小麦穗发芽抗性的4个分子标记有效性检验

为筛选出适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种或种质资源,以36份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种为研究对象,对已报道的4个与穗发芽抗性相关的分子标记：Vp1B3、Xgwm155、Xgwm269和Xbarc170进行有效性验证。测定参试材料种子萌发指数（GI）,并用上述4种标记进行PCR扩增,对扩增条带进行统计分析。结果表明,GI值显示,红粒品种（GI均值为5.1%）明显较白粒品种（GI均值为28.0%）低;4种标记扩增出的带型中仅Vp1B3的845 bp片段能有效地区分36份小麦品种(系);GI值筛选出6份抗穗发芽品种（系）中,其中3份为Vp1B3标记鉴定,可作为黄淮麦区和长江中下游麦区小麦穗发芽抗性育种中首选基因资源。     

小麦近缘属种纹枯病的抗性鉴定

用土壤接种法对２６份小麦近缘材料、栽培品种及其杂交后代的抗纹枯病性能进行了鉴定。结果表明,小麦近缘植物中存在着丰富的抗纹枯病资源,其中有５份材料表现免疫,他们是节节麦３４、峨观草、野燕麦、八倍体小黑麦、六倍体小黑麦;有１２份材料表现高抗,他们是斯卑尔脱小麦、峨观草（河南）、圆锥小麦、密穗小麦、二棱大麦、阿比西尼亚小麦、节节麦３４×Ｂ１８６、波兰小麦、六棱大麦、硬粒小麦、四棱小麦、茹可夫斯基小麦;有５份材料表现中抗,他们是波斯小麦、东方小麦、节节麦２８×冀麦５４１８、印度圆粒小麦、节节麦２８;只有节节麦３４×豫麦９号为高度感病。     

小麦-偃麦草杂种后代及小麦种质资源对纹枯病的抗性

为鉴定小麦-偃麦草杂种后代以及我国小麦品种和育种中间品系对纹枯病的抗性,并且解析偃麦草染色体与纹枯病抗性的关系,在徐州和南京两个试点,采用田间病圃法对321份普通小麦品种或品系和56份小麦-偃麦草杂种后代材料进行了纹枯病抗性鉴定。在徐州试点没有发现高抗纹枯病的种质,但是有52份材料表现中抗反应型,包括34份普通小麦材料,其中萧农8506-1、小偃81、冀植4001、农大195、徐州8913和京东3066A-3的相对抗病指数高于0.7。在南京试点,全部普通小麦材料都不抗纹枯病,只有5份小麦-偃麦草种质表现中抗反应型。部分小麦-偃麦草种质的病情指数不但显著低于感病对照品种苏麦3号和扬麦158,而且还低于抗病对照品种安农8455和宁麦9号,如小麦-中间偃麦草4Ai#2或4Ai#2S附加系、代换系和易位系材料TA3513、TA3516、TA3517和TA3519及小麦-长穗偃麦草第4部分同源群染色体代换系SS767,说明中间偃麦草4Ai#2染色体和长穗偃麦草4J染色体可能与纹枯病病情指数降低有关。基因组原位杂交分析结果表明,4Ai#2染色体属中间偃麦草的J^s基因组,而长穗偃麦草与纹枯病抗性相关的第4部分同源群染色体属J基因组。虽然纹枯病与眼斑病的发病部位和症状非常相似,但抗眼斑病基因Pch1 (Madsen)和Pch2 (Cappelle-Desprez)对纹枯病无效。     

贵协3号小麦衍生品种（系）的赤霉病抗性评价及农艺性状分析

小麦赤霉病是一种对小麦生产危害很强的世界性真菌病害,利用抗赤霉病品种是减轻危害的有效手段之一,但是具有赤霉病抗性的小麦种质很少。本研究鉴定筛选出适合黄淮麦区中抗赤霉病的种质材料漯抗1号、漯抗4号和漯抗6号。3份材料的发病小穗率分别是19.0%、20.9%和20.2%,与苏麦3号（13.8%）差异显著,但与扬麦158（19.2%）差异不显著。从平均严重度和发病小穗率分析,漯抗1号、漯抗4号和漯抗6号的赤霉病抗性为中抗,与扬麦158相当。从耐寒性、株高、千粒重、穗粒数和小穗密度等方面对漯抗1号、漯抗4号和漯抗6号分析表明,漯抗6号与周麦22无显著差异,漯抗6号更适用于黄淮麦区小麦育种。     

