小麦地方品种Watkins核心种质对黑斑病、黑斑病和赤霉病抗性的挖掘和基因组鉴定gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

在20世纪20年代末，A. E. Watkins收集了约7000种面包小麦的长种(LCs) (gydF4y2Ba小麦gydF4y2BaL.)来自全球32个不同的国家。其中826个LCs仍可存活，可作为提高小麦抗病性的优良/有利等位基因来源。在本研究中，研究人员对121个核心lc进行了评估，这些lc捕获了Watkins收集的大部分遗传多样性，以确定对棕斑病、凝霉斑病(SNB)和镰刀菌头疫病(FHB)的新抗性来源。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

121个lc对所有三种疾病均有不同的反应。大多数lccs对棕斑Ptr 1种(84%)和FHB(96%)中度敏感，而大量lccs对棕斑Ptr 5种(95%)和SNB(54%)具有抗性或中度抗性。在本研究中鉴定出13个lccs可能是对棕斑Ptr 1、5和SNB多重抗性的宝贵来源，另外5个lccs可能是对赤霉病抗性的潜在来源。采用疾病表型评分和118个lc的8807个snp数据进行GWAS分析，确定了30个显著标记-性状关联(mta)与-log10 (gydF4y2BapgydF4y2Ba-value) > 3.0。在这项研究中，分别发现了10个、5个和5个基因组区域与Ptr种族1、种族5和SNB的抗性相关。除了gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba在美国，有几个新的基因组区域gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-4BSgydF4y2Ba而且gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-5BSgydF4y2Ba(棕褐色点Ptr比赛1)和gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-1BLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-2DLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-3ALgydF4y2Ba,gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-6BLgydF4y2Ba(棕褐色斑点Ptr种族5)也被鉴定出来。我们的研究结果表明，这些假定的基因组区域包含几个在植物防御机制中发挥重要作用的基因。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

我们的结果表明，在Watkins lc中存在有价值的抗叶斑病等位基因。与小麦黑斑病和SNB抗性的数量性状位点(qtl)相关的单核苷酸多态性(SNP)标记以及具有多重抗病能力的LCs可能对未来的小麦育种有用。gydF4y2Ba

小麦是世界上35%以上人口的主要粮食作物[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．生物和环境压力对全球小麦生产构成严重威胁[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．小麦的真菌疾病，如锈病、黑斑病、黑斑病、白粉病和赤霉病，可造成高达50%的产量损失，并显著降低最终使用质量[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．此外，FHB病原体(gydF4y2Ba镰刀菌素graminearumgydF4y2BaSchwabe)会产生脱氧雪腐镰刀菌醇(DON)等真菌毒素，这些毒素会在受感染的谷物中积聚，对食品安全构成严重威胁[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．杀菌剂可以在一定程度上控制这些疾病，但杀菌剂的使用增加了小麦种植者对赤霉病等疾病控制不足的额外成本[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．此外，不加选择地使用杀菌剂可造成环境污染或可能导致真菌耐药性的发展。gydF4y2Ba

培育抗病品种被认为是防治小麦叶病和穗病的一种有效和环保的方法。然而，对赤霉病、黄斑病和SNB的抗性在很大程度上是定量遗传的，并受加性遗传效应和基因型×环境相互作用的限制[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．目前，只有两个有效的食腐病抗性来源(gydF4y2BaFhb1gydF4y2Ba，gydF4y2BaFhb5AgydF4y2Ba)可在栽培的面包小麦中获得。大多数FHB抗性是从外来物种转移到小麦中的。gydF4y2BaLeymus racemosusgydF4y2Ba（gydF4y2BaFhb3gydF4y2Ba)，gydF4y2Ba大tsukushiensisgydF4y2Ba（gydF4y2BaFhb6gydF4y2Ba）gydF4y2Ba，gydF4y2Ba而且gydF4y2BaThinopyrum ponticumgydF4y2Ba（gydF4y2BaFhb7gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．目前，已经确定了八种不同的Ptr品种的棕褐色斑[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]，但Ptr种族1是最普遍的[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．虽然在各种春小麦和冬小麦种质中已经发现了几种抗棕斑病的来源[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]，据报道，大部分供试种质(包括商品品种)对Ptr 1种易感[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．同样，瑞士法郎抗性来源也仍然有限[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]，只有少数商业品种对SNB有抗性[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．最后，虽然抗性可能来自外来物种，但这种类型的抗性通常与连锁阻力有关，并可能阻碍育种计划的进展。因此，在未充分利用的地方品种中鉴定和渗透抗性的持续努力，可以为提高现代小麦的抗性水平提供其他选择。gydF4y2Ba

半矮秆小麦品种的成功导致了大面积种植小麦的品种数量有限。虽然半矮秆小麦的优势有根有据，但它们的流行导致了遗传多样性有限，并且在气候变化的威胁下更容易受到病虫害的影响[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．以往的研究表明，在地方品种中存在的新基因/等位基因的渐渗有助于避免面包小麦种质资源遗传基础的缩小[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba］．总的来说，不同地方品种的遗传多样性远高于现代品种[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba］．因此，挖掘具有广泛抗多种病害遗传多样性的面包小麦种质资源，具有提高小麦病虫害抗性的潜力[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

英国剑桥学者a·e·沃特金斯(a . E. Watkins)最初于20世纪30年代从亚洲、欧洲、非洲和澳大利亚的32个国家收集了7000多个地方品种(LCs)。在第二次世界大战期间，大部分领地都丢失了，剩下的826个存活的领地被称为Watkins collection [gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．基于A.E. Watkins收集的大部分遗传多样性的基因型和一些表型评价，开发了121个lc的核心集[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．最近，使用35 K小麦育种者阵列对Watkins收集的804份种质进行了基因分型，这表明Watkins收集中存在大量新的遗传多样性，这些多样性尚未得到充分探索[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba］．几位研究人员评估了沃特金斯的收集，发现它是鉴定叶锈病、条锈病、眼斑病和根损线虫抗性的新基因或等位基因的潜在来源[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba］．然而，这些LC还有待于对黄斑病、SNB和FHB的抗性进行评估。gydF4y2Ba

