[发明专利]长穗偃麦草基因组特异分子标记及其应用

说明书

技术领域

本发明属于作物遗传育种领域，具体涉及长穗偃麦草基因组特异分子标记及其应用。

背景技术

1、小麦育种目标和其野生近缘种

小麦是世界上种植面积最大、总产量仅次于玉米的粮食作物。近半个世纪来，世界小麦的总产量已经增加了两倍多，其中，优良的小麦品种对提高小麦产量发挥了决定性的作用。目前小麦育种研究主要集中在四个方面：提高小麦产量，降低生产成本；分子标记辅助育种；小麦抗逆性育种；小麦营养品质(何中虎等,2006)。为完成以上育种目标,小麦本身的遗传资源已经明显不够,而与小麦具有近缘关系的许多野生物种中却存在着大量小麦中所没有的有利遗传资源。因此,利用小麦近缘野生种中的优良基因资源培育小麦新品种已经成为小麦育种的目标之一。

普通小麦(AABBDD,2n=42)是异源六倍体植物，属于禾本科小麦属普通小麦种(Triticum aestivum L.)，与小麦属关系比较近的属有大麦属(Hordeum)、披碱草属(Elymus)、蝟草属(Asperella)、细坦麦属(Sitanion)、新麦草属(Psathyrostachys)、棱轴草属(Crithopsis)、带芒草属(Taeniatherum)、冰草属(Agropyron)、簇毛麦属(Haynaldia)、黑麦属(Secale)、异形花属(Heteranthelium)、无芒草属(Henrardia)、旱麦草属(Eremopyrum)、山羊草属(Aegilops)。这些野生近缘种植物中蕴含着大量优良基因，是一个巨大的具有潜在利用价值的遗传基因库。该基因库的优良基因如得到利用,对小麦遗传改良将具有重要的价值，不仅能提高其产量、改良品质，更能将丰富的抗病、抗逆基因转入小麦中，改良小麦的抗病性和抗逆性。目前已经与小麦进行杂交的种属有黑麦属(Sando et al,1953)、簇毛麦属(Sears et al,1953;Hyde et al,1953)、偃麦草属(Dvorák et al,1974)、山羊草属(Sears et al,1956;Chapmna et al,1970)、大麦属(Kruse et al,1973;Islam et al,1975)等。这些远缘杂交的成功为近缘野生种的抗旱、耐盐碱以及抗病虫害的优良基因向小麦基因组进行转移奠定了坚实的基础，使得从小麦近缘种属中寻找或开拓新的重要基因资源成为可能。随着现代分子生物学的发展，分子标记与作物育种相结合，它不仅弥补了作物育种中传统的选择准确率低的缺点，而且加快了育种进程。

2、小麦的赤霉病抗性

小麦生产中倍受关注的病害为小麦赤霉病（Fusarium head blight,FHB）,它是全球性致使小麦产量降低和品质下降的主要病害之一，也是影响中国小麦生产的主要病害(陆维忠等,2001)。赤霉病大流行年份病穗率达50％～100％，减产高达10％～40％（姚金保等，2000）。该病由多种镰刀菌引起,病原菌侵染小麦籽粒后产生多种真菌毒素，这些毒素对人畜有害(Bottalico et al,1998),特别是其中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素，在50mg/kg的浓度下，就可以抑制人类T细胞80%的活性，严重威胁着人类和家畜的健康(宋凤英等,2005)。我国长江中下游冬麦区是小麦赤霉病的多发区和重灾区,近年来黄淮麦区和关中麦区小麦赤霉病发生也日趋严重，影响着国内小麦主产区的粮食安全。随着全球性气候变暖和玉米-小麦轮作制度的增加，近10多年来小麦赤霉病在北美和欧洲也大面积发生，造成严重的产量和经济损失(Bai et al,2004)。因此，国内外很多学者都围绕小麦赤霉病开展了广泛的研究工作。我国从上世纪70年代中期开始对小麦赤霉病进行研究，研究结果认为小麦赤霉病抗性具有遗传基础,并且培育出一批抗性较强的优质高产小麦新品种，其中苏麦3号目前已成为全世界公认的赤霉病高抗品种(姚金宝等,2000)。

多年的小麦抗赤霉病育种研究表明,小麦种内抗赤霉病的资源很少,而且已经发现的抗性资源在小麦育种实际中也难以有效利用。从小麦近缘物种中开拓新的赤霉病抗源是小麦抗赤霉病育种中的重要策略，并且进行了大量的相关研究。如小麦赤霉病抗源，现已成功地进行了小麦与大赖草(Leymus racemosus)、长穗偃麦草(Lophopyrum elongatum)、中间偃麦草(L.intermedium)、黑麦(Secale cereale)、簇毛麦(Haynaldia villosa)等多种近缘物种的杂交，并获得了一些具有赤霉病抗性的材料（Oliver R.E,et al.，2005）。