抗条锈病全基因组关联研究(PUCCINIA Striformis.F。SP.．Tritici.）在四川小麦

背景

条纹锈病（也称为黄锈）是小麦的常见和严重的真菌疾病（小麦L.）引起的PUCCINIA Striformis.F。sp。Tritici.．现代小麦品种的狭隘遗传基础和锈病病理原的快速演变是对小麦生锈疾病的周期性和毁灭性的流行病。在这项研究中，我们进行了一种基因组 - 一种基因组关联研究，其具有44,059个单核苷酸多态性标记物，以鉴定与抗条纹锈病耐药相关的基因座，包括79个地质和165种品种，六种环境。

结果

在所有田间鉴定中，24份材料表现出稳定的高抗条锈病能力。环境对感染(IT)和疾病严重程度(DS)均有显著的相关性，且二者均有较高的遗传力水平。利用混合线性模型鉴定出12个与IT和/或DS显著相关的数量性状位点。在5AS和5AL染色体上发现了2个QTL，与之前鉴定的抗条锈病基因或QTL区距离较远，可能是新的抗条锈病位点。

结论

本研究结果表明，四川小麦种质中积累了抗条锈病的等位基因，这意味着在优质小麦育种中对提高条锈病抗性的直接或间接选择。所鉴定的稳定qtl或有利等位基因可能是控制四川小麦抗条锈病的重要染色体区域。这些标记可用于四川小麦品种的分子标记辅助育种，并可为培育抗条锈病的小麦新品种提供参考。

小麦是世界上重要的粮食作物。然而，小麦条锈病引起的PUCCINIA Striformis.F。sp。Tritici.（太平洋标准时间)严重威胁小麦生产。条锈病是一种通过空气传播的真菌疾病太平洋标准时间孢子可以被风迅速地长距离传播。许多小麦品种已变得敏感，因为新开发的品种在太平洋标准时间人口对小麦品种的抗性基因有毒性。条纹锈病是凉爽，温暖的小麦生长地区的毁灭性疾病，如亚洲，欧洲，北美，南美，中东和非洲[1]．中国拥有世界上最大的地区，条纹锈病是地方性。条纹锈病的主要流行区域是中国西北，西南部和北部的冬小麦生长地区，以及西北部的春小麦生长地区[2]．中国西南四川省是一个热点太平洋标准时间过冬过夏。这太平洋标准时间在1994年和1997年检测到Sraces Cyr32和Cyr33，并分别为2000年和2007年的主要流行性毒力水平发展。这导致许多品种中的条纹锈蚀损失，包括康霉655，水源11和风扇6，以及它们的栽培品种[3.]．部分品种保留了对CYR32和CYR33的抗性(如具有该基因的品种)YR24 / 26.包括贵农22及其衍生品种)，并作为主要品种在四川省主要地区种植。然而，一种新的有毒病原体CYR34在2009年出现了。2015年，它成为了毒副作用的主要来源YR24 / 26.- 筛选品种[4.]．病原体的可变性与主体品种的演变密切相关。用于抵抗条纹锈病的育种小麦品种是控制这种疾病的最有效，安全和环保的策略。

根据抗条锈病基因的抗病性不同，可分为小种特异性基因和非小种特异性基因太平洋标准时间比赛。一个种族特异性的抗性基因对一个或多个种族产生抗性，但对其他种族无效。这种抗性发生在从苗期到成虫期的所有生长阶段。因此，可以认为是苗期或全期抗性(ASR)。具有小种特异性抗性基因的小麦品种具有高抗性，但当有强毒小种出现时可能变得敏感。与此相反，非小种特异性抗性基因对所有小种都具有抗性，而成株抗性基因通常是非小种特异性基因。高温成株抗性是一种APR，在高温下更有效[5.]．由于无种族特异性，APR通常耐久，但往往不完整，抗性水平低于ASR。将APR和ASR基因结合是培育耐条锈病品种的最佳方法[6.那7.那8.]．