与基因或数量性状位点(qtl)相连的分子标记可以促进多个性状的同时标记辅助育种和金字塔化，避免费时费力的表型分型。在此之前，QTL映射已被用于识别标记-性状关联gydF4y2BaTsr1 / tsn1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]，gydF4y2BaTsr2 / tsn2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]，gydF4y2BaTsr3 / tsn3gydF4y2Ba［gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]，gydF4y2BaTsr4 / tsn4gydF4y2Ba［gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]，gydF4y2BaTsr5 / tsn5gydF4y2Ba［gydF4y2Ba43gydF4y2Ba),gydF4y2BaTsr6 / tsc2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]和三个与SNB相关的毒素敏感或不敏感位点，gydF4y2BaSnn1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]，gydF4y2BaSnn2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba46gydF4y2Ba),而gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba47gydF4y2Ba］．然而，QTL研究在识别影响较小的QTL时能力较低，通常将QTL划分到较大的基因组区域[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]，而高密度SNP阵列的可用性[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]和下一代测序技术[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]使得全基因组关联(GWAS)成为解剖复杂性状遗传结构的有力工具。此外，与传统的QTL定位相比，GWAS可以有效地识别大量不相关个体中的许多自然等位基因变异[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba］．通过识别控制水稻籽粒形状和开花时间等多种性状的基因组区域，GWAS的有效性已在几种作物中得到证实[gydF4y2Ba53gydF4y2Ba，gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]、外壳性状[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba]和玉米茎秆抗倒伏相关性状[gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]，大麦的干旱胁迫[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]，以及栽培黑麦的黑斑病抗性[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba］．在小麦中，GWAS已被用于捕捉影响复杂性状的遗传因素，如农艺性状[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba]、最终用途品质[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba]，以及包括黑斑在内的抗病能力[gydF4y2Ba62gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba64gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba]、滞孢霉斑[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba]、赤霉病[gydF4y2Ba66gydF4y2Ba]， spot blotch [gydF4y2Ba67gydF4y2Ba]、茎叶锈病[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba，gydF4y2Ba69gydF4y2Ba］．因此，评价Watkins lc对叶斑病和头病的抗性并通过GWAS鉴定相关分子标记是值得注意的。gydF4y2Ba

本研究的目的是评估核心的Watkins lc对黑斑病的抗性(gydF4y2Bap . tritici-repentisgydF4y2Ba种族1和种族5)、SNB和赤霉病，并鉴定出可用于提高小麦对黑斑病、SNB和赤霉病抗性的抗性lc。此外，在Watkins核心集中进行GWAS以表征抗黄斑病的基因组区域(Ptr种族1和种族5)和SNB。gydF4y2Ba

表型耐/评估gydF4y2Ba

Watkins核心组121个lc分别针对Ptr种族1和种族5以及相应的毒素Ptr ToxA和Ptr ToxB进行了评估，显示出不同的反应(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。两个棕斑种族(Ptr种族1和5)的基因型变异显著(gydF4y2BapgydF4y2Ba< 2 egydF4y2Ba^{−16gydF4y2Ba})在基因型之间(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S2)。LCs中Ptr种族1和Ptr种族5的平均疾病评分分别为3.6和1.9(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．在121个lccs中，分别有2个(1.6%)、17个(14.0%)、54个(44.6%)和48个(39.7%)对Ptr race 1抗性、中抗性、中易感和易感。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．另一方面，大多数lc对Ptr 5号株系具有抗性(29.7%)或中等抗性(65.2%)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．三个重复实验(实验)之间的Pearson相关系数(r)值分别为0.74(实验1和2)，0.68(实验2和3)，0.75(实验1和3)，0.80(实验1和2)，0.64(实验2和3)，0.67(实验1和3)，Ptr比赛5。gydF4y2Ba

不同基因型对SNB的反应不同(p < 2egydF4y2Ba^{−16gydF4y2Ba})(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S2)。121例lc的平均疾病评分为2.8，范围为1.3至4.0gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．约5% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 6)， 49% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 60)， 43% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 52)，以及2.5% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 3) lccs分别为抗性、中抗性、中易感、对感gydF4y2Bap . nodorumgydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．SNB实验间的Pearson相关系数值为0.76(实验1和2)，0.69(实验2和3)，0.76(实验1和3)。变量响应(p < 2egydF4y2Ba^{−10gydF4y2Ba}在喷雾灌溉、接种FHB苗圃的119只lc中也观察到FHB(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S2)。中度耐药检查Lyman的疾病指数为15.2，易感检查Overley的疾病指数为50(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．在119个lccs中，只有7个(6%)表现出中度抗性反应(DI: 13.4-25.3)，而所有其他lccs(94%)在田间苗圃中表现出中度易感反应(DI: 26.1-56.7)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。除FHB反应外，差异也有显著性(p < 2egydF4y2Ba^{−16gydF4y2Ba})，表明在两个复制之间存在田间和接种变异(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S2)。核心组的平均FHB疾病严重程度、发病率和指数分别为34.4%、98.9%和34.1gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．采用点接种法在温室中进一步分析了7个中抗性菌种，其中5个菌种表现出百分率的小穗严重程度(PSS)，范围为8.6-10.2%(中抗性)，2个菌种表现出中度敏感性(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

lc对PtrToxA和PtrToxB的反应gydF4y2Ba

所有121个Watkins lc也对Ptr ToxA和Ptr ToxB进行了筛选。超过50%的lc (gydF4y2BangydF4y2Ba= 61)对Ptr ToxA(由Ptr race 1产生，引起棕斑)敏感，在毒素浸润的叶区域出现坏死病变，而其他49.6%的lc (n = 60)被评为毒素不敏感，因为它们没有显示任何可见的坏死(图6)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．在19个耐药或中度耐药的lc中，26% (n = 5)敏感，74% (n = 5)敏感。gydF4y2BangydF4y2Ba= 14)对Ptr ToxA不敏感。在102个对Ptr race 1表现出敏感反应的lc中，56个(55%)lc对Ptr ToxA敏感，46个(45%)lc对Ptr ToxA不敏感。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

