CIMMYT 273个小麦品种抗病基因Lr34/Yr18/Pm38的分子标记检测

【目的】明确CIMMYT观察圃273个小麦品种(系)在慢病基因Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型及其对条锈病、叶锈病和白粉病的抗性,进一步验证抗病基因功能标记的有效性。【方法】利用Lr34/Yr18/Pm38紧密连锁的STS标记csLV34和基于该基因第11外显子(exon11)等位变异开发的5对功能标记cssfr1-cssfr5检测新引进的273个CIMMYT小麦品种(系),同时在成都和北京分别对其进行田间条锈病和白粉病的抗性鉴定,并结合CIMMYT的田间条锈病和叶锈病抗性鉴定结果进行分析。【结果】STS标记csLV34与5对功能标记cssfr1-cssfr5检测结果的一致性为96.7%;在273份CIMMYT材料中有43份材料含有Lr34/Yr18/Pm38,在不同地点对条锈病、叶锈病和白粉病具有不同程度的抗病性。【结论】功能标记cssfr1-cssfr5可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点exon11中的等位变异,cssfr3、cssfr4、cssfr5可用于含有Lr34/Yr18/Pm38材料杂交后代的分子标记辅助选择。     

小麦抗白粉病基因Pm13和Pm21特异标记的鉴定和应用

为给小麦生产提供抗谱更广、抗性较持久的育种材料,促进累加基因在小麦抗白粉病育种中的应用.利用与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记,对含有抗白粉病基因Pm13、Pm21的抗病亲本材料和它们杂交的F1代单株,以及在育种中使用的50个小麦品种(系)进行了分子检测.结果表明,与抗白粉病基因Pm13、Pm21连锁的特异标记可以在含有相应基因的材料中分别扩增出1条大小约564 bp和140bp的特异带,而在含有Pm13和Pm21抗白粉病基因的4个F1植株中也检测到这2条特异带;在50个小麦品种(系)中,有10个小麦品种(系)具有Pm21抗白粉病基因,而所有品种(系)均没有扩增出Pm13抗白粉病基因的标记带;结合田间抗白粉病性鉴定,所有具有抗病基因Pm13或Pm21连锁标记的小麦品种(系)都表现高抗小麦白粉病.说明,与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记可以有效应用于小麦抗白粉病育种中,分子标记是检测抗病基因累加体、辅助育种的有效手段.     

小麦种质抗白粉病基因的分子标记检测

[目的]促进小麦抗白粉病基因材料在小麦育种及生产中的应用。[方法]利用STS、SCAR和SSR标记有效检测124个小麦品种资源中Pm21、Pm30、Pm34 3个类型抗白粉病基因的分布。[结果]124份亲本材料中,7份材料含有Pm21基因(占5.65%),16份材料含有Pm30基因(占12.9%),4份材料含有Pm34基因(占3.23%);以2种抗性基因聚合形式存在的共有2种类型:其中1份材料含有Pm21+Pm30(占0.81%),1份材料含有Pm30+Pm34(占0.81%);没有发现以Pm21+Pm34 2种抗性基因聚合形式和Pm21+Pm30+Pm34 3种抗性基因聚合形式存在的类型。[结论]利用与抗白粉病基因Pm21、Pm30和Pm34连锁的特异标记对品种资源进行检测,可为小麦育种提供广谱、持久抗病的新材料。     

3种小麦抗白粉病基因聚合体的STS和SCAR标记

针对宁夏灌区小麦白粉病逐年加重的趋势,笔者将分别含有Pm4b、Pm13、Pm21的小麦材料与宁夏推广品种进行聚合杂交,采用早代抗病鉴定,淘汰感病株,F3代50个抗病株利用Pm4b的STS标记,Pm13和Pm21的SCAR标记进行检测.通过对反应体系的优化,从中筛选到聚合Pm4b、Pm13和Pm21三个基因的抗病株3株,聚合Pm4b和Pm13基因的抗病株2株,聚合Pm4b和Pm21基因抗病株3株,聚合Pm13和Pm21基因抗病株2株.为培育持久、广谱抗病小麦品种奠定了基础.     