利用有限数量的遗传资源降低了小麦育种中的遗传变异水平。多样性降低已成为提高条锈病抗性的瓶颈。为了拓宽小麦品种的遗传基础，在小麦地方品种和栽培品种中发现了许多抗性基因[9.那10那11那12那13那14那15那16那17那18那19那20.那21那22那23]．在长期的农业发展过程中，传统文化和当地种植制度形成了小麦地方品种。它们适应不同的环境，总体上具有较高的多样性水平和稳定的遗传力[24]．与栽培品种相比，LADERACES对反应非生物和生物应力的基因具有更大的多样性。因此，小麦样片是条纹防锈育种的宝贵资源。本研究的目的是（1）评估244分四川小麦养殖抵抗太平洋标准时间在四川省多年来的成人厂阶段;（2）使用55k单核苷酸多态性（SNP）微阵列评估四川小麦收集的遗传多样性，人口结构和联系不平衡（LD）模式;（3）使用基因组关联研究（GWAS）方法识别新的条纹防锈基因座。

抗条锈病的表型变异和多样性

相关性分析的结果揭示了在成人植物阶段分别分别分析的六种环境中的显着相关性（表1）.在6个试验环境中鉴定了52份对条锈病具有稳定抗性的材料。其中，对条锈病表现出稳定高水平抗性的品种24份，其中地方品种12份，品种12份1）.为了降低环境对条锈病响应的影响，在6种环境中使用带有IT或DS的线性模型计算最佳线性无偏预测值(BLUP)值1）.根据BLUP值，IT分布显示，53个地方品种(79个地方品种中的67.09%)表现出抗条锈病;79个地方品种中，17个(21.52%)地方品种表现为高抗。品种中，82份(49.70%)抗条锈病，33份(20.00%)抗条锈病。26个地方品种(占79个地方品种的32.91%)和83个地方品种(占165个地方品种的50.30%)对条锈病感病。1一种;附加文件2）.同样，DS分布表明，抗性地方品种比抗性品种多。1B;附加文件2）.表中汇总了IT和DS数据2．在各环境下，地方品种的IT值和DS值均低于品种。当BLUP值去除环境影响后，地方品种的抗性水平仍高于品种。地方品种和品种的平均IT值分别为2.16和2.52,DS值分别为23.23和37.15。IT和DS表现出较高的遗传力水平(分别为0.91和0.90)。

从我们的研究所和四川省的其他几所大学收集了165种品种，并在育种时被分为四个时期。第1,2,3和4期为1997年至2001年，2002年至2006年至2011年至2016年至2016年至2016年。分别在1,2,3和4期间有16,55,43和51种品种（附加文件1）.在第1期培育的品种最少。经BLUP值分析，第2期(IT = 2.35)和第3期(IT = 2.35)抗病性最强，第1期(IT = 3.31)抗病性最低。第4期(IT = 2.61)选育的品种表现为中抗。香农-韦弗多样性指数(H'）分别为0.80,0.96,0.98和0.98分别为0.80,20.96,0.98和0.98，用于育种时间为1,2,3和4（表3.）.

遗传多样性分析

根据缺失值≤10%和次要等位基因频率(MAF)≥5%的标准，对244份材料共获得44,059个SNP标记。其中，A、B、D亚基因组上的SNP标记分别为16026、16770和11263个(见表)4.）.亚基因组A，B和D的地图长度分别为4930.66,5177.04和394.75百万碱基对（MB），三个亚基因组的平均标记密度分别为每MB的3.3,3.3和2.9标记。染色体6a的标记密度为4.0个标记，而染色体4D具有最小标记（944），并且每MB的1.9标记处具有最低标记密度。在三个次基因组中，亚基因组B显示最低的主要等位基因频率（0.695），最高基因多样性（0.396）和最高多态性信息内容指数（PIC）（0.312）值。亚基因组D表现出最高的主要等位基因频率（0.719），最低基因多样性（0.369）和最低照片（0.293）值。在染色体中，染色体4a显示最高的主要等位基因频率（0.778），最低基因多样性（0.316）和最低照片（0.259）值，而染色体5b表现出最低的主要等位基因频率（0.665），最大的基因多样性（0.422），最高照片（0.329）值。

体育种植和品种之间的遗传多样性存在显着差异（图。2;附加文件3.）.在3个亚基因组和21条染色体中，除2A染色体外，地方品种的主等位基因频率均显著高于品种。除2A染色体的基因多样性外，3个亚基因组和21条染色体的基因多样性和PIC值均显著高于地方品种。

四个生育期间遗传多样性存在差异。2期和3期选育的品种表现出最高的基因多样性(0.34)和PIC(0.27)值。第1期品种的基因多样性最低，为0.30,PIC值最低，为0.24。第4期选育的品种多样性中等(0.31)，PIC值中等(0.25)3.）.

