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刘莉等
, 2011,
小麦抗叶锈基因
Lr1
、
Lr9
、
Lr10
、
Lr19
的
STS
标记在近等基因系
(NILs)
上的特异性验证
,
分子植物育种
Vol.9 No.21 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0021)
1158
抗病育种提供遗传信息，同时科学利用抗病基因，
对于该病害的持久控制、安全生产具有十分重要的
指导意义。到目前为止，小麦抗叶锈基因遗传和抗
病性已经进行了多方面的研究，国际上已发现了
90
多个抗叶锈病基因，其中有
66
个抗叶锈基因已被正
式命名，统一编号到
Lr66
(McIntosh et al.
,
2009)
。
分子标记能够稳定遗传，可反映生物的群体和
个体特征，随着现代生物科学的不断发展，一些分
子标记技术如
RAPD
、
RFLP
、
ISSR
、
SSR
和
AFLP
等已在动植物遗传研究中得到应用。为了更加方便
有效的将分子标记应用于作物种质资源和育种研
究，人们将筛选到的与目的基因紧密连锁的分子标
记转化为更加稳定的
STS (sequence-tagged sites)
标
记、
SCAR (sequence-characterized amplified regions)
标记或
CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences)
标记。
1994
年
Schachermayr
等人
(Schachermayr et al.,
1994)
首先将与抗叶锈基因
Lr9
共分离的
RAPD
分子标
记转化成了
STS
标记，
Feuillet
等人
(Feuillet et al., 1995)
于
1995
年分别将与
Lr1
共分离的
RFLP
分子标记及与
Lr10
紧密连锁的的
RFLP
分子标记转化成了
STS
标记；
2001
年
Prins
等人
(Prins et al., 2001)
将
Lr19
的
AFLP
分子
标记也转化成了更为稳定的
STS
标记。
分子标记辅助选择
(molecular marker-asisted
selection, MAS)
是利用与抗病基因紧密连锁的分子
标记追踪抗病基因。其最大的应用方面是将分散在
不同抗病材料中的有利基因累加到一个品种中，在
基因聚合工程中能对每代植株开展早期和大范围
的选择，进而减少育种代次，促进和加速育种过程。
刘志勇等
(
刘志勇
, 2000)
已利用
PCR
方法对抗叶锈
基因
Lr9
和
Lr24
进行了分子标记的诊断，证明了
PCR
标记在小麦抗病基因的标记辅助选择和基因累加
中有很好的潜力。本人前期研究
(
刘莉
, 2008)
验证了
Lr24
STS-J9-310 bp
，
Lr35
Sr39-900 bp
这两个分子标记在
54
个
近等基因系中的稳定性及特异性。魏新燕等
(
魏新燕
,
2004)
分别用试验表明了
Lr24
STS-J9-310 bp
，
Lr35
Sr39-900 bp
分子标记在不同的遗传背景下仍能作为稳定可靠的
辅助标记。因此寻找与验证出更多的与抗病基因紧
密连锁的具有较好特异性的分子标记，在育种实践
中开展标记辅助选择和抗病基因累加，对于促进抗
源材料农艺性状的不断改进，实现小麦抗叶锈病的
抗源多样化，具有十分重要的意义。
本实验选用了以
Thatcher
为背景的
54
个
NILs
为
材料，对已筛选到的与抗病基因
Lr1
、
Lr9
、
Lr10
和
Lr19
连锁的
STS
标记进行检测和验证，进一步确定这
几个分子标记可用于辅助选择的准确性，从而为抗
病品种的筛选和抗病品种的改良及培育奠定基础。
1
结果与分析
1.1
Lr1
的
PCR-STS
结果
将与
Lr1
连锁的
STS
Lr1
-PTAG
引物对
Thatcher
和
以
Thatcher
为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系
植株
DNA
进行
PCR
扩增，扩增产物用
1.5
％琼脂糖
凝胶进行电泳
(
图
1)
。从图中可以看出，除了泳道
5
、
31
和泳道
34
以外，其他泳道所对应的植株
DNA
中
均扩增出了片段大小为
560bp
的条带，说明引物
STS
Lr1
-PTAG
除未在
TcLr3
、
TcLr28
和
TcLr27+31(
有芒
)
中表达外，在其他
50
个不含有
Lr1
植株
DNA
中全
得到表达，如果用此引物进行
Lr1
基因筛选，结果
将不能说明被检测植株确切含有
Lr1
抗叶锈基因。
图
1
Lr1
的
PCR-STS
扩增结果
Figure 1 Amplification products of marker STS specific to
L1
gene
注
: M: DL2000 marker; 1
-
54:
顺序为表
1
所示顺序
,
箭头所指为
560 bp
Note: M: DL2000 marker; 1
-
54: reforent Thatcher near-isogenic lines (from No. 1 to No. 54 showing in Table 1), Arrow shows the
560 bp band