持久抗病基因Yr18在中国小麦抗条锈育种中的应用

持久抗病基因Lr34/Yr18/pm38赋予小麦对叶锈、条锈和白粉的广谱抗性。为明确该基因在我国的分布及应用状况,对495份生产小麦品种或高代系和30份小麦核心种质进行了抗病鉴定,并以该基因特异性标记cssfr3和cssfr5对Lr34/Yr18/pm38位点进行精确检测。结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在成株期对我国所有小种都表现中度抗病。分子检测结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在生产品种和高代品系中比例很低,只有2.02%;而在核心种质中的比例却很高,达到13.3%。这表明,这一基因位点曾在我国广泛应用,但在随后的育种过程中逐步丢失。     

168份小麦不同病害抗性材料白粉病抗性鉴定及其Lr34/Yr18/Pm38位点的分子检测

为了发掘更多的小麦白粉病抗性种质资源,对收集到的168份小麦不同病害抗性材料进行了白粉病苗期和成株期抗性鉴定,并利用STS标记csLV34以及功能标记cssfr3、cssfr4、cssfr5和Yr18E11a对其Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型进行检测。结果表明,在168份小麦种质中,共鉴定出41份白粉病苗期抗性品种(系)以及96份慢白粉病品种(系)。功能标记cssfr3和cssfr4可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点第11外显子中的等位变异,而功能标记cssfr5和Yr18E11a在检测时存在小频率的错判。在96份慢白粉病材料中,有24份材料携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型,这些材料在2个年份下的白粉病田间MDS均低于不携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型的材料。     

黄淮麦区小麦新品种(系)抗条锈水平与抗病基因分析

了解黄淮麦区近几年小麦育成品种(系)对条锈菌主要流行小种的抗性表现及其抗条锈病基因的分布状况,利用当前流行的条锈菌小种条中32、条中33和条中34,对近年参加审定的150份小麦品种(系)进行苗期分小种鉴定,同时分别在杨凌设置人工接种病圃,在天水和江油设置自然诱发病圃,进行成株期抗条锈性鉴定,并结合 Yr5、 Yr7、 Yr9、 Yr10、 Yr17、 Yr18、 Yr26和YrSP等8个已知抗条锈病基因的分子标记进行分子检测。结果表明,在150份材料中,47份表现为成株期抗性(占31.3%),31份表现为慢锈性(占20.7%),未发现具有全生育期抗锈病材料,其余材料均表现感病;11份材料检测含有 Yr7(占7.3%),104份检测含有 Yr9(占69.3%);13份检测含有 Yr17(占8.7%);10份同时检测到含有 Yr9和 Yr17(占6.7%);3份同时检测到含有 Yr9和 Yr18(占2%);2份同时检测到含有 Yr9、 Yr17和 Yr18(占1.3%),含有 Yr7和 Yr17, Yr7和 Yr9, Yr9和YrSP的材料各1份(占0.7%),未检测到含有 Yr5、 Yr10和 Yr26的材料,可能个别品种携带抗条锈病新基因。以上结果说明,黄淮麦区小麦品种(系)综合抗性较10年前已获得大幅度提高,其抗性主要来自于基因组合,如 Yr17、 Yr18与其他基因组合会增强小麦抗性。部分具有良好抗性的材料的抗性基因有待进一步遗传解析。     

部分小麦材料及黄淮南片区试品种 Lr34/Yr18/Pm38基因型检测

为了给我国小麦慢病性品种的选育提供材料和依据,用最新开发的STS标记Cssfr5 对部分小麦材料的 Lr34/Yr18/Pm38基因型进行了检测,结果表明,147份小麦材料中仅有8个品种携带这些抗病基因,占供试材料的5.4%。表明在我国小麦抗病育种工作中, Lr34/Yr18/Pm38慢病性基因的利用未受到足够重视,在抗病育种中具有很大的发展空间。本研究筛选的慢病性材料可用于培育具持久抗病性的小麦品种。     