种群结构、亲属关系和LD分析

采用delta K (ΔK)贝叶斯聚类方法，利用244份材料的44,059个SNP标记计算种群结构(q -矩阵)。将供试材料分为2个亚群体，1 (SP1)和2 (SP2)。3.）.总共可以分别包含在SP1和SP2中的78和166个附加。除了AS661599和AS1679之外，所有地区都在SP1中分类为SP2。除了一个品种XIFU14之外，所有品种在SP2中分类，其中包括在SP1中。根据基于平均的IT和DS值，SP1中的样板比SP2中的品种具有更高的电阻水平（IT = 2.14，DS = 22.50）（IT = 2.53，DS = 37.41）（图。3.;附加文件4.）.此外，SP2中的品种显示出更高的遗传多样性（PIC = 0.27，基因多样性= 0.33）和更高的表型多样性指标（H'= 0.99的IT和H'= 0.75对于DS)。SP1地方品种遗传多样性较低(PIC = 0.15，基因多样性= 0.19)，表型多样性指数较低(H'= 0.84对于IT和H' = 0.58 for DS) (Additional file4.）.

为了解这244份材料之间的遗传关系，估计了按状态识别的亲属关系矩阵(k -矩阵)。k矩阵的热图如图所示。3.．与基于q -矩阵的贝叶斯聚类分析不同，基于k -矩阵的Ward方法的层次聚类分析将244个样本分为三个聚类。聚类1、2和3中分别有54份、25份和165份。如图所示。3.，将经贝叶斯聚类划分为SP1的地方种族进一步划分为聚类1和2。除豫麦1号和西福14号属于聚类1外，聚类2主要由品种组成。

基于等位基因频率相关估计LD的成对测量值（R.²)之间的显著的染色体内SNP标记的物理距离(图。4.）.当LD降低到50%时，半衰减距离为2.12 Mb (R.² = 0.65) of its initial value. We defined the significant associated loci on the same chromosome within the 2.12-Mb genomic region as being in the same QTL block.

基因组关联分析

基于使用44,059个SNP标记的Q + K的混合线性模型分析，使用44,059个SNP标记，对其的条纹锈病进行了Gwass太平洋标准时间成人植物阶段的六个环境中的每一个内的群体。有7个和12个高信ncidence座位，与它和DS相关联P.< 0.001，位于1B、3D、5A、5B、7B染色体的长臂和1A、5A、6A、6B、7A染色体的短臂(表1)5.）.链接的基因座AX-111488534表型变异(PVE)分别为13.6和17%。此外，我们还检测到18个与抗条锈病相关的高可信位点。6个测试环境中的高置信位点显示为曼哈顿图P.图21中的21个小麦染色体的值。5.．根据半衰变距离2.12 Mb，鉴定出12个qtl。染色体1BL、5A和5BL各包含2个qtl。在染色体1AS、3DL、6AS、6BS、7AS和7BL上分别鉴定出1个QTL。其中两个qtl可能是新的，基于它们独特的染色体位置参考共识[25]和物理[26]地图。

有利等位基因分析

至少在三种环境中，有18个SNP标记与条锈病显著相关。其中，有和没有有利等位基因的供试材料在IT和DS上存在显著差异，共鉴定出12个有利等位基因T.-测试。根据总频率计算，地体积含有比品种更有利的等位基因（表6.;附加文件5.）.相关分析显示有利等位基因数与条纹生锈的反应之间的显着负相关（附加文件6.）.等位基因越多，抗条锈病能力越强。相反，那些有利等位基因较少的人抵抗力较弱(或易感性较高)。这些结果支持将几个基因座组合用于小麦抗病育种。

