Fhb1基因改良‘周麦’品种赤霉病抗性研究

为加快‘周麦’品种赤霉病抗性改良,利用当地主栽‘周麦’品种（系）‘周麦22号’、‘周麦32号’、‘周11550’为母本,‘宁麦9号’、‘生选6号’、‘扬麦21号’等长江中下游地区抗赤霉病材料为父本配制一系列杂交组合,经过选择获得621份F₃~F₆后代材料。在田间选用来源于江苏和河南两地不同的赤霉病菌株,通过单花滴注法接种小穗进行赤霉病抗性鉴定,同时利用抗赤霉病主效基因Fhb1紧密连锁的诊断性标记His-InDel对后代材料进行分子检测。结果表明,江苏的赤霉病菌株接种后代材料田间鉴定为高抗和中抗的占总数的23.9%,而河南的赤霉病菌株感染后代材料田间鉴定为高抗和中抗占比为35.1%,说明后代材料的赤霉病抗性比感病亲本有明显的改良,而且材料对江苏的赤霉菌菌株的抗性比河南的赤霉菌菌株的抗性低。分子检测结果显示,携带Fhb1和不携带Fhb1的材料之间赤霉病抗性差异极显著。这表明利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术可用于改良‘周麦’品种的赤霉病抗性。     

中国小麦品种抗赤霉病基因Fhb1的鉴定与溯源

提高赤霉病抗性已成为我国小麦主产区的重要育种目标之一。Fhb1是抗性最强且最稳定的抗赤霉病基因, 阐明其在我国小麦育种中的应用及传递路径, 对抗赤霉病育种有重要意义。本研究通过分析229份小麦品种(系) Fhb1区段内PFT (pore-forming toxin-like)、HC (HCBT-like defense response protein)和His (histidine-rich calcium-binding protein)基因的多样性与赤霉病抗性的关系, 发现PFT-I/His-I为抗病单倍型。基因检测和系谱分析表明, 中国小麦品种所含Fhb1至少有2个来源, 分别为苏麦3号和宁麦9号, 并以后者为主。本研究开发的诊断性标记PFT-CAPS和His-InDel可有效用于Fhb1的分子标记辅助育种。     

小麦Fhb1基因定位、克隆及其在抗赤霉病育种中利用的研究进展

赤霉病已成为小麦第一大病害,严重影响小麦的产量和品质。目前,抗性品种结合化学防治的方法成为当前防治赤霉病的最有效途径。小麦赤霉病抗性受多种基因控制,其中,Fhb1基因抗性效应最大,且抗性稳定,在小麦赤霉病抗性方面具有重要作用。本文综述了赤霉病主效抗性基因Fhb1的定位、分子标记和克隆技术的最新研究进展。利用选择性回交技术和矮败小麦平台将Fhb1基因导入当地小麦中可提升赤霉病抗性,进而结合化学防治方法为我国小麦安全生产提供保障。     

黄淮麦区Fhb1基因的育种应用

小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌引起的一种世界性重要病害,严重威胁小麦生产安全。黄淮麦区作为我国小麦主产区,赤霉病危害日趋严重,因缺乏半冬性抗源,抗赤霉病育种进展缓慢。Fhb1基因是迄今发现的效应最大、抗性最稳定,也是被广泛应用于全球小麦赤霉病抗性育种的主效基因,但Fhb1基因在黄淮麦区尚未被广泛应用。本研究以感病品种矮抗58为轮回亲本, H35为Fhb1基因供体亲本,通过有限回交和分子标记辅助选择,同时利用双单倍体育种和传统系谱选育两种方法,培育出了一批综合性状较好、具有Fhb1基因的优良新品系,其中徐麦DH9和徐麦17252经多年鉴定均达到中抗水平。在以徐麦36和徐麦2023为杂交父本的后代品系中,含Fhb1基因的家系赤霉病平均抗性明显优于感病对照。Fhb1基因的导入显著提高了赤霉病抗性,但部分家系对赤霉病仍旧表现出高感水平,说明赤霉病抗性还受到Fhb1基因以外其他遗传因素的显著影响。本研究为Fhb1基因在黄淮麦区抗赤霉病小麦育种中的应用提供了成功的经验。     

小麦品种赤霉病抗性的遗传研究

利用8个不同抗性小麦品种双列杂交的F1及其亲本,以赤霉病病粒率为抗性指标,研究了小麦赤霉病抗性的遗传。结果表明,参试品种间存在3～4对赤霉病抗性基因的差异,苏麦3号、宁麦9号和扬麦158具有较多控制赤霉病抗性遗传的显性基因,对于减少它们杂交后代的病粒率有较高的一般配合力。小麦赤霉病抗性符合加性-显性模型。赤霉     