小麦抗白粉病基因Pm4三个STS标记的实用性分析

根据已报道的序列,合成了3对STS引物4aF + 4aR、4a + 4b和4G + 4I ,对2 4个含已知抗白粉病基因的品种、3个含未知抗白粉病基因的品种和4个感病品种进行了分析。结果表明,4G + 4I和4aF + 4aR 2对引物,扩增产物稳定,均能够扩增出特异性较强、易于检测的目标片段STS4 70 和STS4 10 ,并且标记STS4 70 与Pm4a基因完全连锁。这2个STS标记联合使用,能够准确地检测Pm4基因,作为分子标记辅助选择手段,在小麦抗白粉病育种中具有重要的应用价值。     

Molecular and Physical Mapping of Powdery Mildew Resistance Genes and QTLs in Wheat: A Review

Wheat powdery mildew(Pm) is a major disease of wheat worldwide. During the past years, numerous studies have been published on molecular mapping of Pm resistance gene(s) in wheat. We summarized the relevant findings of 89 major resistance gene mapping studies and 25 quantitative trait loci(QTL) mapping studies. Major Pm resistance genes and QTLs were found on all wheat chromosomes, but the Pm resistance genes/QTLs were not randomly distributed on each chromosome of wheat. The summarized data showed that the A or B genome has more major Pm resistance genes than the D genome and chromosomes 1A, 2A, 2B, 5B, 5D, 6B, 7A and 7B harbor more major Pm resistance genes than the other chromosomes. For adult plant resistance(APR) genes/QTLs, B genome of wheat harbors more APR genes than A and D genomes, and chromosomes 2A, 4A, 5A, 1B, 2B, 3B, 5B, 6B, 7B, 2D, 5D and 7D harbor more Pm resistance QTLs than the other chromosomes,suggesting that A genome except 1A, 3A and 6A, B genome except 4B, D genome except 1D, 3D, 4D, and 6D play an important role in wheat combating against powdery mildew. Furthermore, Pm resistance genes are derived from wheat and its relatives, which suggested that the resistance sources are diverse and Pm resistance genes are diverse and useful in combating against the powdery mildew isolates. In this review, four APR genes, Pm38/Lr34/Yr18/Sr57, Pm46/Lr67/Yr46/Sr55, Pm?/Lr27/Yr30/Sr2 and Pm39/Lr46/Yr29, are not only resistant to powdery mildew but also effective for rust diseases in the field, indicating that such genes are stable and useful in wheat breeding programmes. The summarized data also provide chromosome locations or linked markers for Pm resistance genes/QTLs. Markers linked to these genes can also be utilized to pyramid diverse Pm resistance genes/QTLs more efficiently by marker-assisted selection.     

分子标记选择小麦抗白粉病基因Pm4b、Pm13和Pm21聚合体

 培育多个抗病基因聚合的小麦品种是提高其抗病广谱性和持久性的有效途径之一。利用小麦抗白粉病基因Pm4、Pm13、Pm2 1的特异PCR标记 ,对含有Pm4b、Pm13、Pm2 1的小麦品系复合杂交F2 代 4 0个植株进行检测 ,从中选择到Pm4b +Pm13+Pm2 13个基因聚合的抗病植株 11个 ,检测、选择到Pm4b +Pm13、Pm4b +Pm2 1、Pm13+Pm2 12个基因聚合的抗病植株 19个 ,为持久、广谱抗病小麦育种奠定了基础。研究还表明 ,3个独立的显性抗病基因在F2 代分离群体中的分离比例基本符合孟德尔独立分配定律 ,在小麦背景下的遗传稳定性 ,与该基因供体和普通小麦的亲缘关系密切相关 ,亲缘关系越远 ,丢失的概率越大。因此 ,在育种过程中对外源基因鉴定和跟踪非常必要     