表型和遗传多样性

为了鉴定我们材料中的抗条锈病基因，我们使用了7个均匀的混合基因太平洋标准时间比赛感染244个物种在现场。七个太平洋标准时间目前的赛跑比赛是中国的主要比赛，其中Cyr34（v26）是最新的种族毒力YR24.（= YR26.和YrCH42）.总共12个地位（占79个Landraces的15.19％）和12名（165个品种的7.27％）品种在所有测试环境中表现出稳定的高抗条纹锈蚀。比品种更高百分比的体力呈现抗条纹锈病。计算结合值以减少环境影响。意味着它和DS值还透露，实地性的抗性比品种与环境无关，以及使用集结值（表2）.此外，Landraces的良好等位基因的频率高于品种（表格）6.;附加文件5.）.结果表明，这些地方品种含有丰富的抗条锈病基因，是抗条锈病育种的优良种质。摘要小麦地方品种是自然选择的产物，具有丰富的精英基因和良好的杂交亲和性。中国春是来自中国(四川)的著名的地方品种，被用作国际参考(IWGSC，http://www.wheatgenome.org/）.APR和Pleiotropic基因Lr34 / Yr18长期以来保持对多种真菌病原体的稳定性。它来自中国地体，广泛应用于现代小麦品种[14那16那25那27那28那29]．此外，已经在地形中鉴定了许多条纹的防锈基因，例如YR45.[17]，Yr52[18]，Yr53[30.]，Yr59[31]，Yr62[32]，Yr64[33]，Yr65[33]，Yr72[34] 和Yr79[22]以及许多其他基因和QTL [25]．

虽然比品种的塑料更多地抗条纹锈，但四川省的品种表现出良好的抵抗力。总共82名（165个品种的49.70％的）品种表现出抗育种育种的抗性基因的抗条纹锈病和维持抗性的抗性。此外，基因型分析表明，由44,059 snP标记的评估，品种具有更高的遗传多样性和比样力更高的表型变异（图。2;附加文件3.）.根据育种年，我们将这些材料分为四个时期。表型和基因型的分析表明，在第1期繁殖的栽培品种最低H'（0.80），抗性（IT = 3.31），基因多样性（0.30）和PIC（0.24）值。虽然在2-4期间繁殖的那些造成的抗性显着较高，但H'，基因多样性和PIC值（表3.）.表型多样性指数也随着育种年限的增加而增加。第1期的品种是在1997 - 2001年间选育的，当时可供选育的优良品种很少。因此，在那些年繁殖的品种较少。有限的种源导致了多样性的减少和遗传背景的狭窄，造成了育种的瓶颈。我们推测了第一个时期与其他三个时期差异显著的原因。一种可能的解释是1987年签署的“中国国际玉米小麦改良合作中心穿梭育种计划”[35]．四川省是三个指定的班车养殖区之一，但大约需要10年的时间才能交换信息和种质以准备繁殖。因此，在四川省大约2000年开始，含有外国种质的新品种的繁殖[36]．这将解释期间1和其他时期之间条纹耐锈，表型变异和遗传多样性的明显差异（时期2-4）（表3.）.引入新资源是提高遗传多样性并拓宽遗传基础的有效策略。因此，作为抵抗条纹锈病的主要资源，是小麦育种的主要资源。

种群结构和遗传关系

无论人口结构是由贝叶斯模型的聚类还是与k型基质的基于病房方法的遗传关系建立，品种主要分为同一群体，体重标准主要在其他簇中分类（图。3.）.表型变异和遗传多样性的显着差异支持基于Q型矩阵的分类，这证明了体重和品种之间的相对较远的遗传关系。SP1中的进入耐受条纹锈，较低的表型多样性和低于SP2中的遗传分集值的抵抗力较高（附加文件4.）.与贝叶斯聚类相比，分层聚类将品种分类为一个群集，群集3，但进一步将样板分成两个簇（簇1和2）。分层聚类还表明了体重和品种之间基因分型的差异（图。3.）.这些结果表明，本研究获得的地方品种是可用于拓宽遗传背景、提高遗传多样性的优良种质。

高置信位点与已报道的抗黄锈性比较(yr.)基因和qtl

总共检测到18个高置信基因座。基于2.12 MB的半衰期距离，我们将18个高置信基因座分为12个QTL，其位于1A，1BL，3DL，5A，5AL，5BL，6A，6BS，7A和7BL。QTL被命名为如下：Qyrsicau-1那Qyrsicau-1bl.那Qyrsicau-3DL那Qyrsicau-5AS那Qyrsicau-5AL那Qyrsicau-5bl.那Qyrsicau-6AS那Qyrsicau-6BS那Qyrsicau-7as.,Qyrsicau-7BL(表5.）.