小麦种质纹枯病抗性评价

近年来 ,小麦纹枯病在我国广大麦区 ,特别是主产和高产的黄淮冬麦区迅速蔓延、危害严重 ,已上升为小麦的主要病害 ,1998年 ,河北省主要粮食作物普遍发生较重 ,现已成为危害该省粮食生产的主要障碍之一。众所周知 ,小麦纹枯病是土传病害 ,药剂防治难度大 ,因此迫切需要选育和推广抗病品种 ,这是小麦产量进一步提高所必须解决的关键问题之一 ,拥有数量多、质量好的种质是抗纹枯病育种成功的关键 ,但目前普通小麦中筛选出的抗源过硬的尚未发现免疫材料 ,急需鉴定、选拔抗源材料或抗病品种 ,另外通过远缘杂交 ,将小麦近缘属的抗性基因导入普通小…     

宁麦9号及其衍生品种的赤霉病抗性分析及抗性溯源

针对小麦赤霉病抗性,利用与3个抗扩展性QTL位点、1个抗侵染性QTL位点和1个控制低毒素积累的QTL位点紧密连锁的11个分子标记,对中抗赤霉病小麦品种宁麦9号及其10个衍生品种进行抗性溯源,同时利用单花滴注、病麦粒接种和ELISA方法分别进行赤霉病抗扩展、抗侵染和低毒素积累抗性进行鉴定。结果表明,宁麦9号拥有抗扩展性主效QTL位点Fhb1和Fhb2,其赤霉病抗性来源于亲本扬麦6号。10个衍生品种中,生选4号与宁麦9号的遗传背景高度相似,扬辐麦4号与宁麦9号的遗传相似系数最小。宁麦衍生系的抗扩展与低毒素积累抗性相关性较高,但抗侵染性受环境影响较大,表现更为复杂。不同衍生品种的抗扩展性有差异,但总体毒素含量水平较高。衍生品种宁麦13抗性位点数多于宁麦9号,且赤霉病抗性水平最高,与宁麦9号均可作为抗性亲本直接应用于小麦抗赤霉病育种。本研究为今后赤霉病抗性基因的进一步研究和小麦抗赤霉病分子育种提供理论参考。     

中国小麦品种对白粉病的抗性反应与抗病基因检测

利用来自不同生态区的8个白粉菌菌株对20世纪80年代以来国家审定(认定)品种、近期参加国家区域试验的品系和核心种质等小麦材料进行抗病性评价,同时利用与Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测了相关抗病基因的存在。在148个国家审定品种中有16.9%的品种能够抗多个菌株,其中大多是近10年选育的品种。不同年代审定的品种中感病品种的频率均超过50%。各个小麦生产区抗病品种的频率高低与该地区白粉病的严重性和育种的关注程度有一定关系。在1 160份小麦核心种质中抗E09菌株的地方品种和育成品种的比例只有3.4%和4.2%。西南冬麦区和新疆冬麦区入选的品种抗病频率较高,华南冬麦区、东北春麦区和北方春麦区没有发现抗E09菌株的品种。多菌株鉴定结果表明,263份微核心种质中33.7%的品种表现抗病性,其中大多数品种能够抗1~2个菌株,因此在核心种质的利用中应注意选用抗性强的品种作为轮回亲本,同时有必要构建抗白粉病的应用核心种质,以提高核心种质的利用效果。根据抗病基因分子标记检测结果,我国小麦品种有43.2%含有Pm8基因,该基因在区域试验参试品种中的频率也很高,特别是在黄淮麦区培育的品种中频率仍高达50%;Pm4a和Pm21基因主要出现在长江流域培育的品种中。有些抗性突出的品种可能含有其他抗病基因。     

普通小麦–卵穗山羊草种质对菲利普孢囊线虫的抗性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是我国黄淮麦区新发现的一种病原线虫,但在小麦属中缺乏有效抗源。为从小麦近缘种属中发掘抗病资源,采用室内接种平均单株雌虫鉴定法和相对抗病指数法,从34份卵穗山羊草(Aegilops geniculata Roth)材料中筛选出6份抗H.filipjevi的种质材料,其中PI542187表现高抗,PI564186、PI573396、PI374365、PI361880和PI374365表现抗病。对中国春–卵穗山羊草染色体附加系抗性鉴定,发现卵穗山羊草7U g和5M g附加系的单株白雌虫数明显低于中国春。连续两年又对17份小麦–卵穗山羊草5M g-5D易位系材料进行抗性鉴定现发,5M g464、5M g466和5M g457抗性较好。     