基于基因特异性标记分析Pm21在中国冬小麦品种（系）中的分布

【目的】来自小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的抗病基因Pm21对小麦白粉病具有持久和广谱抗性,开发该基因的特异性标记,分析其在全国冬麦区中的应用情况,为Pm21的合理布局及分子标记辅助选择育种提供理论依据和技术支撑。【方法】根据已克隆的与Pm21抗性途径紧密相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因Stpk-V的序列（GenBank登录号为HQ864471.1）,提取其蛋白序列并利用Pfam软件分析其保守结构域起止位点,在其保守结构域外设计开发特异序列标记WS-1;构建Pm21载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）的F2群体,以小麦白粉病菌E09对该群体每个单株进行苗期抗白粉病表型鉴定,同时利用WS-1对F2群体进行分子检测,分析检测表型与抗病表型,以验证WS-1标记的准确性;利用WS-1标记对来自中国不同冬麦区的662份小麦品种（系）进行分子标记检测,分析Pm21在不同麦区小麦品种（系）的分布情况,并将检测到含有Pm21的品种（系）在田间进行抗白粉病鉴定;选取WS-1已检测到及没有检测到Pm21的品种（系）各50份,利用曹爱忠等开发的标记NAU/xibao15902进行PCR扩增,进一步证明WS-1的准确性。【结果】（1）开发的Pm21特异标记WS-1为显性标记,含Pm21的小麦材料在8%非变性聚丙烯酰胺凝胶中扩增出一条大小为949 bp的片段,而不含该基因的小麦材料中无该片段。（2）在包含377个株系的F2群体中,286个单株为抗病,91个单株为感病,抗感比符合3﹕1的分离比例,表明在该群体中Pm21表现为显性单基因,WS-1对F2群体的每个株系的检测结果与抗/感表型完全一致。（3）供试的662份小麦材料中,49份携带Pm21,平均分布频率为7.4%,其中,西南冬麦区中检测到33份,占该区参鉴品种（系）数的34.4%,而北部冬麦区、黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区,分别检测到4份、9份和3份,各占该区参鉴品种（系）数的5.3%、3.1%和1.5%。【结论】开发的Pm21特异性标记WS-1可以作为该基因的检测标记,也可应用到今后的基因聚合育种中;该基因在不同麦区分布相差很大,其中,西南冬麦区四川、贵州省的小麦品种（系）中Pm21使用频率过高,有促进病原菌定向选择的风险,在当前小麦育种中应给以重视。     

小麦品种Bogatka抗白粉病基因的分子标记定位

为明确小麦品种Bogatka抗白粉病性状的遗传基础,利用感病亲本薛早和Bogatka以及其杂交所得"薛早/Bogatka"F1与薛早回交得到的BC1群体,进行遗传分析和分子标记定位。结果表明,Bogatka中含有1个显性抗白粉病基因,暂命名为MlBogatka。进一步利用BSA法对BC1分离群体进行分子标记检测,得到与MlBogatka基因连锁的分子标记STSBCD135、Xgwm501和Xwmc332,并构建遗传连锁图。根据这些分子标记的染色体定位信息,该基因位于小麦2B染色体长臂。综合对该基因的标记定位和Pm6基因特异分子标记检测结果,推测该基因可能是Pm6或与Pm6位点紧密连锁的抗白粉病基因。本研究结果为Bogatka在小麦抗白粉病育种中的利用提供了依据。     

小麦抗白粉病基因Pm13和Pm21的多重PCR检测

为了促进小麦抗白粉病基因聚合体材料在小麦育种及生产中的应用,利用与抗白粉病基因Pm21和Pm 13连锁的特异标记,在含有抗白粉病基因Pm 21和Pm 13的杂交F4代群体中随机挑选114个单株分别进行单一和多重PCR检测.结果表明,多重与单一PCR检测结果一致,在114个供试单株中,有5株具有Pm 21,74株具有Pm 13的特异标记,其中4个单株同时具有Pm 21和Pm 13的特异标记.与抗白粉病基因Pm 21和Pm 13连锁的特异标记可以用于对Pm 21和Pm 13的多重PCR检测,更加快速地检测出含有抗病基因Pm 21和Pm 13的累加体,有效应用于辅助选择育种.     