Qyrsicau-1位于覆盖的1次的远端区域55.9 MBQYr.sgi-1A.1[37]．Qyrsicau-1bl.1和Qyrsicau-1Bl.2分别位于670 Mb和681 Mb。该标记AX-111488534链接到Qyrsicau-1Bl.2最多可解释17.0％PVE，与IT和DS相关联。有四个报告yr.基因和超过10个QTL在该地区附近。Qyrsicau-1bl.1接近YR29.并重叠Qyrsun-1bl.[38]．此外,Qyrsicau-1Bl.2非常接近Qyr.tam-1B.，它与xwpt - 668027[39]根据物理地图IWGSC Refseq V1.0 [26]．

在第3组染色体中，只有一个QTL (Qyrsicau-3DL）位于3DL。相关标记ax - 109329567位于595 MB，PVE从8.0到10.1％。Yr71在3DL上被确认为4月基因并距离标记1.8厘米XGWM114B./kasp_8306./KASP_17207./KASP_16434[40，这很接近Qyrsicau-3DL．

共有4个qtl位于第5组染色体上，2个位于5A染色体上，2个位于5B染色体上。Qyrsicau-5AS位于5As的远端区域（图。6.）.5AS位点有2个qtl。QTL与wsnp_ex_c807_1586396-5as.[41]被确定为一个4月距约80 MbQyrsicau-5AS．另一个QTL,Qyr.cau-5as.[42]是表现出高PVE的主要QTLQyrsicau-5AS是一个小QTL，PVE为7.1％至8.1％。5岁以前报告的QTL不同于Qyrsicau-5AS这表明Qyrsicau-5AS是一个小说qtl。另一个Qtl在5a，Qyrsicau-5AL(无花果。6.)，被鉴定为一个潜在的新QTLqyrtb.pau-5a.[43] 和QYR5-5A[44]在共识地图上[25]．另外2个qtl位于5BL的中部区域。Qyrsicau-5bl.1.PVE为9.4%Qyrsicau-5Bl.2PVE有8.8％。Qyrsicau-5bl.1.映射在5BL的554 MB，非常接近QTL [41链接到标记wsnp_Ex_c2582_4804223．另一个Qtl on 5bl是Qyrsicau-5Bl.2，这是由Qyr.Tem-5B.2.[45]．

两个QTL位于第6组染色体中。Qyrsicau-6AS位于6AS的末尾，被Qyr.wgp-6as.[46]．Qyrsicau-6BS位于6bs的远端，非常接近以前报道QYr.ufs-6B[37]．

第7组染色体包含2个QTL。Qyrsicau-7as.被映射在染色体7as的81 MB位置，并被已知的覆盖QYr.inra-7A[47] 和QYr.sun-7A[48]基于共识图[25]．Qyrsicau-7BL与ax - 110518451，这是由QYr.caas-7BL.2[49]， PVE为6.4 ~ 11.3%。

最后，报告的基因或QTL涵盖了六个QTL。四个QTL非常接近报告的基因或QTL，并且两个QTL被确定为潜在的新型QTL。由于与共识图缺乏共同的标记，并且因为只知道一些报告的基因和QTL的粗糙位置，因此需要更详细地分析这些QTL。等位基因测试和精细映射是识别未来研究中真正的新抗性基因的有效方法。

两种潜在新型QTL中候选基因的分析

基于中国春天参考REFSEQ V1.0（IWGSC）和REFSEQ注释V1.1 [26]，分别鉴定出12个和36个基因Qyrsicau-5AS和Qyrsicau-5AL地区,分别。通过参考之前报道的疾病抗性相关信号通路、抗性相关蛋白家族和基因，9个候选基因(附加文件)7.鉴定出与条纹锈蚀抗性有关，其与那些人同源拟南芥（拟南芥)、水稻(栽培稻l . ssp。粳稻）和玉米（Zea Mays.）.

