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首页 > 过刊浏览>2023年第24卷第6期 >1766-1777. DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.20230420002 优先出版
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甘薯茎线虫病抗扩展性遗传特性分析与QTL定位
DOI:
10.13430/j.cnki.jpgr.20230420002
CSTR:
作者:
  • 闫会

    闫会

    江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室/江苏徐州甘薯研究中心
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  • 张成玲

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  • 张允刚

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  • 马猛

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  • 孙厚俊

    孙厚俊

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  • 李强

    李强

    江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室/江苏徐州甘薯研究中心
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作者单位:

江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室/江苏徐州甘薯研究中心,徐州 221131

作者简介:

研究方向为甘薯遗传育种,E-mail:yanhui_sweetpotato@163.com;

通讯作者:

李强,研究方向为甘薯遗传育种,E-mail:instrong@163.com

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(32301842);江苏省农业科技自主创新资金(CX(22)3150);国家甘薯产业技术体系(CARS-10);徐州农科院基金(XM2021004)


Analysis of Resistance Inheritance and QTL Mapping of Sweet Potato Stem Nematode Disease
Author:
  • YAN Hui

    YAN Hui

    Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131
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  • ZHANG Chengling

    ZHANG Chengling

    Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131
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  • ZHANG Yungang

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    Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131
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  • MA Jukui

    MA Jukui

    Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131
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  • MA Meng

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    Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131
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  • SUN Houjun

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  • LI Qiang

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Affiliation:

Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai District/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Sweetpotato, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou 221131

Fund Project:

Foundation projects: National Natural Science Foundation of China(32301842);Jiangsu Agriculture and Technology Innovation Fund (CX(22)3150); China Agriculture Research System of MOF and MARA -Sweetpotato(CARS-10); Xuzhou Academy of Agricultural Sciences Research Fund Projects (XM2021004)

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    摘要:

    甘薯茎线虫病由马铃薯腐烂线虫引起,是严重影响甘薯产量和品质的检疫性病害。挖掘抗茎线虫病基因并通过分子设计育种培育抗病品种是防控茎线虫病的有效途径。本研究前期以抗茎线虫病甘薯品种美国红为父本,感病品种徐紫薯8号为母本,通过控制授粉有性杂交方式构建了包含274个F1子代的分离群体。以该F1群体为材料,利用室内人工接种法对F1子代的茎线虫病抗扩展性进行鉴定,结果表明,甘薯茎线虫病抗扩展性呈连续性偏峰态分布,甘薯茎线虫病发病体积比与扩展直径和扩展长度呈极显著正相关,与薯块直径、薯块长度和薯块长宽比无相关性,说明薯块的大小和薯形对抗扩展性鉴定结果无影响。甘薯茎线虫病抗扩展性遗传力为75.7%,表明抗扩展性主要受遗传因素控制。基于前期构建的甘薯SNP遗传图谱对抗扩展性进展QTL定位,获得与抗扩展性紧密连锁的QTL 10个,解释6.6%~10.7%的表型变异。候选基因功能注释表明,苯丙素生物合成、植物激素信号转导、植物病原互作代谢等通路参与抗病胁迫。筛选5个关键候选基因进行荧光定量表达分析,在接种茎线虫后候选基因itf13g19570表达量显著增高。研究结果为甘薯茎线虫病抗病基因挖掘和抗病机理解析提供了重要参考。

    关键词:甘薯茎线虫病;F1群体;遗传力;QTL定位;候选基因注释
    Abstract:

    Sweet potato stem nematode disease (SPSND), caused by the Ditylenchus destructor Thorne, is a quarantine disease that seriously affects the yield and quality of sweet potato. Identifying resistance genes and breeding resistant varieties through molecular design is an effective way to control SPSND. In this study, the resistant sweet potato variety 'American Red' (male parent) was pollinated with the susceptible variety 'Xuzishu8' (female parent) to generate a segregating population of 274 F1 progenies. The F1 progenies were evaluated for their resistance to SPSND using an artificial inoculation method. The resistance to SPSND was observed showing continuously distribution a skewed peak. The relative incidence volume ratio of SPSND was significantly positively correlated with the expansion diameter and expansion length, but not correlated with the tuber diameter, tuber length, and length-width ratio. That indicated that the size and shape of the tuber were un-correlated with the resistance severity. The heritability of the relative incidence volume ratio of SPSND resistance was 75.7%, indicating that resistance was mainly controlled by genetic factors. Based on the previously-published genetic map, QTL mapping for resistance was performed, identifying 10 tightly linked QTLs, each of which might explain 6.6%-10.7% of the phenotypic variation. The candidate gene functional annotation revealed that pathways such as phenylpropanoid biosynthesis, plant hormone signal transduction, and plant-pathogen interactions were likely involved in disease resistance stress. Out of five key candidate genes that were analyzed for quantitative expression analysis, the expression level of the candidate gene itf13g19570 was significantly increased after inoculation with stem nematode. Collectively, this study provided a basis for future identification of SPSND resistance genes and the analysis of their resistance mechanisms.

    Key words:sweetpotato stem nematode disease;F1 population;heritability;QTL mapping;functional annotation of candidate genes
    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

闫会,张成玲,张允刚,等.甘薯茎线虫病抗扩展性遗传特性分析与QTL定位[J].植物遗传资源学报,2023,24(6):1766-1777.

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  • 收稿日期:2023-04-20
  • 最后修改日期:2023-05-17
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  • 在线发布日期: 2023-10-31
  • 出版日期: 2023-10-31
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