对于Ptr ToxB(由棕斑Ptr race 5产生)，111个lccs(92%)表现为不敏感，没有可见的褪绿，而仅剩的10个lccs(8%)表现为敏感，在叶片的浸润区域产生褪绿。在115个对Ptr第5种表现出抗性的lc中，95% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 109)对Ptr ToxB不敏感，5% (n = 6)对Ptr ToxB敏感。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．在Ptr 5号易感的6个lc中，67% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4)和23% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 2)对Ptr ToxB分别表现为敏感反应和不敏感反应(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．我们发现lccs对Ptr ToxA的反应与Ptr race 1显著相关(gydF4y2BapgydF4y2Ba-value = 0.04)和Ptr ToxB和Ptr race 5 (gydF4y2Bap -gydF4y2Bavalue = 4.903egydF4y2Ba^{−06gydF4y2Ba})(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

耐药和易感菌的地理分布gydF4y2Ba

在本研究中，从世界不同地区收集了对这三种疾病具有抗性的种质资源。对Ptr 1种具有抗性的lc主要来自不同的欧洲国家(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1A)。另一方面，大多数耐Ptr 5种的lc分布在地中海和亚洲西南部gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1B)。与棕斑病一样，对SNB具有抗性或中等抗性的lc也来自亚洲和欧洲两个广泛的地理区域(补充文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1C)。在对赤霉病中度耐药的5个lc中，3个来自亚洲国家/地区(印度、伊朗和土耳其斯坦)，2个来自欧洲(西班牙和罗马尼亚)(补充文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1D)。gydF4y2Ba

Watkins核心集的基因分型与群体结构gydF4y2Ba

118个lc的35143个SNP基因型数据来自Winfield等人。[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba］．使用小等位基因频率(MAF) < 0.05和缺失值> 10%对数据进行筛选，得到10,828个高质量snp。基于模型的贝叶斯聚类118个lc，使用10,828个snp，我们确定Watkins核心集主要由两个主要亚群组成。然而，我们的主成分分析(PCA)显示23.4%的变异是由第一主成分(PC1)解释的，而8.8和6.3%的变异是由第二和第三主成分解释的(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S2)。总的来说，38.5%的变化是由前三个组成部分解释的。另有2021个在遗传图谱上没有可用位置(cM)的snp [gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]，得到8807个用于GWAS分析的snp。在8807个snp中，41.3% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 3639)来自A基因组，49.5% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4356)， 9.2% (gydF4y2BangydF4y2Ba= 812) from D(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S3)。gydF4y2Ba

标记-特质关联(MTA)gydF4y2Ba

标记-性状关联揭示了小麦Watkins LCs中20个推测的抗黑斑病(Ptr种族1和5)和SNB的基因组区域(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．的分位数-分位数(Q-Q)图gydF4y2BapgydF4y2Ba不同疾病的-值表明，考虑种群结构和亲缘关系的MLM模型符合我们的数据(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．总共有30个使用-log的重要标记gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba（gydF4y2Bap -gydF4y2Ba值)> 3.0与所研究性状相关。有意义的标记鉴定出10个与Ptr种族1反应相关的基因组区域，分布在8条染色体上，包括1A (182.2 cM和267.2 cM)、2B (3.1 cM)、3A (1.9 cM)、3B (202.7 cM)、4A (107.3 cM)、4B (4.99Mbp)、5A (373.0 cM)和5B (15.7 cM和166.7 cM)。解释表型变异的显著标记在14 ~ 17%之间。在1B染色体(50.4 cM)、2D染色体(216.1 cM)、3A染色体(198.2 cM)、5B染色体(55.3 cM)和6B染色体(165.2 cM)上鉴定出5个与Ptr耐药相关的基因组区域(表2)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．一个QTL,gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-5BSgydF4y2Ba解释了对Ptr比赛1的反应最大20%的变化。共有六个新的qtl (gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-4BSgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-5BSgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-1BLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-2DLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-3ALgydF4y2Ba,gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-6BLgydF4y2Ba)被鉴定为棕褐色斑。对SNB反应的关联分析显示，在4条染色体上有5个基因组区域2B (89.1 cM)、5A (116.6 cM)、5B (210.8 cM和243.0 cM)和7A (29.9 cM)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．第5BL染色体上有1个SNP (AX-94394626)gydF4y2BaQ.Snb.sdsu-5BLgydF4y2Ba)，在苗期与SNB抗性显著相关，解释了22%的表型变异。gydF4y2Ba