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。     

黄淮北片冬麦区抗赤霉病基因Fhb1种质挖掘及溯源

小麦赤霉病是一种危害性很强的小麦真菌病害,而Fhb1是抗赤霉病的主效基因。为了筛选黄淮冬麦区携带Fhb1基因的种质材料,利用TaHRC-Kasp和His-InDel标记对来自河北、河南、山东、陕西、江苏和安徽的共336份小麦材料进行检测,共筛选出2份来自河北省的材料(石家庄75和紫茎白)携带Fhb1基因。通过序列分析,其His基因序列与苏麦3号一致,为抗赤霉病类型。利用9 779个SNP位点对供试的336份材料进行PCA主成分分析,结果显示,石家庄75和紫茎白与江苏的材料亲缘关系较近。石家庄75是建国初期的育成品种,紫茎白是河北省的地方农家种,其携带Fhb1基因,说明最初Fhb1基因可能在国内一些地方品种中有所分布,但在现代育种进程中受到人工选择而消失。研究结果为黄淮冬麦区抗赤霉病小麦育种提供了宝贵的遗传信息及亲本材料。     

小麦–黑麦易位系T1BL·1RS在小麦品种中的分布及其与小麦赤霉病抗性的关联

黑麦1R染色体短臂(1RS)携带条锈病、叶锈病、秆锈病、白粉病和蚜虫等抗性基因。为了检测1RS上是否携带与赤霉病抗性相关的基因,本研究采用1RS特异标记Xscm9对192个来自不同国家的品种/系构成的小麦自然群体和1个重组自交系(RIL)群体(宁7840与Chokwang杂交的F_7群体,共184个系)进行了分子检测,并在2011 2013年采用单花滴注法于温室中进行赤霉病抗性鉴定。结果发现,自然群体中22个品种携带1RS,携带1RS的株系三季赤霉病平均病小穗率(PSS)均显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01),表明1RS对降低病小穗率有显著作用。分子标记和基因组原位杂交(GISH)检测结果表明,宁7840携带1RS。通过对宁7840/Chokwang衍生的RIL群体进行赤霉病抗性鉴定和基因型分析,发现不论主效赤霉病抗性基因Fhb1(标记Xsts142)存在与否,携带1RS株系的PSS显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01);方差分析表明,宁7840携带的Fhb1与1RS在赤霉病抗扩展性上无显著互作(P0.05)。因此认为,黑麦1RS染色体很可能携带赤霉病扩展抗性相关基因,与Fhb1基因有累加效应。     

转TaEBP基因小麦的回交转育研究

本研究以转TaEBP基因的新春9号小麦T 4代株系为供体,通过回交育种的方法将与抗逆相关的TaEBP转录因子基因导入黄淮麦区的7个主栽或主推小麦品种中,利用温室快速加代和目的基因PCR分子跟踪检测技术,实现了一年四代的快速繁育,在一年内获得了转基因回交三代株系群。PCR分析结果显示,TaEBP基因在杂交F1代植株中阳性率平均在72.3%以上,在6个轮回亲本的回交后代中基本符合1∶1分离比率,在刑麦六号的BC3F2代中呈3∶1分离,外源TaEBP基因的分布符合一对显性等位基因扩增结果的遗传分离比例;PEG-6000胁迫条件下,对3个来自刑麦6号BC3F2代的回交导入系苗期抗性鉴定显示,3个转基因回交导入系的抗旱性明显提高。表明利用转基因材料通过回交转育、快速加代和分子跟踪检测是快速定向改良小麦品种的性状、获得新的转基因小麦的一条有效途径。     

基因聚合选育抗赤霉病小麦新品系百农4299

小麦赤霉病是一种严重危害小麦生产的真菌性病害,其抗性由多基因控制,抗性机制复杂。type Ⅰ(抗侵入)和type Ⅱ(抗扩展)是小麦抵御赤霉病侵害的2种最主要抗性类型。在抗赤霉病育种中兼顾2种抗性,对于保证生产上抗性的稳定和持久有着重要意义。在前期研究中,作者所在课题组从小麦地方品种望水白中克隆了抗赤霉病扩展的主效QTL Fhb1,精细定位了Fhb4和Fhb5,获得了功能性/紧密连锁的分子标记。本研究利用这些标记,以小麦品系NMAS022作为供体亲本,现代小麦品种百农4199作为受体亲本,通过分子标记辅助回交育种方法选育成了聚合望水白Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦新品系百农4299。与百农4199相比,百农4299在2年的田间试验中type Ⅰ抗性至少增加了73%～74%, type Ⅱ抗性至少增加了83%～88%(以病小穗数计),并且产量潜力也得到了提高。上述结果证明了通过分子标记辅助选择聚合不同类型抗赤霉病QTL以提高小麦赤霉病抗性的可行性。抗赤霉病小麦品系百农4299有望成为一个新的抗赤霉病小麦品种。     

过表达TaJRL53基因提高了小麦赤霉病抗性

小麦——偃麦草杂种夭亡与不孕现象是多式多样的,表现在各个发育时期,概括可分为九种。其产生原因比较复杂,它受亲本遗传特性的制约,又受外界环境条件的影响,也因个体发育的年龄等而有变化。作者认为,采用以下四种方法配合使用,是克服小麦——偃麦草杂种夭亡与不孕的有效方法：1、在选择适合性强的杂交亲本的基础上,     