抗叶锈基因Lr34在46个小麦育种资源中的分布及其抗性表现

Lr34是目前应用最广泛的慢锈基因,慢锈基因的利用是实现持久抗病性的方法之一。为明确我国小麦品种含有Lr34的信息,利用csLv34标记检测了46个小麦育种资源中Lr34的分布情况,并对46个小麦育种资源进行了田间成株期抗叶锈性鉴定。分子检测表明,在46个小麦品种中有7个品种含有Lr34基因(分布率为15.2%),含有Lr34基因的品种成株期抗叶锈性较强,虽然有些品种的侵染型为3~4,但严重程度较低。     

小麦慢病性的遗传育种研究进展

小麦白粉病和锈病是危害小麦生产的主要病害，培育抗病品种是防治小麦白粉病和锈病最经济有效且环保的方法。慢病性通过成株期延迟病菌的侵染、生长和繁殖而表现出中等抗性．较小种专化抗性持久稳定。小麦慢锈性常由2～4个基因共同作用，慢务锈和慢叶锈分别由Yr和Lr基因复合系统（Yr或Lr基因与几个加性慢病基因互作）控制；慢白粉性表现为明显的数量性状特性，在小麦染色体中，有14对染色体与慢白粉性有关。慢病性的鉴定方法和指标尚无定论。一般认为．病程曲线下面积（AUDPC）较为可靠，而倒二叶严重度可作为简易指标。CIMMYT所采用的旨在聚合微效基因以提高小麦对锈病和白粉病的持久抗性的方法值得借鉴。     

70份小麦品种(系)抗条锈病基因推导及检测

为了给小麦品种的合理布局和小麦条锈病防控提供参考信息,选用我国当前流行的条锈菌混合小种对70份小麦品种(系)进行成株期抗条锈性鉴定,利用基因推导的方法对供试品种(系)所含的基因进行分析,结合系谱信息,并采用分子标记进行已知抗病基因验证。结果表明,对条锈菌混合小种(CYR34、CYR33、CYR32、CYR31、CYR30、CYR29、CYR17和Su-1)表现免疫和近免疫的品种(系)有24份,占供试品种(系)的34.29%;表现高抗和中抗的品种(系)有17份,占24.29%。说明供试小麦品种(系)对当前流行条锈菌混合小种具有良好的成株期抗性,可用于品种布局。基因推导分析结果表明,供试小麦品种(系)中18份携带抗条锈病基因 Yr21,20份含 Yr3,11份含 Yr1,8份含 Yr5,3份含YrSD, 3份含 Yr32,6份含 Yr10,1份(烟836)含有YrSu,1份(金禾9123)含有 Yr26。分子标记检测结果表明,供试小麦品种(系)携带的抗性基因分别为 Yr5(11份)、 Yr9(2份)、 Yr10(9份)、 Yr15(1份)和 Yr26(4份)。由于遗传背景和遗传距离等因素,分子标记检测和基因推导结果不完全一致。     

ICARDA小麦种质抗条锈资源筛选和抗病基因分析

为给中国小麦抗条锈病育种筛选有效抗源,对203份来自ICARDA的小麦种质,利用杨凌人工病圃和天水、江油自然诱发病圃进行成株期条锈病抗性鉴定,利用条锈菌当前流行小种条中32(CYR32)和条中34(CYR34)在温室进行苗期分小种鉴定,利用 Yr5、 Yr9、 Yr10、 Yr15、 Yr17、 Yr18、 Yr26等抗条锈病基因已开发的分子标记进行基因检测。结果表明,203份材料中107份具有稳定的成株期抗性,31份苗期表现为专化抗性。从这些具有稳定抗病性的材料中,检测到抗条锈病基因 Yr9(51份)、 Yr10(2份)、 Yr17(30份)和 Yr18(56份),未检测到 Yr5、 Yr15、 Yr26;有12份抗条锈表现良好的材料未检测到任何基因,推测其可能携带未开发分子标记的已知基因或新基因。因此,这107份具有稳定抗性的材料可用于中国小麦抗条锈病育种,其中12份可能含有未知基因的材料有待进一步的遗传研究。     