QTL区域的硅晶基因注释gydF4y2Ba

在CS RefSeq v1.1的10个已知功能的QTL区域中，共有500个基因对tan点Ptr race 1的响应[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba]，其中106个基因被预测具有防御相关功能，包括主要家族，如LRR(富亮氨酸重复序列)，NB-ARC (NB-ARC结构域)，细胞色素P450和p激酶(蛋白激酶)(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4)。此外，还发现了富半胱氨酸分泌蛋白家族(致病相关蛋白1)、糖转运蛋白、过氧化物酶、ABC转运蛋白、线粒体载体蛋白、Barwin家族(致病相关蛋白PR-4)、酸性几丁质酶等蛋白。在5个对黄斑病Ptr第5种抗性的候选区域中，共鉴定出207个基因，其中只有26个已知基因在植物防御反应中起作用(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4)。大多数基因属于蛋白激酶结构域家族。然而，NBS-LRR型、NB-ARC型和ABC转运蛋白基因也被鉴定出来。在具有SNB抗性的候选区域中，从5个QTL区域中鉴定出291个基因。其中，只有36个基因被发现与植物防御机制有关。鉴定的蛋白主要为蛋白激酶结构域、细胞色素P450家族、富亮氨酸重复受体样蛋白激酶家族、NBS-LRR和NB-ARC结构域。(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4)。gydF4y2Ba

为了满足消费者需求和确保全球粮食安全，需要不断改良小麦品种，特别是在不可预测的气候条件造成新的生物和非生物压力的情况下。挖掘新的抗性种质资源进行小麦改良可能是应对这些挑战的关键育种策略。对Watkins LCs核心集的评估提供了对各种疾病的抗性和易感种质的分布的一些有用的见解，并确定了潜在的LCs，这些LCs可能是对黄斑病、SNB和赤霉病的抗性基因或等位基因的有价值的来源(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

耐药源的地理分布及特征gydF4y2Ba

很大比例的Watkins lc既对Ptr种族1敏感，又对Ptr种族5表现出抗性反应。与种族5相比，寻找对Ptr种族1的抗性更具挑战性，因为种族1在非洲、亚洲、欧洲、北美和南美都是最普遍的种族[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba71gydF4y2Ba］．除了普遍存在外，Ptr 1种还被报道含有2种和3种的毒性[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba，使其比其他种族更具攻击性。在这项研究中，大多数lc(84%)被发现对起源于地中海周围地区和整个亚洲的Ptr race 1敏感或中度敏感(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1A)。这可能是由于地中海和亚洲地区小麦生长期间的气候条件有利于病害发展或选择压力较低等环境因素造成的。我们的结果与先前的报道一致，即发现大部分测试小麦种质对Ptr 1种易感[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba72gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

不同种族产生的两种宿主选择性毒素(HST: Ptr ToxA和Ptr ToxB)，被认为分别与坏死和褪绿两种症状有关[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba，gydF4y2Ba74gydF4y2Ba]，对121个lc进行评价。在这些lc中观察到所有四种毒素-疾病反应组合;棕斑Ptr种族1耐药-Ptr ToxA不敏感(74%)，棕斑Ptr种族1耐药-Ptr ToxA敏感(26%)，棕斑Ptr种族1敏感-Ptr ToxA敏感(45%)，棕斑Ptr种族1敏感-Ptr ToxA不敏感(55%)(图)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．本研究的数据支持这样一种说法，即宿主对HST的反应并不总是决定宿主对Ptr种的抗性或易感性。这些观察结果与之前的研究一致[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba75gydF4y2Ba]，并提示尽管Ptr ToxA在侵袭性中发挥作用，可作为抗性/易感性的预测因子，然而，它不是致病性的唯一原因，对Ptr ToxA不敏感并不一定意味着对Ptr race 1的抗性[gydF4y2Ba76gydF4y2Ba］．结果还表明，除Ptr ToxA外，其他致病因子也可能参与宿主病反应[gydF4y2Ba75gydF4y2Ba，gydF4y2Ba77gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

长地系对Ptr 5号品系的反应显示，大多数lc(95%)对Ptr 5号品系具有抗性或中等抗性，表明该品系的毒力很低，主要分布在地中海和亚洲西南部地区(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1B)。阿里等人。gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]之前报道了类似类型的抗性反应，他们发现约98%的小麦基因型对Ptr 5号耐药，然而，Tadesse等人。[gydF4y2Ba42gydF4y2Ba84%的供试品种对Ptr 5种易感。这些差异可能与所评价种质的遗传背景不同有关。gydF4y2Ba

与棕斑Ptr race 1-Ptr ToxA相互作用系统相似，观察到所有四种毒素-疾病反应组合;Ptr 5种耐药- toxb不敏感(95%)，Ptr 5种耐药- toxb敏感(5%)，Ptr 5种敏感- toxb敏感(23%)，Ptr 5种敏感- toxb不敏感(67%)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．例如，加号1190305对Ptr ToxB不敏感，对Ptr race 5敏感，而加号1190352对Ptr ToxB敏感，但对Ptr race 5耐药(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．这四种毒病反应系统的组合在Ptr种族1-ToxA相互作用中完全建立，但本研究中观察到的Ptr ToxB不敏感和Ptr种族5易感的平行关系目前似乎尚未报道。因此，本研究结果表明，对Ptr ToxB不敏感的种质不一定对Ptr race 5具有抗性，这可能是多种效应体-宿主敏感性相互作用的结果。gydF4y2Ba

在这项研究中，近一半的对SNB反应的lc表现出抗性或中等抗性反应，主要分布在欧洲和亚洲国家，这表明所测试的lc可能是抗SNB小麦育种计划的抗性基因/等位基因的良好来源(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1C)。其他几项先前的研究也发现，使用精英小麦基因型和小麦外来物种衍生物的测试材料中，约50%对SNB具有抗性或中等抗性[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba78gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

本研究在Watkins收集的核心组中未发现任何抗FHB的lc。然而，从世界各地鉴定出了5种中等抗性的lc。在田间和温室中发现的5个中度抗FHB的lc中，有3个最初是从亚洲国家/地区(印度、伊朗和土耳其斯坦)收集的，这表明亚洲是潜在的抗性来源(补充文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S1D)。先前的研究表明，对赤霉病的高水平抗性主要见于亚洲来源，如中国和日本品种[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba79gydF4y2Ba］．大多数(94%)lc对FHB敏感或中度敏感，这意味着Watkins收集的FHB抗性资源很少。这5个中抗性lc可以进一步鉴定，并用于赤霉病抗性育种。gydF4y2Ba