一个推定的候选基因，TraesCS5A02G079700，在Qyrsicau-5AS和彻底主义Os03g0144800在水稻(o .漂白亚麻纤维卷无性系种群。粳稻） 和MUR3（Xyloglucan Galactosyltransferase）拟南芥．这两种基因都属于糖基转移酶47家族，并参与水杨酸介导的信号通路[50]．水杨酸是一种植物激素，在应对病原体感染的系统免疫中起信号分子的作用[51]．

八个推测的候选基因(TraesCS5A02G364700那traests5a02g365300那TraesCS5A02G365600那traests5a02g365700那TraesCS5A02G365800那traests5a02g367100那traests5a02g367700和traests5a02g367900)出席Qyrsicau-5AL．TraesCS5A02G364700那traests5a02g365300那TraesCS5A02G365600和traests5a02g365700都与壁相关受体激酶同源吗WAK并AT5G49770在拟南芥．WAK属于丝氨酸/苏氨酸（SER / THR）蛋白激酶系列，它参与防御对真菌感染和水杨酸的反应[52那53]．另一种基因,AT5G49770，也属于Ser / Thr蛋白激酶家族。该基因是富含亮氨酸的重复受体样蛋白激酶，其可能与抗病性有关[54那55那56]．这TraesCS5A02G365800局部基因，KDEL- 尾骨内肽酶CEP1,半胱氨酸蛋白酶RD21A和衰老特异性半胱氨酸蛋白酶SAG12.均属于肽酶C1家族，并参与防御响应对真菌感染[57那58那59]．此外，半胱氨酸蛋白酶在免疫中发挥重要作用，并参与诱导子刺激的程序性细胞死亡[60]．受感染小麦的症状包括出现过敏性斑点或坏死，这是程序性细胞死亡的特征。traests5a02g367100是同源的吗拟南芥基因BAM1(源自大麦分生组织1)，BAM2那BAM3受体激酶,RLK5(受体样蛋白激酶5)，水稻基因FON1（花器官编号1）和玉米基因TD1（厚的Tassel矮人1）。所有这些基因属于Ser / Thr蛋白激酶家族，含有疾病抵抗相关结构域（富含亮氨酸的重复受体样蛋白激酶）。traests5a02g367700对水稻基因同源Os12g0486900,拟南芥基因At4g00960那lrk10l - 2.4,PR5K.（致病相关蛋白5样受体激酶）。它们还属于Ser / Thr蛋白激酶家族。特别是，基因lrk10l - 2.4叶锈病抗性位点和类受体基因是否存在拟南芥[61]．traests5a02g367900与水稻基因一致OS03G0670100.和拟南芥基因TGD3(trigalactosyldiacylglycerol 3)，它包含atp结合盒(ABC)转运体。我们把这个基因作为候选基因是因为Yr18 / Lr34授予APR亦包含ABC传送器[62]．

由于在种内和种间的个体基因型中存在可有可无的基因或变异，因此候选基因分析受到中国春季参考基因组的限制。然而，共线比对分析为我们识别候选基因提供了重要的线索。在未来的研究中，我们将通过反向遗传学的方法对这些推测的候选基因进行研究。

利用多重抗性基因座培育稳定持久的抗条锈病基因座，需要发现更多新的抗性基因座。小麦地方品种是探索抗病新基因的优良种质。在这里，我们鉴定了24份含有抗性基因的材料，它们在6个试验环境中表现出稳定的高水平抗性。GWAS结果显示有12个qtl与18个SNP标记相关。其中有12个抗条锈病的有利等位基因和2个潜在的新位点。最后，我们预测了9个与抗条锈病相关的候选基因。本研究为小麦抗病基因提供了SNP标记，为小麦育种中的分子标记辅助选择提供了依据。

植物材料

本研究收集了244份四川小麦种质资源，主要来自四川农业大学麦科研究所(种质号AS)和中国作物种质资源库(种质号ZM)收集的四川小麦种质资源。分析了79个四川小麦地方品种和165个商品品种1），其来自不同的育种单位（四川农业科学院，绵阳农业科学院，Neijiang农业科学院，中国科学院成都生物研究所，四川农业大学和西南科技大学）自1997年以来在四川省。1997年至2016年间，165种品种介绍。我们根据他们繁殖的时间将它们分为四个5年的育种期。1-4周期为1997年至2001年，2002年至2006年至2007年至2011年，以及2012年至2016年。