小麦YrX、Pm21基因和Dx5优质基因聚合体的分子标记选择

针对宁夏灌区小麦条锈病时有发生,白粉病逐年加重的趋势,本研究将分别含有抗条锈病基因YrX、抗白粉病基因Pm21的小麦材料与宁夏育成的高产、优质品种进行聚合杂交,采用早代抗病鉴定,并利用特异分子标记对F3代材料进行抗条锈病基因(YrX)、抗白粉病基因(Pm21)、优质基因(Dx5)检测。筛选到聚合YrX、Pm21和Dx5三种基因的材料1个,聚合YrX、Pm21基因的材料2个,聚合YrX、Dx5基因的材料2个,聚合Pm21、Dx5基因的材料3个。     

小麦抗白粉病分子基础研究进展

白粉病是小麦重要的叶部病害.应用差异显示、兼并引物PCR、快速扩增cDNA末端和cDNA文库筛选等技术,克隆、研究了一些与抗白粉病相关的基因.Pm3b已经被成功克隆.作者对小麦抗白粉病分子基础研究进行了探讨.     

小麦抗白粉病基因Pm13的标记辅助选择

选用滚动式加代回交转育抗白粉病育种圃中含有 Pm13抗白粉病基因的18个杂交组合,结合温室抗病性鉴定,利用与 Pm13基因紧密连锁的 SCAR 标记对 Pm13抗白粉病基因进行了分子鉴定。试验结果表明,Pm13基因在不同的遗传背景下对北京地区优势白粉病菌15号小种表现抵抗。对18个组合处于不同遗传世代的68个抗感单株的分子标记鉴定结果与抗病性鉴定结果具有高度的一致性,抗病植株中均可以扩增出575bp 的 DNA 片段,而感病植株没有扩增产物。利用这一 SCAR 标记对 Pm13基因进行检测具有快速、准确、可靠的优点,可应用于小麦抗白粉病育种中的标记辅助选择和抗白粉病基因的积累。     

人工合成小麦对白粉病的抗性评价

本研究利用我国不同地区的20个小麦白粉菌菌株对28份合成小麦材料进行抗病性评价,并利用与基因连锁的分子标记检测这些合成小麦中Pm2抗白粉病基因。在供试的合成小麦材料中,C7、C14和C2分别抗14～16个菌株,另有6份材料能抗10个以上菌株,C16和C20不抗任何菌株。来自相同杂交组合的材料抗病性表现有很大不同。根据分子检测的结果,C9和C19的扩增片段与Pm2基因相同,但是抗谱分析表明这两个合成小麦对白粉菌的反应型与Pm2基因不同。     

分子标记辅助选育兼抗白粉病、条锈病、黄矮病小麦新种质

 选育和推广多抗、兼抗型小麦品种是今后小麦育种发展方向之一。本研究通过复合杂交、回交，将抗白粉病基因聚合体Pm4 +Pm13 +PmV、抗条锈病基因YrX（源自YW243）、抗黄矮病基因Bdv2向优异农艺亲本转育。利用抗病性鉴定和分子标记辅助选择，选育出聚合了3～5个抗病基因的兼抗白粉、条锈和黄矮病的冬性小麦新种质和春性小麦新种质，其中聚合Pm4 +Pm13 +PmV +YrX +Bdv2等5个抗病基因的冬性材料1株，聚合Pm4 +Pm13 +YrX +Bdv2d 的冬性、春性（BC2F3）材料分别为2株、3株，聚合Pm4 +PmV +YrX +Bdv2等4个抗病基因的冬性、春性（BC2F3）材料分别为6株和18株，聚合Pm13 +YrX +Bdv2、PmV +YrX +Bdv2等3个抗病基因的春性材料分别为7株和46株。本研究可为小麦多抗、兼抗育种提供遗传组成明确的丰富抗源和快捷的选择方法。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2代抗病性及分子标记鉴定