Marker-trait协会gydF4y2Ba

在8条染色体上鉴定出10个基因组区域，这些区域与Ptr种族1抗性显著相关。以往的研究[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba69gydF4y2Ba]在10个基因组区域中的8个(1AL, 2BS, 3AS, 3BL, 4AL, 5AL和5BL)上报道了qtl，我们的研究支持这些qtl，并识别出紧密相连的SNP标记。我们鉴定出SNP AX-95252159 (gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-5BLgydF4y2Ba)位于染色体5BL (166.7 cM)上，对应已知的棕斑宿主选择性毒素(HST)不敏感基因gydF4y2Batsn1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba80gydF4y2Ba］．一项全基因组关联研究(GWAS)也对一种纯化毒素(Ptr ToxA)对叶片坏死的反应进行了研究。浸润研究发现在5BL染色体150 cM处有3个SNP (AX-94912015、AX-94941069和AX-95659861)共分离，与基因组区域非常接近gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba轨迹(gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba80gydF4y2Ba］．除了已知的qtl，还有两个新的qtl (gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-4BSgydF4y2Ba而且gydF4y2BaQ.Ts1.sdsu-5BSgydF4y2Ba分别在4BS和5BS染色体上进行了鉴定(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

鉴定出对Ptr第5种产生抗性的5个基因组区域(gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-1BLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-2DLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-3ALgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-5BLgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ.Ts5.sdsu-6BLgydF4y2Ba)在染色体1BL, 2DL, 3AL, 5BL和6BL(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．Ptr race 5产生一种毒素(Ptr ToxB)，对这种毒素的敏感性由Ptr ToxB调节gydF4y2BaTsc2gydF4y2Ba先前定位于2B染色体短臂上的基因[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba］．然而，在2BS上没有发现显著的标记-性状关联gydF4y2BaTsc2gydF4y2Ba定位基因。也有可能是由于有限的统计能力，我们无法检测gydF4y2BaTsc2gydF4y2Ba沃特金斯核心组此外，先前有关Ptr种族5和棕斑非种族特异性研究的研究揭示了在染色体2AS, 4AL和2BL上赋予抗性的基因组区域[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]、2AS及5BL [gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]、1BS及3BL [gydF4y2Ba81gydF4y2Ba]、2D、6A及7D [gydF4y2Ba63gydF4y2Ba]， 3B, 5D, 6B和7B [gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．从这些独立的研究中可以清楚地看到，只有少数常见的染色体位置被确定与Ptr 5号耐药有关。研究之间很少有重叠的可能原因可能是人群中因果等位基因的频率和小样本量的结果。另一种解释是小麦-Ptr致病系统复杂，除了Ptr毒素ToxB外，可能还有其他毒力因素参与黑斑病抗性[gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

在染色体2BS、5AL、5BL和7AS上的5个基因组位置鉴定了对SNB反应的标记-性状关联(表2)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．对毒素敏感或不敏感的三个主要基因，gydF4y2BaSnn1gydF4y2Ba，gydF4y2BaSnn2gydF4y2Ba,gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba分别位于染色体1BS、2DS和5BL上[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba，gydF4y2Ba47gydF4y2Ba，gydF4y2Ba82gydF4y2Ba］．在本研究中，未发现与gydF4y2BaSnn1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSnn2gydF4y2Ba基因。然而，在染色体5BL上主基因所在的基因组区域发现了几个标记共分离gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba位于[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］．此外，我们在2BS染色体上发现了一个与SNB抗性显著相关的SNP，而Czembor等人此前在2BS染色体上发现了一个抗性QTL。[gydF4y2Ba83gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

QTL区域的硅片功能注释gydF4y2Ba

宿主-病原体相互作用诱导的植物防御机制可分为两大类，(i)由病原体相关分子模式(PAMPs)触发的构成性防御和(ii)暂时诱导的更局部的机制，植物试图防御特定的受攻击区域[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba］．在植物中，抗性(R)蛋白通常参与病原体识别，从而触发先天的构成性免疫反应[gydF4y2Ba85gydF4y2Ba］．目前已经克隆了许多R基因，大多数抗性蛋白含有一个中央核苷酸结合(NB)结构域和一个c端富亮氨酸重复序列(LRR)结构域融合。本研究在许多标注的QTL区域发现了NB-ARC和NBS-LRR型基因(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4)。NB-ARC结构域是一个功能性的atp酶结构域，其核苷酸结合状态被发现可以调节r蛋白的活性[gydF4y2Ba86gydF4y2Ba］．NBS-LRR是最常见的r基因，用于检测病原体相关蛋白，通常是负责致病力的病原体效应分子[gydF4y2Ba87gydF4y2Ba］．棕斑和SNB的一个主要易感基因是gydF4y2BaTsn1gydF4y2Ba它编码一种具有富含亮氨酸重复结构域的蛋白质，这种重复结构域与NLR蛋白中发现的相似[gydF4y2Ba88gydF4y2Ba］．在这项研究中发现的另一大蛋白质家族是受体样激酶(RLKs)，它涉及多种功能，如植物生长、发育、激素感知和对病原体的反应。大多数与防御相关的rlk都是LRR子类[gydF4y2Ba89gydF4y2Ba］．克隆gydF4y2BaSnn1gydF4y2Ba提供对SNB鉴定的Wall相关激酶(WAKs)的抗性，这是一类独特的受体样激酶(RLKs)，已知可驱动生物营养性病原体抗性的途径。gydF4y2BaSnn1gydF4y2Ba识别SnTox1，导致程序性细胞死亡的激活，从而允许坏死细胞获得营养物质和孢子[gydF4y2Ba90gydF4y2Ba］．此外，我们还鉴定出过氧化物酶超家族蛋白，该蛋白是病原体相关分子模式触发免疫(PTI)的重要组成部分，在应对病原体攻击时活性氧(ROS)的产生中发挥重要作用[gydF4y2Ba91gydF4y2Ba，gydF4y2Ba92gydF4y2Ba］．本研究中发现的其他几个基因已知与植物防御相关的反应有关，包括参与致病相关活动的植物几丁质酶蛋白[gydF4y2Ba93gydF4y2Ba]，谷胱甘肽s -转移酶T3 [gydF4y2Ba94gydF4y2Ba]，丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶[gydF4y2Ba95gydF4y2Ba]， ABC运输机[gydF4y2Ba96gydF4y2Ba]，发病相关蛋白1(PR 1) [gydF4y2Ba97gydF4y2Ba]，抗病蛋白RPM1 [gydF4y2Ba98gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

