高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法

2024-04-15 17:52:05

1.本發明屬於馬鈴薯抗病育種技術領域，具體涉及一種高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法。


背景技術：

2.馬鈴薯是全球第四大重要的糧食作物，種植馬鈴薯的國家和地區共148個。馬鈴薯晚疫病在馬鈴薯生產過程中普遍發生，該病害每年造成不同程度的經濟損失，發病較輕年份減產20-40%，發生較重年份可減產50%以上，甚至顆粒無收。
3.抗晚疫病育種是國內外馬鈴薯育種目標的重中之重，多個抗病基因聚合育種是防治晚疫病的重要策略。在國外早已開展了利用雜交和轉基因技術進行多基因聚合的研究。然而，抗性育種的關鍵之一是要有理想抗原，同時對各親本材料的r基因組成及r基因遺傳基礎比較明確。近年報導的drenseq技術可以快速確定被檢測的材料是否含有已知的r基因。雖然我國多個育種單位都在有意識開展抗病育種工作，但是我國總體上晚疫病抗病育種資源缺乏，田振東
1.等通過資源篩選和測序得到一份含有廣譜抗病基因rpi-pat1的優異晚疫病抗性野生種質資源，並設計了rpi-pat1基因特異引物，可用於監測該抗病基因轉育，通過大量親本組配，以s.papita為父本，僅組合brigus
×
s.papita雜交成功，rpi-pat1基因通過有性雜交轉育到栽培中難度較大。