田间环境中抗条锈病的表型研究

在四川下列六种环境中，在成人接种后测试了244个进程，在成人阶段进行了成人阶段：2015年，2016年和2017年的六年（30°33'n 103°39'e）。2016年和2017年绵阳（31°23°104°49'e），以及2017年的温江（30°43'N 403°52'e），称为CZ15，CZ16，MY16，CZ17，MY17和WJ17，分别。在所有测试环境中，每次加入的20种种子以2-m的长度分开的行长为30厘米，各自的植物间隔10厘米。易感小麦品种SY95-71和Taichung 29被种植每20行，并在每个绘图周围作为吊具行，以提高对试验中的条纹锈病的均匀性。用均匀混合的尿针织孢子接种脱钙太平洋标准时间CYR32、CYR33、CYR34、G22-14、Su11-4、Su11-5和Su11-7的分离株7.)[4.那42那63那64那65那66那时植物已经发育到1月份的发芽期。这太平洋标准时间分离株是中国的普遍存在比赛。当Sy95-71和Taicheng 29显示DS水平高达80％时，启动条纹锈反应响应收集。条纹锈蚀反应三次评估一次，每周一次。我们使用Stakman等人描述的0-4规模来得分。（1962）[67]，如下：高度抗性（HR，0-1），适度抵抗（MR，2），适度易感（MS，3），易感（S，4）。这DS was scored as percentage of infected leaf area (0, 5, 10, 20, 40, 60, 80%, or 100%) according to the rules for Monitoring and Forecast of wheat stripe rust (National Standard of the People’s Republic of China, GB/T 15795–2011).

表型数据分析

为了消除环境对条锈病的影响，我们对方差分量采用随机效应的线性模型，利用R [68]．根据BLUP值，使用SPSS 20.0 (IBM公司，Armonk, NY, USA)计算了方差分析和Pearson方法的相关分析。广义遗传力(H²)使用lme4包计算了六个测试环境对IT和DS的估计[68用公式H² = V_G/ (V_G+ V_E.), V_G和V._E.代表基因型和环境差异[69]．通过六个环境和集合值的所有特征的值范围，平均值，标准偏差（STDEV）和变化系数（CV）确认表型变化。这H'计算它和DS使用Blup值[70]．

基因分型和分子多样性分析

使用植物DNA试剂盒(Biofit Co.， Chengdu, China)从5个1周龄幼苗的混合叶片中提取基因组DNA。利用中国金标记生物技术有限公司(北京，中国)的55K SNP芯片(Affymetrix Axiom Wheat55K)对244份材料进行基因分型。选择缺失值≤10%和MAFs≥5%的标记进行连锁分析。使用POWERMARKER v3.25软件对PIC、主等位基因频率和基因多样性进行统计分析[71]确定遗传多样性。这些遗传多样性指标用于比较不同亚基因组和染色体之间的分子多样性的程度。在地体和品种之间以及不同的分类之间进行了相同的比较。

种群结构、亲属关系和LD分析

为了分析种群结构(q -矩阵)，在structure v2.3.4中使用44,059个SNP标记(缺失≤10%，MAF≥5%)进行基于贝叶斯模型的聚类，采用ΔK方法[72那73]．总共执行了5次独立的STRUCTURE运行，K值从2到10，使用混合模型，100,000次重复用于老化长度，100,000次重复用于马尔可夫链蒙特卡罗迭代。根据ΔK方法选择最优K值[73]，使用基于web的信息工具STRUCTURE HARVESTER实现[74]．

逐态相对k矩阵估计为与相关性的衡量标准的载体成对之间。用Pheatmap R包v1.0.8产生热图[75]基于K矩阵。LD的成对测量值估计为平方等位基因频率相关（R.²)对已知染色体位置的染色体内标记之间的值。使用pDiseq < 0.001和pDiseq < 0.001的标准选择显著的成对标记R.²> 0.1。得到了LD衰变图和半衰变距离R.²值和标记之间的距离使用ggplot2包与R [76]．包含在同一染色体的半衰距区域中的所有高置信相关基因座被定义为相同的QTL块。使用Tassel v5.2.38分析K-Matrix和LD [77]．