优势等位基因的挖掘是小麦种质资源持续改良的关键。最近的多样性研究[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]的研究表明，全球地种收藏具有巨大的潜力。由于Watkins LCs是六倍体小麦，与现代品种一样，由于与其他野生亲缘遗传相比，遗传阻力较小，有用性状的分子表征和基因渐进可能更有效。在本研究中，在对对抗棕斑病(Ptr race1和race 5)、SNB和FHB的核心lc集进行了彻底筛选后，发现了许多潜在的遗传资源(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)用于小麦改良。本研究进一步证实Watkins收集是一种有用的遗传资源，可为多种疾病提供广泛的抗性基因来源[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba99gydF4y2Ba，gydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba和改进有用的农艺性状。作为一项建议，添加号(acc.) 1190662(罗马尼亚)可能是一种宝贵的育种资源，因为它对本研究中评估的所有疾病(棕斑Ptr种1和种5,SNB和FHB)具有抗性或中等抗性。类似地，其他13个lc (acc。1190007, acc。1190042, acc。1190103, acc。1190126, acc。1190160, acc。1190273, acc。1190292, acc。1190397, acc。1190398, acc。1190662, acc。1190698, acc。1190740，而且一个cc．1190912) showed resistance to tan spot (Ptr race1 and race 5) and SNB (Table1gydF4y2Ba)．这些lc均为当前或未来多病抗病种质改良项目提供了良好的资源。此外，已鉴定出的具有不同原产国的抗性地方品种可作为提高小麦遗传多样性的宝贵来源。此外，新的qtl和紧密链接的snp(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，可用于开发竞争性等位基因特异性PCR (KASP)分析(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S5)用于标记辅助育种棕斑和SNB。gydF4y2Ba

植物和真菌材料gydF4y2Ba

从英国John Innes Centre (JIC)获得121个Watkins land race (LC)栽培品种[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．本研究中使用的lc来自欧洲、亚洲、非洲、澳大利亚和苏联(苏维埃社会主义共和国联盟)的30多个不同国家。大多数陆地种族被发现与两个广泛的地理区域有关。其中45%的地方民族来自亚洲国家，37%的地方民族来自欧洲gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。gydF4y2Ba

对所有121个lc进行了评价gydF4y2Bap . tritici-repentisgydF4y2Ba(Ptr)小种1(分离出Pti2)和小种5(分离出DW7)与nodorum斑点病(SNB)引起gydF4y2BaParastagonospora nodorumgydF4y2Ba(分离Sn2K)在温室条件下苗期。选用不同品系/品种Salamouni(抗黄斑病Ptr种族1、种族5和SNB)、Glenlea(易感黄斑病Ptr种族1和SNB)和6B662(易感黄斑病Ptr种族5)作为黄斑病和斑疹病(SNB)的检测材料。咄咄逼人的gydF4y2Ba镰刀菌素graminarumgydF4y2Ba采用菌株Fg1在云雾灌溉农田苗圃中对FHB进行筛选，筛选出中等抗性的菌株在温室中进行验证。中抗品种Overland、Lyman和Emerson和易感品种thrive和Overley被用作FHB的检测。gydF4y2Ba

用Ptr第1种和第5种以及Ptr ToxA和ToxB评估沃特金lc对棕斑的反应gydF4y2Ba

对Ptr比赛1和比赛5的反应gydF4y2Ba

核心的121个Watkin lc种植在一个单一的根培养容器(Ray Leach“Cone-trainer”™单细胞系统)中，充满Sunshine R 360盆栽土壤(sungro Horticulture, Agawam, MA, USA)。视锥细胞被放置在托盘中(Stuewe & Sons, tan, OR, USA)，遵循随机完全块设计，重复三次，整个实验重复三次。接种体的制备方法是将分离物在−20℃下储存在含有V8PDA培养基(150 mL V8果汁，10 g Difco PDA, 10 g Difco琼脂，3 g碳酸钙和850 mL蒸馏水)的培养皿中央，并将干塞上电[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．V8PDA板用铝箔纸包裹，室温孵育5-6天。当培养物生长到距离中心约3厘米时，菌丝的生长在燃烧的无菌试管底部的蒸馏水的帮助下变得扁平。除去多余的水分，在21°C连续光照下孵育24小时，然后在16°C黑暗中孵育24小时，分别诱导分生孢子和分生孢子。最后，在每个平板中加入25 mL无菌蒸馏水，并用无菌线圈针将分生孢子取出。接种量调整为3 × 10gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba分生孢子毫升gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}使用血细胞计。用Lamari和Bernier所描述的Ptr race 1和5喷雾接种两周大的幼苗[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．接种后，将幼苗移入雾室，提供100%的湿度24小时，以启动感染。24小时后，幼苗转移到南达科他州立大学布鲁金斯分校的温室长凳上。接种后7天，使用1 - 5级病变评分系统对疾病反应进行评分，其中1 - 2分表示耐药至中度耐药，3-5分表示中度易感至易感[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