技術實現要素：

4.本發明針對現有技術中的不足，目的是提供一種高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法。
5.為達到上述目的，本發明的解決方案是：一種高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法，其包括如下步驟：（1）、收集馬鈴薯的資源材料，進行晚疫病田間抗性鑑定，得到26份不同抗性的資源材料，其中，包含5份抗性親本材料08he171-1、08he171-6、10fm96-8、11fm47-40、hb11a1-119；（2）、利用分子標記分析晚疫病抗性的資源材料中已知r基因組成，對高頻親本進行晚疫病抗性基因檢測得到含抗晚疫病基因的優異親本，進行馬鈴薯晚疫病抗性基因相關性分析，使得抗晚疫病品種選育雜交配組；（3）、利用父本和母本雜交組合，得到抗晚疫病的馬鈴薯f1代群體。
6.優選地，步驟（1）中，晚疫病田間抗性鑑定包括株高、產量表現、親本配合力。
7.優選地，步驟（1）中，資源材料包括鄂馬鈴薯5號、鄂馬鈴薯13號、雲薯105、雲薯304、雲薯401、雲薯501、雲薯603、雲薯604、雲薯605、雲薯801、鎮薯1號、德薯3號、麗薯10號、天薯11號、渝薯3號、n22、j226、j297、06he13-1、08he171-1、08he171-6、10ff35-8、10fm96-8、11fm47-40、hb11a1-119、14ao10-7。
8.優選地，步驟（2）中，分子標記的引物如seq id no.1-24所示。
9.優選地，步驟（2）中，r基因包括r1、r2-like、r3a、r3b、r8、r9a、rx、gpa2。
具體實施方式
23.本發明提供了一種高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法。
24.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加詳細，以下結合實施例和附圖，對本發明作進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
25.實施例：如圖1所示，本實施例的高抗晚疫病馬鈴薯的育種方法包括如下步驟：（1）、建立抗晚疫病資源圃和核心親本圃：引進和收集馬鈴薯的種質資源材料，進行晚疫病多年田間抗性鑑定，得到26份不同抗性的資源材料，具體地，包含5份抗性親本材料08he171-1、08he171-6、10fm96-8、11fm47-40、hb11a1-119。
26.其中，資源材料包括鄂馬鈴薯5號、鄂馬鈴薯13號、雲薯105、雲薯304、雲薯401、雲薯501、雲薯603、雲薯604、雲薯605、雲薯801、鎮薯1號、德薯3號、麗薯10號、天薯11號、渝薯3號、n22、j226、j297、06he13-1、08he171-1、08he171-6、10ff35-8、10fm96-8、11fm47-40、hb11a1-119、14ao10-7。
27.（2）、晚疫病抗性基因鑑定及分析：drenseq分析（分子標記引物如表2所示，seq id no.1-24）分析晚疫病抗性的資源材料（表1）中已知r基因組成（圖2所示）（表3），對抗晚疫病資源圃材料進行抗性基因鑑定，探究馬鈴薯晚疫病廣譜、持久抗性形成的遺傳基礎，得到含抗晚疫病基因的優異親本，進行馬鈴薯晚疫病抗性基因相關性分析，使得抗晚疫病品種選育雜交配組。
28.其中，r基因包括r1、r2-like、r3a、r3b、r8、r9a、rx、gpa2。
29.對26份抗晚疫病材料進行抗性基因檢測，最終檢測出表3所示結果，26份抗晚疫病材料主要含有r3a、r3b和r8基因。其中r3a檢出頻率為38.4%，r3b檢出頻率為57.7%，r8檢出頻率為88.5%，說明這些抗性基因有助於提高馬鈴薯晚疫病抗性，尤其是r8，當馬鈴薯材料只含有r8一個抗性基因時，同樣能提供較強抗性，初步確定廣譜、持久晚疫病抗性形成的遺傳基礎。
30.對高頻親本進行晚疫病抗性基因檢測，得到如表4結果，近一半的親本材料中含有晚疫病抗性基因r基因群。
31.通過重複分子標記操作，檢測768份馬鈴薯種質資源中晚疫病抗性基因，結合2019年兩次晚疫病調查數據進行相關性分析。結果顯示兩次晚疫病感病等級均與r2、r3b、r10和r8呈極顯著負相關，說明這些抗性基因有利於提高馬鈴薯晚疫病抗性。其中r8抗性標記與兩次晚疫病抗性等級相關性，極顯著負相關，說明r8抗性基因的存在與否對馬鈴薯種質資源的晚疫病抗性有較大影響，這與drenseq檢測晚疫病抗性基因的結果分析一致。
32.（3）、高抗晚疫病基因組合綜合利用：優化抗病基因組合，對親本材料進行配組雜交，聚合目標抗晚疫病基因。
33.抗晚疫病品種雜交配組中，不含抗性基因高頻父本393160-4、395195.7和不含抗性基因優質種質資源08ca0847作父本，以含有抗性基因的r3a、r3b、r8的08he171-1和08he171-6作母本配製組合。
34.或者，以不含抗性基因高頻父本393160-4、395195.7作父本，以含有抗性基因r3b、
r8、r1、r10的優質種質資源87p15-60、03p20-3、冀張薯14、392625.1、t961-14、07he077-3、10fm96-8、11fm47-40、hb11a1-119作母本配製組合。
35.或者，以含有抗性基因r2的高頻父本392657.171作父本，以不含抗性基因高頻母本j101k27、jc02-24-50作母本配製雜交組合。
36.利用父本和母本雜交組合，達到聚合目標抗晚疫病基因的f1代群體，結果如表5所示，成功配組14個組合，收穫7986粒實生籽。
37.表1 馬鈴薯種質資源抗晚疫病田間鑑定圃材料及抗病性（多年）
資源編號資源名稱2020201920172016資源編號資源名稱2020201920172016hbms1008鄂馬鈴薯5號中抗中抗中抗中抗hbms1079天薯11號中抗抗病中抗中抗hbms1016鄂馬鈴薯13抗病中抗中抗中抗hbms1226渝薯3號中抗中抗——hbms1026雲薯105高抗抗病中抗中抗hbms2104n22中抗—抗病—hbms1034雲薯304—中抗中抗中抗hbms2296j226中抗抗病高抗—hbms1036雲薯401—中抗抗病中抗hbms2343j297中抗—抗病—hbms1037雲薯501抗病——抗病hbms406606he13-1中抗抗病—抗病hbms1044雲薯603中抗抗病中抗抗病hbms408008he171-1高抗高抗抗病抗病hbms1045雲薯604抗病抗病中抗中抗hbms408108he171-6中抗中抗抗病抗病hbms1046雲薯605——抗病抗病hbms408610ff35-8高抗—抗病—hbms1050雲薯801中抗中抗中抗抗病hbms409210fm96-8高抗抗病中抗中抗hbms1052鎮薯1號—中抗—中抗hbms410811fm47-40中抗—中抗—hbms1054德薯3號中抗—中抗—hbms4156hb11a1-119高抗抗病抗病—hbms1170麗薯10號抗病—抗病—hbms425314ao10-7中抗—高抗—
註：— 表示當年未統計到種質資源晚疫病田間發病情況。
38.表2 分子標記引物的設計idprimer名稱序列(5'to3')純化方法1r1-fcactcgtgacatatcctcactapage2r1-rcaaccctggcatgccacgpage3r2-ftactaaccttttcctagatgpage4r2-ragaactttctcacagcttttpage5r3a-fatcgttgtcatgctatgagattgttpage6r3a-rcttcaaggtagtgggcagtatgcttpage7r3b-fgtcgatgaatgctatgtttctcgagapage8r3b-raccagtttcttgcaattccagattgpage9r10-fcaagtcatggaaaattaacatggpage10r10-raattgttcctttcttcagaatgcpage11rd-fctcaacttctcaaagcacaagtcctpage12rd-rttcttgctatctgggaatgctctpage13rpi-blb2-fggactgggtaacgacaatccpage14rpi-blb2-rgcattaggggaactcgtgctpage15rpi-blb3-fagctttttgagtgtgtaattggpage16rpi-blb3-rgtaactacggactcgagggpage17rpi-sto1-faccaaggccacaagattctcpage
