLs解释表型变异总和分别是52.0%(2005秋)和42.0%(2006春)。与F_(2:3)群体定位的白粉病抗性QTL相比较,在第1和第2连锁群上的QTL被重复检测到;不同世代群体间部分QTLs存在表型贡献和加性效应来源方向不一致的现象。……