对毒素Ptr ToxA和ToxB的反应gydF4y2Ba

如Faris等人所述，使用无针注射器用Ptr ToxA或Ptr ToxB培养滤液浸润每次添加的三片完全膨胀的叶片。[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．Dr. Timothy Friesen, USDA-AS, Fargo, ND，友好地提供了培养滤液。用等量(20-25 ul)全强度滤液浸润不同基因型的叶片，如Salamouni(对Ptr ToxA和Ptr ToxB不敏感)、Glenlea(对Ptr ToxA敏感)和6B662(对Ptr ToxB敏感)。在毒素浸润72小时后，对所有被浸润的植物(包括不同基因型的植物)进行了坏死(Ptr ToxA)或褪绿(Ptr ToxB)症状的评定，并将叶片评定为对每种毒素(Ptr ToxA和Ptr ToxB)敏感(+)或不敏感(−)反应。gydF4y2Ba

评价Watkin lc对SNB的反应gydF4y2Ba

采用上述防治棕斑病的方法，在大棚两叶期接种。试验采用随机完全区组设计，每组重复3次，重复3次。在V8PDA培养基上，将两个干燥的菌丝插头置于培养皿中央，使Sn2k的纯培养物恢复活力。21℃光照下培养7d。将30 mL无菌蒸馏水加入每个平板，用无菌载玻片刮板表面，收集嗜毒孢子。用血细胞计估计接种量，调整为1 × 10gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba毫升gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在接种之前。接种完成后，将幼苗移至湿度室，使其湿度达到100% 24 h，然后移回温室台架。如Liu等人所述，在接种8d后，根据病变类型使用0到5的数值量表对疾病反应进行评分。[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]，其中0-2分被认为是抗性，3分及以上被认为是易感。gydF4y2Ba

田间和温室中Watkin lc对赤霉病反应的评价gydF4y2Ba

现场评价gydF4y2Ba

Watkins lc和检查在位于SD布鲁金斯的喷雾灌溉、接种的FHB托儿所进行评估。每次加入时，使用头排播种机在田间种植，每排3英尺长，每行约40株。实验是按照随机的完全块设计进行的，有两次重复。在抽穗前(从孕穗期开始)，以3周、2周和1周的间隔在田间播撒感染镰刀菌的玉米粒(结痂玉米接种物)。另外，在每一株系开花期50%时，采用含10万个孢子/ml的分生孢子悬浮液进行直接喷雾接种，并进行喷雾灌溉以保持湿度。接种21天后，使用Stack和McMullen描述的视觉量表对每个LC的20个刺突进行疾病严重程度评分[gydF4y2Ba101gydF4y2Ba］．在这个量表中，每个样本头部的感染小穗的百分比是根据10种感染类别(0、7、14、21、33、50、66、79、90和100%)进行直观估计的，疾病严重程度是通过所有20个头部的平均值来计算的。疾病发病率是根据每20头表现出任何水平疾病症状的刺突数来计算的。将疾病发病率与疾病严重程度相乘，计算FHB疾病指数(DI)。gydF4y2Ba

温室评价gydF4y2Ba

利用Stack等人描述的点接种法，在温室中进一步评估了表现出中等抗性反应的Watkins lc的II型抗性。[gydF4y2Ba102gydF4y2Ba］．孢子悬浮液的制备gydF4y2Ba镰刀菌素graminearumgydF4y2Ba(分离Fg1)生长在½PDA介质中。在开花期用10 μl /ml的5万个分生孢子接种至少20个穗的中心小穗。接种后，将头部轻轻喷洒，用密封塑料袋覆盖，以保持相对湿度在90%以上，温室温度保持在20 ~ 26℃。接种三天后，取出密封塑料袋。21天后计数每个穗的感染小穗。用每个接种穗上的小穗总数来计算小穗严重程度百分比(PSS)。gydF4y2Ba

基因分型和SNP发现gydF4y2Ba

Watkins系列最近使用Axiom®小麦基因分型育种者阵列平台进行了基因分型[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]，含有35k个SNPs [gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．118例LCs的基因分型数据来自在线数据库CerealsDB (gydF4y2Bahttp://www.cerealsdb.uk.net/cerealgenomics/CerealsDB/indexNEW.phpgydF4y2Ba)．去除小等位基因频率(MAF) < 0.05、缺失值> 10%的snp，对118个LCs的基因型数据进行筛选。从小麦35 K SNP图谱中获得所选SNP的遗传位置[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．利用BLASTN将SNP侧翼序列映射到小麦RefSeq v1.1装配中，以确定遗传定位SNP的物理位置。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

采用R version 3.5.3计算晒斑、SNB和FHB疾病评分(反应)的均值、标准差和变异系数等描述性统计参数[gydF4y2Ba103gydF4y2Ba］．采用R程序进行方差分析(ANOVA)，检验lc对不同疾病反应的显著性。我们进行Pearson卡方检验，以确定毒素敏感/不敏感与疾病严重程度是否相关。gydF4y2Ba

结构分析gydF4y2Ba

Watkins核心lc内的种群结构(gydF4y2BangydF4y2Ba= 118)，采用主成分分析(PCA)和结构分析[gydF4y2Ba104gydF4y2Ba］．使用r包“prcomp”进行lc之间的主成分分析(PCA)。结构分析采用Structure软件2.3.4版本[gydF4y2Ba104gydF4y2Ba]，并将老化周期和马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)迭代次数分别设为10,000和20,000。最佳簇数(DeltaK)由STRUCTURE HARVESTER确定[gydF4y2Ba105gydF4y2Ba]继Evanno等人之后。[gydF4y2Ba106gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