18rpi-sto1-rcctgcggttcggttaatacapage19rpi-abpt-fgctcctgatacgatccatgpage20rpi-abpt-racggcttcttgaatgaapage21rpi-phu1-fagagaccctggatatatttcatagctctpage22rpi-phu1-rcgctctaggcacagggctcaatgctgatpage23r8-868-rgttagctagattaaacccacttaatcagcpage24cds-r8-ftcaatctcttcgacttcttcttacgpage表3 馬鈴薯種質資源抗晚疫病田間鑑定圃材料抗病基因組成序號材料名稱抗晚疫病抗病基因抗病毒基因抗線蟲基因1雲薯-105r3b、r8、rxgpa22雲薯-304r3b、r8——3雲薯-401r3a、r3b、r8——4雲薯-501———5雲薯-603r8、rx、gpa2——6雲薯-604r3a、r3b、r8、r9arxgpa27雲薯-605r3a、r3b、r8、r9a——8雲薯-801r8rxgpa29麗薯-10r8rxgpa210德薯3號r3b、r8rxgpa211鎮薯-1r2-like、r8rxgpa212鄂薯-5r8,r3b,r3arx—13鄂薯13r2-like、r3b——14渝薯-3—rxgpa215天薯11號r8rxgpa21606he13-1r8,r3b,r3a,r1rxgpa21708he171-1r8，r3b,r3arxgpa21808he171-6r3a、r3b、r8rxgpa21910ff35-8r3a、r3b、r8rxgpa22010fm96-8r8rxgpa22111fm47-40r1、r8rxgpa22214ao10-7r3a、r3b、r8rxgpa223hb11a1-119r3b、r8rxgpa224j226r8rxgpa225j297r8——26n22r3a、r3b、r8rxgpa2註：— 表示未檢測到已知抗病基因。
39.表4 高頻親本、優質種質資源母本抗性基因檢測結果
高頻父本抗性基因高頻母本抗性基因優質種質資源母本抗性基因393160-4 t962-25 87p15-60r3b、r10
59-5-86r3b、rb3j101k27rb303p20-3r3briverjohnblue 08he171-1r3b、r10、r8冀張薯14r8adirondack 08he171-6r3b、r10、r8392625.1r3bf03008 392657.171r2t961-14r3b03he86-1 鄂馬鈴薯12 07he077-3r10f00102 鄂馬鈴薯5號r810fm96-8r8redsenr3b03he95-5r3b、rb311fm47-40r1、r8396033.102r1t962-27r3bhb11a1-119r3b、r808ca0845 s26rb3
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mpi44.1016/10 貢山毒洋芋r3b
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congo adirondack
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monona t962-25
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395195.7 jc02-24-50
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08he042-2
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38-6
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macintoshblack
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392657.171r2
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pa99p20-2
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表5 聚合目標抗晚疫病基因的f1代群體
序號組合號雜交組合種子數母本說明父本說明121cs1508he171-1
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08ca0847349含r3b、r10、r8基因高頻母本優質資源（彩薯）221gr1208he171-1
×
392657.171554含r3b、r10、r8基因高頻母本含r2高頻父本321gr1308he171-6
×
392657.171496含r3b、r10、r8基因高頻母本含r2高頻父本420gr11487p15-60
×
393160-4960含r3b、r10高頻父本520gr156hb11a1-119
×
393160-4174含r3b、r8高頻父本620gr16503p20-3
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393160-41530含r3b高頻父本720gr17911fm47-40
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393160-41115含r1、r8高頻父本820gr18010fm96-8
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393160-41016含r8高頻父本921gr06冀張薯14
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395195.7482含r8高頻父本1021gr18392625.1
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395195.735含r3b高頻父本1121gr20t961-14
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392657.17154含r3b含r2高頻父本1221gr2107he077-3
×
392657.17189含r10含r2高頻父本1321gr16j101k27
×
392657.171285含rb3高頻母本含r2高頻父本1421gr29jc02-24-50
×
392657.171847高頻母本含r2高頻父本合計
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7986
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參考文獻：[1]田振東，杜博文，羅鳴，聶佳惠，李紅軍.一種抗晚疫病馬鈴薯野生種資源的發掘方法[z].2021.04.30.對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變
化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。