为给宁夏小麦抗病育种提供优异资源,以宁春4号、河东乌麦及其杂交F₂代331个单株为材料,进行了群体抗病性与分子标记鉴定。结果表明:宁春4号中感白粉病、条锈病和叶锈病,河东乌麦中抗至高抗白粉病、中抗条锈病和叶锈病。在F₂代分别鉴定出68、54、52个单株抗白粉病、条锈病、叶锈病,比例依次为20.54%、16.32%、15.71%,其中,50个单株同时抗白粉病和条锈病,44个抗白粉病和叶锈病,32个抗条锈病和叶锈病,29个抗白粉病、条锈病和叶锈病。在F₂代群体中检测到239个单株携带Pm16基因,22.59%携带该基因的单株表现田间抗白粉病;202个携带Yr2基因,16.83%携带该基因的单株抗条锈病;246个携带Lr24,17.07%携带该基因的单株抗条锈病;148个单株同时携带基因Pm16和Yr2,185个单株同时携带基因Pm16和Lr24,155个单株同时携带基因Yr2和Lr24,119个单株同时携带基因Pm16、Yr2和Lr24。新开发的6个SSR标记共检测到10个抗病性数量性状基因座(QTL),涉及2A、5A、3B、5D等4条染色体,加性效应为-0.15~0.08,对表型贡献率为2%~4%,连锁系数(LOD值)最大为10.40,其中,5A、3B和5D染色体存在抗病的QTL富集区。     

3个小麦新种质的选育与鉴定

针对目前山西省小麦抗病性差的现状,以携带有抗病基因的小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R137和92R149为亲本,与感病小麦品种忻96-74、矮多1号、黑粒小麦76杂交,进行抗病、丰产、优质和矮秆基因的重组,选育出3个抗病新种质G10,S06和S25,并综合应用农艺性状、细胞学、分子标记等方法对其进行鉴定。结果表明,G10为半矮秆、特大穗,对小麦白粉病和条锈病免疫;S06为矮秆,对白粉病免疫;S25具有5+10优质亚基、紫粒,对白粉病和条锈病免疫。G10,S06和S25是小麦抗病、优质育种的新种质材料。     

山西省小麦白粉病菌毒性结构初步分析

利用４３个山西省的小麦白粉菌株对３６个已知抗白粉病基因品种（系）和推广品种（系）进行毒力频率测定，结果表明对Ｐｍｌ，Ｐｍ３ａ，Ｐｍ５，Ｐｍ７，Ｐｍ８的毒力频率较高，不宜单独应用，对Ｐｍ４ａ，Ｐｍ４ｂ，Ｐｍ２ｘ，Ｐｍ２＋６及肯贵阿１号的毒力频率较低，是高抗基因，Ｐｍ２，Ｐｍ６介于以上两种类型之间，有一定的利用价值。对许多推广品种（系）毒力频率较高，说明目前存在着大面积感病寄主，生产上应做好防治准备。此外，菌源中存有极复杂的生理转化现象，其中对鉴别寄主低毒性的小种占优势。     

应用一年五代快速育种技术聚合优质抗病基因

面包小麦育种的主要目标是转育优质高分子量麦谷蛋白亚基HMW GS ,含有 1Dx5 1Dy1 0的品种 ,具有较高的沉淀值和优良的烘烤品质 ;抗白粉病基因Pm2 1因其抗性强、抗谱广 ,成为抗白粉病育种的首选基因。应用分子标记辅助选择的小麦快速发育技术 ,将控制高分子量谷蛋白亚基 5 1 0的基因和抗白粉病Pm2 1基因转育到了小麦优良品种陕 1 60中 ,在短期内培育出优质、抗病、高产的小麦新品系。