小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点SSR标记分析

为揭示小麦纹枯病抗源的遗传多样性,发掘优异的抗性种质,利用沟带接种法对前期筛选出的88份抗性种质进行了3年田间抗性鉴定,鉴定出抗或中抗纹枯病的小麦种质32份。利用分布于全基因组的SSR标记对这些抗源进行了遗传多样性分析,59个SSR标记共检测到308个等位变异,每个标记可以检测到2~13个等位基因,平均5.2个;多态性信息含量(PIC)的变异范围为0.12~0.89,平均为0.61,表明材料的遗传丰富度较高。根据聚类分析和主成分(PCA)分析,32份小麦纹枯病抗源按照遗传相似系数可划分为2个组群,国外引进品种和国内改良品种聚为一类,国内农家品种聚为一类,并且与地理分布特征相符。利用与纹枯病抗性QTL紧密连锁的14个SSR标记对32份抗源进行基因型分析,发现与抗性QTL连锁的2BS上的Xwmc154和7DS上的Xbarc126普遍存在,可用于分子标记辅助选择。在武农148、陕983、陕农78、Coker 983、H-Line、Mason和Compair中仅检测到一个已报道的抗病QTL,而在Tyalt中没有检测到已知抗病QTL,这些材料有可能携带新的纹枯病抗性基因/QTL,可以在育种中加以利用。     

黄淮麦区(南片)小麦穗发芽抗性评价及其等位基因检测

为了解黄淮麦区(南片)当前小麦穗发芽抗性以及等位基因的分布情况,本研究以94份黄淮麦区(南片)小麦新品系为供试材料,利用种子发芽指数法对供试材料的穗发芽抗性进行评价,同时利用功能标记Vp1B3和Dorm-1对供试材料Vp1B和Dorm-B1位点等位基因进行检测。结果表明,供试材料发芽指数(GI)总体平均值为39.6%,标准差为18.08,变幅为9.62%～88.48%,这批供试材料的穗发芽抗性以中感型为主;在Vp1B位点,共检测到Vp1Ba和Vp1Bc两种等位基因,分布频率分别为64.89%和35.11%,携带等位基因Vp1Ba材料的发芽指数(GI)显著高于Vp1Bc等位基因(P<0.05),等位基因Vp1Bc与抗穗发芽相关,等位基因VP-1Ba与感穗发芽相关;在Dorm-B1位点,仅检测到Dorm-B1a等位基因,这批供试材料Dorm-B1位点的多态性较为单一。本研究能够为黄淮麦区(南片)小麦穗发芽分子改良提供参考信息。     

Past,present and future opportunities in breeding for disease resistance,with examples from wheat

Summary This introductory chapter contains some general comments about plant breeding and breeding for disease resistance. The use of disease resistant crop plants is an environmentally favourable method of controlling disease but the process of breeding for disease resistance is subject to several constraints. Among them is the variability of pathogens in relation to host resistance. Some parts of this variation can be resolved into gene-for-gene interactions, but the boundaries within which such interactions can be detected are not sharp. The discussion of this variation is illustrated by reference to some important diseases of wheat, especially yellow rust, septoria and eyespot. The objective of obtaining durable resistance is discussed and some contributions of new genetical and molecular techniques to breeding for resistance are considered. It is suggested that new technology will enhance breeding for disease resistance but that established techniques of plant breeding will remain relevant and important.     

利用Fhb1基因功能标记选择提高黄淮冬麦区小麦品种对赤霉病的抗性

赤霉病已上升为黄淮冬麦区的主要病害, 提高小麦品种对赤霉病的抗性成为该麦区主要的育种目标之一。宁麦9号、生选6号、建阳798、建阳84、苏麦3号和宁麦13均携带Fhb1基因, 对赤霉病表现中抗水平以上。本研究以这6个品种(系)为供体, 分别与高感赤霉病的周麦16矮败小麦近等基因系杂交和回交, 构建6个回交群体。利用Fhb1基因的KASP标记在回交后代中进行基因型分析, 分别选择携带和不携带Fhb1基因的可育株, 对后代株系进行单花滴注接种鉴定和田间病圃自然鉴定。回交后代携带Fhb1家系整体抗性达到中感, 比不携带Fhb1家系的平均病小穗数低4.2 (P < 0.01), 平均病情指数低4.0, 比轮回亲本周麦16的平均病小穗数和病情指数分别低8.1 (P < 0.01)和28.4 (P < 0.01)。不同供体品种(系)回交后代在赤霉病抗性上表现出明显差异, 以生选6号为供体的回交后代家系抗性表现最好。本研究表明, 利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术能够有效地提高黄淮冬麦区小麦品种的赤霉病抗性水平。     

黄淮南片麦区新育成品种（系）中3个矮秆基因分子标记检测及其与农艺性状的关系

利用矮秆基因RhtB1-b、RhtD1-b和Rht8特异分子标记对郑麦583和2015-2016年度参加河南省区域试验、河南省品种比较试验、国家黄淮南片区域试验及国家黄淮麦区品种比较试验的共630份小麦材料的基因型进行检测。结果表明,供试材料中检测到549份材料含有RhtB1-b基因;592份材料含有RhtD1-b基因;513份材料含有Rht8基因;422份材料同时含有3个矮秆基因,169份材料仅含有2个矮秆基因,说明3个主要的矮秆基因在河南小麦育种过程中被聚合使用。此外,分析发现,矮秆基因Rht8与株高和每公顷穗数,以及千粒重具有显著相关性。郑麦583等小麦品种聚合了这3个矮秆基因,具有优良的丰产性,通过选择和利用矮秆基因对于培育具有丰产性优点的小麦品种具有一定价值。     

