课 题 来 源：国家自然科学基金重点项目39930140
组织验收鉴定单位：国家自然科学基金委员会
验收鉴定时间：2001年12月25日
完成单位：南京林业大学森林资源与环境学院、中国科学院遗传研究所
主要完成人员：王明庥、施季森、黄敏仁等
一、研究目标
建立主基因-多基因混合遗传模型，阐述杨树抗黑斑病性状的遗传效应；构建高密度的遗传图谱进行抗病性状基因定位，并分离抗黑斑病相关的cDNA克隆。
二、研究内容
（1）建立杨树抗病性状的主基因-多基因的遗传模型，估计主基因和多基因的加性效应和显性效应，以及基因×环境互作效应；
（2）构建具有500个子标记以上的高密度的杨树遗传连锁图谱；
（3）进一步对作图群体的各个无性系对黑斑病抗性进行离体和整株测定，进而作QTLs分析，将抗黑斑病基因定位在遗传图谱上；
（4）用统计遗传建立的遗传模型所估计的遗传效应与QTLs进行分析比较；
（5）通过病原菌诱导和差异显示技术相结合的方法，分离与抗黑斑病性状相关的cDNA 克隆，阐明cDNA克隆与杨树抗黑斑病基因间的关系。
三、研究结果
（1）构建了高密度的美洲黑杨×欧美杨的遗传连锁图谱，对抗病基因进行定位。作图群体“三交”群体，由美洲黑杨（母本、Poplusdeltoides Bartr. Cv. “Lux”(I-69/55)）与欧美杨(父本、P. euramericana cv.I-45)杂交产生，其中欧美杨为美洲黑杨与欧洲黑杨的天然杂种。用随机扩增多态DNA（RAPDs）、扩增片段长度多态性（AFLP）及简单序列重复（ISSR）对田间450个15年生“三交”子代中的93个个体进行了连锁分析。在识别的839个多态标记中，560个（67%）为拟测交标记，它们在一个亲本中是杂合的，而在另一个亲本中是纯合的（1:1分离），206个（25%）为显性标记，它们在两个亲本中都是杂合的（3:1分离），其余的73个（9%）中19个RAPD标记双亲均无出现谱带，但在子代中出现（1:1分离），54个AFLP标记呈共显性（1:2:1分离）。用这些标记构建的两张连锁图谱，美洲黑杨基因组（D）及欧美杨基因组（E），分别覆盖了3801cM及3452cM，为目前国内外杨树密度最高的遗传图谱。
在此基础上，将杨树抗黑斑病性状的主效应QTL定位于美洲黑杨第三连锁群上，介于标记O13-950和TC/CCT-580之间，遗传距离为5.6cM。
（2）利用BSA（BulkedSegregrants Analysis，分离群体混合分析）技术建立两个DNA池（感病池和抗病池），筛选出了与高抗黑斑病相连锁的RAPD标记：OperonAI17-1550、OperonAI13-900。用选择性基因型分析法进行标记-性状连锁分析，两标记与高抗黑斑病基因遗传距离分别为29.9cM和37.4cM。在林木抗黑斑病研究中沿属首次，为克隆抗黑斑病相关基因奠定了良好的基础。
（3）该研究首次将能反映群体结构变化的连锁不平衡概念引进林木基因作研究，提出了一套更为有效的作图策略。通过对分子标记与潜在的QTL之间连锁不平衡的分析，可为QTL的高解析度定位及基因克隆提供一条有效的途径。