标记-特质关联(MTA)gydF4y2Ba

使用8807个SNP标记和疾病评分数据进行GWAS，以寻找标记-性状关联，包括晒黑斑(Ptr种族1和种族5)，以及用' GAPIT '包的Stagonospora nodorum blotch(分离Sn2K) [gydF4y2Ba107gydF4y2Ba在R程序中。根据现有的基因型信息，Watkins核心集中共118个lc用于GWAS分析。两个线性模型，GLM(广义线性模型)，这是基于最小二乘固定效应和MLM(混合线性模型)，有固定和随机效应，进行了评估。标记效应和群体结构(Q)被建模为固定效应，而个体之间的亲缘关系(亲属关系)被建模为随机效应。使用GAPIT默认的VanRaden算法计算亲属矩阵[gydF4y2Ba108gydF4y2Ba]，群体结构(Q)采用主成分分析[gydF4y2Ba109gydF4y2Ba］．选择传销方法进行分析，是因为传销方法具有统计能力和控制I型误差的能力。标记与性状的显著相关性是由gydF4y2BapgydF4y2Ba-value < 1.0 × 10gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}或者-log10 (gydF4y2Bap -gydF4y2Bavalue) >GWAS的MLM可以用数学表示为:gydF4y2Ba

式中，y为表型值向量，β为标记和群体结构的固定效应，u为随机效应向量，e为残差向量，X和Z分别为β和u的关联矩阵。gydF4y2Ba

QTL区域的候选基因注释gydF4y2Ba

Chinese spring (CS) RefSeq v1.1上所有重要snp的物理位置均来自IWGSC [gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．为了寻找与黄斑病和SNB抗性相关的候选基因，我们对显著SNP标记两侧的候选区域进行了划分。从显著SNP中选择一个5兆酶对(Mb)区域(上下各2.5 Mb)。CS高信度(HC)基因注释1.1版本[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba]被用来鉴定与植物防御机制有关的基因。gydF4y2Ba

用于此手稿的支持数据和来源在附加文件中提供。基因分型数据来自Winfield等人(2018)。沃特金斯收集的种子可以从约翰·英纳斯中心种质资源单位(GRU)获得gydF4y2Bahttp://www.jic.ac.uk/germplasm/gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

方差分析:gydF4y2Ba

方差分析gydF4y2Ba

cM:gydF4y2Ba

厘摩gydF4y2Ba

迪:gydF4y2Ba

疾病指数gydF4y2Ba

唐:gydF4y2Ba

DeoxynivalenolgydF4y2Ba

FHB:gydF4y2Ba

赤霉病gydF4y2Ba

GWAS:gydF4y2Ba

全基因组关联研究gydF4y2Ba

IWGSC:gydF4y2Ba

国际小麦基因组测序联盟gydF4y2Ba

KASP:gydF4y2Ba

竞争性等位基因特异性PCRgydF4y2Ba

LCs:gydF4y2Ba

长白猪品种gydF4y2Ba

加:gydF4y2Ba

小等位基因频率gydF4y2Ba

m:gydF4y2Ba

Megabase一对gydF4y2Ba

传销:gydF4y2Ba

混合线性模型gydF4y2Ba

MTA:gydF4y2Ba

Marker-trait协会gydF4y2Ba

主成分分析:gydF4y2Ba

主成分分析gydF4y2Ba

PSS:gydF4y2Ba

小穗严重程度百分比gydF4y2Ba

Ptr:gydF4y2Ba

Pyrenophora tritici-repentisgydF4y2Ba

经济价值:gydF4y2Ba

数量性状位点gydF4y2Ba

RLKs:gydF4y2Ba

受体激酶gydF4y2Ba

瑞士央行:gydF4y2Ba

滞孢霉斑gydF4y2Ba

SNP:gydF4y2Ba

单核苷酸多态性gydF4y2Ba

作者要感谢南达科他州农业实验站(布鲁金斯，SD, USA)提供进行实验的资源。gydF4y2Ba

该项目由美国农业部孵化项目SD00H538-15、美国农业部国家食品和农业研究所农业和食品研究计划竞争性赠款2017-67007-25939 (Wheat- cap)、美国农业部协议编号59-0206-8-194(美国小麦和大麦赤霉病计划)和南达科他州小麦委员会3X7262共同资助。资助机构在研究设计、数据收集、分析、数据解释、撰写手稿和发表决定方面没有任何作用。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 南达科他州立大学农学、园艺与植物科学系，布鲁金斯，SD, 57007，美国gydF4y2Ba

   Jyotirmoy Halder, Jinfeng Zhang, Shaukat Ali, Jagdeep S. Sidhu, Harsimardeep S. Gill, Jonathan Kleinjan, Brent Turnipseed和Sunish K. SehgalgydF4y2Ba

2. 加州合作水稻研究基金会，水稻实验站，比格斯，加州，95917，美国gydF4y2Ba

   Shyamal K. TalukdergydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

SKS和JH设计了实验。JH, SA和JZ进行了评估。JH, JZ, JS, HSG JK和SKS进行分析。JH, JZ和SKS撰写了手稿。SA、JS、HSG、JK、BT、ST对结果进行了解释，并对稿件进行了批判性审阅。所有作者都同意了最终的手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaSunish K. SehgalgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准并同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

发表同意书gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称他们之间没有利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文根据创作共用属性4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba)，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，前提是您对原作者和来源给予适当的赞扬，提供到创作共用许可证的链接，并注明是否进行了更改。创作共用公共领域奉献弃权书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)除另有说明外，适用于本条所提供的资料。gydF4y2Ba

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