小偃麦衍生品系的赤霉病抗性评价

由镰孢属(Fusarium)真菌侵染引起的赤霉病是严重威胁小麦生产的重要病害之一,但小麦育种中可直接利用的抗源非常有限。采用单花滴注法接种赤霉菌株F0609,对来源于中间偃麦草或长穗偃麦草的119份小偃麦衍生品系进行3年6个环境的抗病鉴定,发现平均病小穗率<10%的材料有13份,抗性评价为抗病(R);平均病小穗率介于10%~25%之间的材料有61份,抗性评价为中抗(MR);其余45份材料的平均病小穗率介于25%~50%或>50%,抗性评价为中感或高感(MS和S)。在13份高抗赤霉病材料中,CH16387的抗性显著优于苏麦3号和望水白,CH16371和CH16379的抗性显著优于望水白,其余10个品系与抗病对照苏麦3号和望水白的抗性水平相当。这13份材料分别来自小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8045和小麦-长穗偃麦草部分双二倍体TAP8430与普通小麦的杂交组合,TAI8045抗性显著优于对照品种望水白, TAP8430与苏麦3号和望水白的抗性相当,而杂交组合中的小麦亲本对赤霉病表现感病,推测这些材料的抗性可能来自TAI8045和TAP8430。这些抗病材料为小麦抗赤霉病育种提供了新的种质资源。     

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。     

普通小麦籽粒DON含量的配合力分析

为了选育抗赤霉病且籽粒毒素含量低的小麦品种以减轻赤霉病危害,在对我国南方麦区地方品种进行赤霉病抗性鉴定的基础上,选用8个籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）含量水平不同的小麦品种作亲本,按8×8半双列杂交配制28个杂交组合,以接种后成熟籽粒中DON含量、病小穗数、病小穗率和病粒率为指标,进行赤霉病抗性、一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）遗传分析,以及不同鉴定指标间比较和相关性分析。结果表明,8个品种中籽粒DON含量以苏麦3号最低(0.5715 mg kg^-1),Alondra’s最高(13.5560 mg kg^-1),各组合F1的籽粒DON含量均低于感病品种Alondra’s。品种间GCA和SCA存在显著差异,籽粒DON含量以加性效应为主,存在部分显性效应。苏麦3号、望水白和翻山小麦表现出较好的一般配合力效应。以苏麦3号为亲本的5个组合、望水白为亲本的4个组合特殊配合力效应较大。扬麦158一般配合力效应较小,但有4个组合表现较好的特殊配合力效应。籽粒DON含量和病小穗数、病小穗率、病粒率呈极显著的正相关关系。感病品种Alondra’s和绵阳8545的各个抗性鉴定指标的一般配合力在8个品种的排序中表现一致,抗病品种各个抗性指标的一般配合力在8个参试材料间的排序有所差异。DON含量的狭义遗传力为74.54%,因此以抗DON积累为指标的赤霉病抗性育种,可以在早期世代进行选择。     

小麦品种周麦22抗叶锈病的QTL定位

小麦叶锈病（leaf rust）是对小麦危害最严重的真菌病害之一,原菌群体中新致病菌类型的不断出现导致部分抗叶锈病基因的抗性功能逐步丧失,不断发掘和研究利用新抗源基因、培育种植抗病品种是控制该病害最有效的方法。周麦22在田间成株期对叶锈病表现出良好的抗性,为解析周麦22成株期抗叶锈病的遗传基础,将周麦22与铭贤169杂交构建遗传群体,获得255个F_2:3家系群体,经2个年度的大田成株期抗叶锈病鉴定,并利用复合区间作图法对该群体的抗叶锈病QTL进行定位分析。结果显示,该群体成株期检测到2个抗叶锈病QTL位点,分别位于1BL和2BS染色体上,命名为QLr.hebau-1BL和QLr.hebau-2BS,分别解释9.62%~11.88%和16.89%~20.99%的表型变异,该位点对叶锈病抗性表现稳定,均来自抗病品种周麦22。初步的遗传定位结果显示,QLr.hebau-2BS可能为已知抗叶锈病基因LrZH22,而QLr.hebau-1BL是新的抗病QTL。     

小麦抗条锈病基因YrZH84的RGAP标记及其应用

利用RGAP标记及基于标记基因型和表型选择的分离群体分组分析法,对小麦抗条锈病骨干亲本周8425B和感病品种中国春及其F₂分离群体进行分析,获得了与抗条锈基因YrZH84紧密连锁的RGAP标记Xrga-1,连锁距离为0.8 cM。其RGA片段长度为343 bp,BLAST分析结果表明,该RGA序列与已克隆的大麦抗秆锈病基因Rpg1核苷酸序列同源性为93%,与大麦抗白粉病基因Mla家族的核苷酸序列同源性为92%。用标记Xrga-1对黄淮麦区58个小麦品种(系)进行了检测,结合系谱分析和抗病性鉴定结果,发现周8425B的衍生品种周麦11、周麦17、周麦20、周麦22、矮抗58、04中36、源育3号、05中37、宛抗18、豫展10号携带抗条锈病基因YrZH84。这些研究结果对小麦抗条锈病分子育种和YrZH84基因克隆有重要作用。