论文部分内容阅读
玉米茎腐病是当今世界玉米生产上的主要茎部病害之一,也是危害性较重的土传病害之一,在严重流行年份和地区,常造成大面积减产。在中国,腐霉菌是引起茎腐病的主要病原菌。腐霉茎腐病发生在玉米生育后期,因此,生产上防治较为困难。实践证明,培育和种植抗病品种是防治该病害最经济有效的手段。本研究发现和定位了玉米自交系齐319和X178携带的抗腐霉茎腐病基因,为玉米抗腐霉茎腐病育种提供了新的抗源;对800余份的玉米种质资源进行了腐霉茎腐病抗性鉴定,筛选到大量的高抗材料;开展了玉米植株中糖的代谢与腐霉茎腐病抗性关系的探讨。主要研究结果如下:1、在自交系齐319中发现了2个抗腐霉茎腐病新基因Rpi QI319-1和Rpi QI319-2。利用自交系掖107×齐319组合的673株F2群体和662个F2:3家系进行抗性遗传分析,发现齐319对腐霉菌菌株P85-67的抗性受两个独立的显性基因控制(χ2=0.6182,P=0.4317;χ2=2.3884,P=0.3029)。利用分子标记技术和集群分离分组分析法(BSA)分别将基因Rpi QI319-1和Rpi QI319-2定位在玉米染色体bin1.03和bin10.02,并构建了遗传连锁图谱。Rpi QI319-1基因位于SSR标记SSRZ33和SSRZ47之间,遗传距离分别是0.2 c M和0.5 c M,物理距离约为500 kb。Rpi QI319-2基因位于分子标记umc2069和bnlg1716之间,遗传距离分别为3.6 c M和4.6 c M。通过分子标记检测和田间等位性试验,发现基因Rpi QI319-1和Rpi QI319-2是不同于已命名的玉米抗茎腐病基因,因此Rpi QI319-1和Rpi QI319-2是两个新的抗腐霉茎腐病基因。2、在自交系X178中发现了2个抗腐霉茎腐病新基因Rpi X178-1和Rpi X178-2。自交系X178与掖107杂交,构建736株F2群体和689个F2:3家系,抗性遗传分析表明,X178对腐霉菌菌株P85-67的抗性受两个显性单基因Rpi X178-1和Rpi X178-2控制(χ2=0.0232,P=0.8790;χ2=0.1863,P=0.9110)。利用分子标记技术并结合BSA法将X178所携带的抗腐霉茎腐病基因Rpi X178-1和Rpi X178-2分别定位在玉米染色体bin1.09和bin4.08,并分别构建分子标记遗传连锁图谱。Rpi X178-1基因位于分子标记SSRZ8和IDP2347之间,遗传距离分别是0.6 c M和1.1 c M,物理距离约为700 kb。Rpi X178-2基因位于分子标记bnlg1444和umc2041之间,大概区间为2.4 c M。从分子作图、田间等位性检测以及在染色体上的位置分析,Rpi X178-1和Rpi X178-2基因不同于已定位在玉米1号染色体和4号染色体的其他抗病基因,因此Rpi X178-1和Rpi X178-2是两个新的抗腐霉茎腐病基因。3、在人工接种条件下对618份自交系和249份地方品种(包括52份引进地方品种)进行腐霉茎腐病抗病性鉴定,证明多数玉米种质资源具有较好的抗性。570份材料在2012和2013年进行两年重复抗性鉴定,结果表明,高抗材料占鉴定材料总数的43.51%,感病类型的材料仅占15.26%。2014年对297份材料进行腐霉茎腐病抗性鉴定,1年的鉴定结果表明,有178份的自交系和47份的地方品种表现高抗,高达95.96%的材料表现为抗病类型。利用与Rpi QI319-1基因紧密连锁的分子标记检测202份种质,发现10份种质可能含有该基因。这些种质的发现为抗病育种提供优异的抗源。4、玉米茎秆基部茎节中总糖与还原糖含量与腐霉茎腐病抗性无直接关系。测定6份自交系(3抗和3感腐霉茎腐病)和20份杂交种(10抗和10感腐霉茎腐病)不同生育阶段茎秆基部1~5茎节的总糖和还原糖含量,分析了其在1~3节位和4~5节位不同生育阶段和接种与不接种处理下的代谢水平。结果表明,茎秆基部1~3节位与4~5节位糖含量具有相似的变化趋势,但总糖、还原糖含量未在抗病和感病材料之间出现规律性的改变。因此,推测玉米植株茎节中总糖和还原糖含量与腐霉茎腐病的抗性无直接相关性。