1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病是一种重要病害,广泛发生于世界温暖潮湿和半潮湿地区,在我国主要发生在长江流域,华南冬麦区及东北春麦区。小麦抗赤霉病的遗传基础较为复杂,表现为多基因控制的数量性状, 受环境条件影响较大，致使抗病育种缓慢。基因的定位研究可以阐明其遗传的基础，缩短抗病育种进程。
小麦赤霉病抗性有五种类型：抗侵入（type I）、抗扩展（type II）、降解毒素（type III）、降低籽粒病粒率（type IV）和减少产量损失或耐病性（type V）（Mesterhazy 1995，1999；Schroeder and Christensen 1963）。这五种抗性类型均是非常复杂的数量性状，由多基因控制且受环境条件影响较大。随着分子标记技术的不断进步，通过QTL作图已经在不同的小麦种质中定位了200多个抗赤霉病QTL（数量性状位点）（Buerstmayr et al. 2009；Liu et al. 2009）。目前研究较多的主要是在苏麦三号及其衍生品系和望水白中表达稳定的几个主效QTL，如3BS、4B、5A和6BS染色体上的QTL，其中3BS和6BS QTL与Type II抗性相关，4B和5A QTL与Type I抗性相关。利用筛选和鉴定重组体的方法，这几个QTL已被精确定位。
与3B、4B、5A 、6B QTL不同，Qfh.nau-2B是在我国小麦骨干亲本南大2419中检测到的一个与抗侵入和抗扩展都相关的QTL（Lin et al. 2004；田大刚等 2008）。该QTL区段在其它的种质如Frontana、Dream、Renan、Ning7840、Ernie和Strongfield中也与赤霉病抗性相关。利用分子标记辅助选择（marker assisted selection, MAS），本课题组选育了南大2419 Qfh.nau-2B在绵阳99-323背景的近等基因系，抗性鉴定结果表明Qfh.nau-2B确实与两种抗性都相关，与轮回亲本相比，近等基因系使病小穗数平均降低了75.5%，病轴长平均降低了88.8%，病小穗率平均降低了56.1%，病穗率平均降低了56.9%。由于导入的Qfh.nau-2B区段长达21 cM，导致不能确定提供两种抗性的基因是否为同一个基因，并且在育种选择时容易引起连锁累赘，因此有必要对该QTL进行精确定位。
2. 研究的基本内容和问题
本项目拟在前期研究基础上，通过开发分子标记，构建Qfh.nau-2B区段的高密度遗传图谱，筛选和鉴定Qfh.nau-2B区段的重组体对该QTL进行精确定位。本项目的实施有助于阐明Qfh.nau-2B抗赤霉病的遗传基础，获得与其紧密连锁的分子标记，为图位克隆和有效利用该QTL奠定基础。
研究目标：
从遗传上精细定位2B-QTL，为克隆和更好地利用该基因奠定基础。
3. 研究的方法与方案
研究方法：实验法
技术路线：见附件
实验方案
1）从携带2B-QTL的近等基因系和其轮回亲本构建的F2群体中筛选2B-QTL区域重组体，并在其后代中筛选纯合型重组体。利用撒病粒接种或喷雾接种，进行多年多点抗侵入性鉴定；利用单花滴注法接种，进行多年多点抗扩展性鉴定。
2）从包含530个株系的南大2419望水白重组自交系群体中筛选只在2B-QTL区域发生重组、而其他区域不携带抗赤霉病QTL的株系，利用不同的接种方法分别鉴定其抗侵入性和抗扩展性。
3）根据小麦2B染色体长臂与水稻4号或7号染色体、短柄草的5号或1号染色体的高度共线性关系，借助水稻和短柄草的基因组序列信息开发2B-QTL区域特异的分子标记。
4）利用缺失定位于C-2BL2-0.36的EST和望水白BAC克隆开发与2B-QTL紧密连锁的分子标记。
可行性分析
1）利用277个望水白-南大2419重组自交系在3个不同环境中检测到与抗侵入相关的Qfhi.nau-2B，在2个环境中检测到与抗扩展相关的Qfhs.nau-2B，抗性贡献位点来自于感病亲本南大2419，这两个QTL的定位区间互相重叠（表1）。
表1 Qfh.nau-2B的定位信息
QTL | 区间 | 环境 | 抗性贡献位点 | LOD | R2 |
Qfhi.nau-2B | Xwmc499-Xmag1729 | 3 | Nanda2419 | 2.1-5.1 | 4.7-13.2 |
Qfhs.nau-2B | Xwmc474-Xs1021m | 2 | Nanda2419 | 2.2-2.7 | 5.8-8.6 |
2）以绵阳99-323为轮回亲本，已经获得了携带南大2419 Qfh.nau-2B的近等基因系（NIL-Qfh.nau-2B），其背景回复率达到98%以上，无论是在抗侵入方面还是在抗扩展方面的表现均显著优于其轮回亲本绵阳99-323（表2）。
表2 NIL-Qfh.nau-2B 的抗病性
株系 | 病小穗数 | 病轴长 (cm) | 病小穗率 (％) | 病穗率 (％) | |||
2007JP | 2008NAU | 2007JP | 2008NAU | 2007JP | 2008JP | 2008NAU | |
绵阳99-323 | 7.7 | 4.5 | 4.5 | 3.9 | 47.5 | 44.7 | 41.6 |
NIL-Qfh.nau-2B | 1.0* | 1.6* | 0.2* | 0.7* | 23.6* | 17.0* | 17.9* |
*P=0.01水平显著
3）实验室已经构建了包含125万单克隆，插入片段平均大小为120kb，覆盖约9倍六倍体小麦基因组的BAC文库。我们可以利用这个BAC文库开发Qfh.nau-2B区域特异的分子标记。
4）实验室建立了生物信息学研究平台，具备大规模序列分析的软、硬件条件。
4. 研究创新点
Qfh.nau-2B不仅与抗侵入性相关，而且与抗扩展性相关，并且抗性贡献位点来自于感病亲本南大2419。目前还没有对感病种质中与两种抗性相关的QTL的精细定位研究，本项目的实施有助于为抗赤霉病育种提供更多的抗病基因选择，也有助于提高小麦的综合抗性 。
5. 研究计划与进展
2013.09~2013.11 重组体的筛选
2014.01~2014.05 纯合型重组体的筛选和表型鉴定；已有重组体的抗性鉴定； 分子标记的开发。
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