1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
小麦黄花叶病是由小麦黄花叶病毒引起的一种由禾谷多黏菌携带的土传病毒病害。该菌在土壤中借助于灌溉和耕作传播,由于其可产生抗逆性极强的休眠孢子堆,可持久传播。因此,土壤一旦带毒,将长期致病且难以消除,并随感病品种的连年种植而逐年加重。小麦黄花叶病已经迅速蔓延,并且导致中国小麦主产区小麦产量的严重损失。
1927年,Sawada(1927)在日本首次发现了小麦黄花叶病。我国在上世纪50-60年代在山东荣成、四川雅安等地发现小麦黄花叶病逐步蔓延;目前在我国不同区域都发现了该病,其中包括长江中下游地区、四川盆地、淮海冬小麦区、山西渭河流域等。一般病田减产达到10-30%,严重时可达到70-80%。
禾谷多黏菌能够在土壤中长时间存活,通过产生休眠孢子堆,不断繁殖。通过传统大田的防治手段,包括农药使用、轮作换茬、合理布局等,在消耗大量人力物力的同时,也带来环境污染等一些列问题。因此挖掘抗小麦黄花叶病基因资源、培育抗病品种,是防治小麦黄花叶病的重要手段。
2. 研究的基本内容和问题
在前期研究中,本实验室定位了一个来自仪宁小麦的抗小麦黄花叶病主效QTLQYm.nau-2D,最高解释变异率高达85.73%。本研究拟在此基础上,利用目前公布的小麦D基因组序列,开发基于PCR的分子标记,对QYm.nau-2D位点进行加密,同时利用构建的F2分离群体,通过交换单株筛选和染色体步移,对该主效QTL进行精细定位。本研究为抗WYMV分子标记辅助选择(MAS)育种和图位克隆奠定重要的基础。
为了精细定位该主效QTL,本研究主要将对QYm.nau-2D区域进行标记加密以便后期染色体步移。标记开发有两个途径,一是根据已发布定位于区段小麦EST序列设计引物,开发STS标记,另一种是查找QYm.nau-2D连锁标记对应的与已发布小麦D染色体组供体祖先粗山羊草基因组所在位置2DL-bin211至2DL-bin268,查找该区域的编码基因,开发标记。
关键问题是获得足够数量可利用的分子标记。若在两翼标记筛选出重组单株之后,在此范围内没有分布足够数量的标记,则不能实现缩小该抗病位点区段,最终获得该基因的小片段克隆。
3. 研究的方法与方案
EST标记开发:根据初定位结果,2DL-bin109至bin268区段小麦EST序列设计引物。跨内含子开发标记:查找QYm.nau-2D连锁标记对应的与已发布小麦D染色体组供体祖先粗山羊草基因组所在位置,以该区域的编码基因跨内含子设计引物,开发标记。运用Primer3web(version4.0.0)设计引物,扩增长度范围在250~700bp;引物长度范围在18~22bp;Tm值在50~60℃;GC含量范围为40~60%。
技术路线:
4. 研究创新点
发掘和利用小麦抗黄花叶病基因/QTL对于培育抗病小麦栽培品种具有重要的理论和现实意义。目前关于小麦抗黄花叶病基因定位的研究很少,至今没有抗病基因被克隆,其抗病机理也不清楚。因此克隆小麦抗黄花叶病基因对于全面了解小麦抗黄花叶病具有重要意义,同时也为小麦分子标记辅助育种奠定基础。
5. 研究计划与进展
2014年9月实验技术学习
2014年10底扬州里下河农科所实验基地播种
2014年12月初扬州里下河农科所实验基地取样
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