小麦类受体蛋白激酶基因TaPK3A的克隆与抗纹枯病功能初步分析

小麦纹枯病已成为我国小麦生产的重要限制因素。研究小麦防御反应分子基础,发掘有效的抗病基因是小麦抗纹枯病育种突破的前提。本研究从抗纹枯病小麦品系CI12633中克隆出一个类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase, RLK)基因TaPK3A,并对其表达特性及抗纹枯病功能进行了分析和验证。TaPK3A基因的开放阅读框长度为1983 bp,编码660个氨基酸组成的类受体蛋白激酶。TaPK3A在抗纹枯病小麦品系 CI12633中的表达受禾谷丝核菌的诱导而显著上调;TaPK3A在根、茎、叶、穗中都有表达,以叶中的表达量最高;TaPK3A的表达受植物激素水杨酸诱导最为显著。利用大麦条形花叶病毒(barley stripe mosaic virus, BSMV)诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术,降低抗纹枯病小麦CI12633中TaPK3A的转录水平,再接种禾谷丝核菌 WK207 进行纹枯病抗性鉴定。结果显示,与对照植株相比, TaPK3A转录量下降的CI12633植株对纹枯病的抗性显著降低,说明TaPK3A是小麦防御纹枯病反应所需的。     

过表达TaPK-R1基因增强了小麦对纹枯病的抗性和耐冻性

小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)和倒春寒是小麦生产中重要的生物和非生物胁迫因子,本研究目的是利用转基因技术改良小麦的纹枯病抗性和耐冷性。利用构建的转基因载体pAHC25-MYC-TaPK-R1,通过基因枪介导法,将小麦AGC蛋白激酶基因TaPK-R1导入春小麦品种扬麦20,获得TaPK-R1过表达的转基因小麦。对T1至T4代植株进行PCR、RT-PCR、qRT-PCR、Western blot分析,筛选到3个转基因小麦株系,外源TaPK-R1基因能够在其植物体内遗传和超量转录,并翻译成蛋白质。利用致病力不同的R. cerealis菌株R0301和WK207,分别对3个转基因株系T1至T2代和T3至T4代进行纹枯病抗性鉴定,发现TaPK-R1过量表达提高了转基因小麦的纹枯病抗性,3个转基因株系各世代的纹枯病平均病级为1.16~2.11, 病情指数为23.20~42.10,而对照扬麦20的纹枯病病级为2.55~3.60,病情指数为51.00~72.00。用?9℃低温处理三叶一心期小麦幼苗24 h,对照扬麦20的存活率为17%,3个转基因小麦株系的存活率分别为52%、79%和96%。上述结果表明,TaPK-R1过量表达能显著增强小麦对纹枯病的抗性及对冻害的耐受性, 所获得的3个转基因小麦株系可作为潜在的抗源材料。     

不同小麦品种组合对小麦壳针孢叶枯病的抗病性鉴定

近年来中国小麦壳针孢叶枯病发生日益严重,为了寻找和发现该病的新抗性品种材料,通过人工接种法和病情分级法对44个小麦品种（系）及4个常规品种的抗性水平进行了比较和评价。结果表明,48个小麦品种（系）中对壳针孢叶枯病免疫的品种有8个,占供试品种的16.67%;表现抗病的品种有23个,占供试品种的47.92%,其中高抗品种19个,中抗品种4个;表现感病的品种有17个,占供试品种的35.41%,其中,中感品种8个,高感品种9个。病情指数和病叶率结果显著正相关(r=0.9817),表明二者均可用作品种的病情评价指标。研究得出,所测试品种中多数(64.58%)对壳针孢叶枯病表现抗性,这些抗性品种（系）为未来小麦壳针孢叶枯病的抗病育种提供了良好抗性材料,也为小麦生产品种的选用提供理论依据。     

高产棉花品种泗棉3号产量及其构成因素的QTL标记和定位

利用我国长江流域大面积种植的高衣分、高产品种泗棉3号和西班牙陆地棉栽培品种Carmen,构建RIL作图群体,在3个环境中进行产量及其构成因素的QTLs标记和定位,研究了泗棉3号高产特性的分子机理。用2 523对SSR引物,进行双亲的多态性检测,其中62对（2.46%）有多态性,它们共产生65个稳定的多态性位点。通过复合区间作图,共检测到1个单株果节数、1个铃重、2个籽指、1个衣指和1个百粒籽棉重等8个产量构成因素的QTLs。单标记分析还在多环境中检测到17个产量构成因素的QTLs。与这些QTLs紧密连锁的分子标记可以用于对产量及其构成因素的分子标记辅助选择。