基因组关联分析

在244个小麦牧场上使用软件Tassel v5.2.38进行Gwas，基于与Q和K作为协变量的混合线性模型[77那78那79]．利用6个试验环境中采集的IT和DS值，从44,059个SNP标记中鉴定了对条锈病响应的标记-性状关联。显著关联位点被认为是P.值< 0.001。使用R [76]．为了获得自信的标记特征关联，选择在至少三种环境中检测到的高度相关的基因座以进一步分析。使用SPSS 20.0（IBM CORP）进行有利等位基因的统计分析。

高置信显著相关抗性位点分析

要确定我们的相关基因座是否是新颖的，我们将QTL的位置与先前报告的那些进行了比较yr.基于集成图的基因和QTL。这张地图包括永久命名的78yr.基因，67暂时指定yr.和327个qtl，由Wang和Chen(2017)构建[25使用BioMercator v4.2软件[80]．本研究与文献报道的qtl之间存在一定的相关性yr.基因或qtl无法确定，因为相关标记在共识图中缺失。物理位置比较使用Chinese Spring reference (IWGSC RefSeq v1.0) [26]使用BLAST+ v2.7.1 [81.]．

推定候选基因的分析

在这里，我们基于中国春季参考基因组(IWGSC RefSeq v1.0)和RefSeq Annotation v1.1鉴定了潜在的新qtl的基因序列[26]．共线对齐答:芥那Brachypodium distachyon那o .漂白亚麻纤维卷l . ssp。粳稻那Z. Mays.l .,Hordeum Vulgare.进行以确定候选基因。使用在集团网站的在线爆炸获得候选基因（https://plants.ensembl.org/multi/tools/blast?db=芯）默认参数和使用Diamond BlastX [82.] (E值< 10^{- 10.}基于Swiss-Prot数据库[83.]．

美国广播公司(ABC):

ATP绑定盒式磁带

APR：

成人植物抵抗力

ASR:

全阶段阻力

BLUP:

最佳线性无偏预测

简历:

变异系数

DS：

疾病严重程度

GWAS：

全基因组关联研究

人力资源：

高阻

H'：

Shannon-Weaver多样性指数。

H²：

广泛的感受力

它:

感染类型

LD:

连锁不平衡

加:

轻微的等位基因频率

m:

百万碱基对

先生：

适度抵抗

多发性硬化症：

适度敏感

照片：

多态性信息内容索引

太平洋标准时间：

PUCCINIA Striformis.F。sp。Tritici.

PVE：

表型变异解释

QTL：

定量特质基因座

史:

易受影响的

SNP：

单核苷酸多态性

SP：

亚人口

STDEV：

标准偏差

yr.：

条锈病抗性

作者感谢贾秋正教授(甘肃省农业科学院植物保护研究所，兰州，中华人民共和国)提供的条锈病分离株。中国农业科学院李丽辉、李秀全教授为植物材料(四川小麦地方品种)提供支持。

资金

国家重点研发计划项目(no . 2017YFD0100900, no . 2016YFD0100100, no . 2016YFD0102000)。资助方在研究设计、收集、分析和解释数据、撰写报告或决定提交文章发表方面没有作用。

数据和材料的可用性

支持本出版物结果的数据集包含在文章及其附加文件中。

隶属关系

1. 四川农业大学麦类研究所，四川成都温江611130

   Xueling Ye，Jian Li，Yukun Cheng，Fangjie Yao，Li Long，Can Yu，Yuqi Wang，Yu Wu，Jing Li，Jirui Wang，Qiantao Jiang，Jian Ma，yuming Wei，Youliang Zheng＆Guoyue Chen

2. 四川农业大学农学院，四川成都，611130

   魏丽

贡献

XLY进行了实验，分析了数据，并起草了稿件;JL1进行了表型评价并提取了DNA;YC进行了关联映射的分析;FJY，LL，CY，YQW，YW和JL2进行了表型评估;JRW有助于修改手稿和管理植物材料;QTJ，WL，JM和YMW参与了现场实验;YLZ参与了实验的设计;GYC制定了这些问题，设计和执行了实验，分析了数据并修改了手稿。所有作者都审查并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到Guoyue陈．

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。

出版商的注意

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

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重印和权限