153份四川小麦主推品种和后备品系抗病基因的分子检测

为了解四川现有主栽小麦品种的抗病现状,发现并推广多抗性小麦品种,选用四川省153份小麦主要推广品种和后备品系,采用条锈菌接种诱发鉴定的方法于2018—2019和2019—2020年度进行条锈病成株期抗性鉴定与分析,同时利用已知抗病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26、Pm21和Fhb1的分子标记分别对其进行抗条锈病、赤霉病和白粉病基因检测。结果显示,在153份供试小麦材料的条锈病成株期抗性鉴定中,两年度均表现为抗病的材料有122份,占供试材料的79.7%。分子标记检测结果表明,可能携带抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18和Yr26的小麦材料分别有12、25、77、12、4和90份,分别占供试材料的7.8%、16.3%、50.3%、7.8%、2.6%和58.8%;可能携带抗白粉病基因Pm21的小麦材料有40份,占供试材料的26.1%;可能携带抗赤霉病基因Fhb1的小麦材料有12份,占供试材料的7.8%;有15份抗病材料未检测到本研究所测基因。     

小麦四个多效抗病基因的分子检测

锈病和白粉病是小麦的主要病害,目前小麦中已发现的多效抗病基因有四个,包括 Lr34/ Yr18/ Pm38/ Sr57、 Lr27/ Yr30/ Sr2、 Lr46/ Yr29/ Pm39/ Sr58和 Lr67/ Yr46/ Pm46/ Sr55,这些基因在我国的利用程度不高。为了明确这4个多效抗病基因用于育种的情况,本研究对来自世界各国的367个小麦品种(系)进行了分子标记检测。在所有检测的材料中,有174份材料至少携带1个多效抗病基因,其中携带 Lr34的有23份,携带 Sr2的有12份,携带 Lr46的有138份,携带 Lr67的仅有对照品种;有8份材料携带2个基因,分别是郑麦9023、西农1376、德抗961、Pavon76、TX03A0148、lasen、MV LAURA和Mason/Jagger;仅有Aca 801携带3个基因。     

305份国内外小麦种质条锈病与白粉病抗性鉴定与评价

为获得抗病小麦种质以促进其在育种上的应用,利用与抗条锈病基因和抗白粉病基因紧密连锁或共分离的分子标记对国内外的305份小麦种质进行检测。结果显示,携带 Yr10、 Yr15、 Yr18、 Yr26、 Yr46、 Pm8、 Pm21和 Pm34基因的材料分别为5、10、23、0、4、100、1、95份,占比依次为1.63%、3.28%、7.54%、0、1.31%、32.79%、0.33%、31.15%。携带上述抗性基因且表现出中抗水平以上的材料分别依次有2、3、7、0、3、59、1、62个,还有部分表现抗病的种质未检测到以上8个基因,其抗性可能由其他基因控制。本研究中没有一个种质材料同时携带两个多效抗病基因 Yr18和 Yr46,但 Yr18和 Yr46分别通过与 Yr10、 Pm8和 Pm34等抗病基因的组合,极大提高了品种的综合抗病能力,如CA0548( Yr18+ Yr10)、川麦42( Yr46+ Pm34)、Fr03717( Yr18+ Pm34)、鄂恩5号( Yr46+ Pm8),以上材料对条锈病和白粉病均具备中抗以上的抗性。因此,以后要充分发挥多效抗性基因的优势并培育兼抗性小麦品种。     

土耳其小麦种质条锈病抗性评价和抗病基因分析

为鉴定177份土耳其小麦种质对中国当前条锈菌流行小种的抗病性水平,分析其条锈病抗性基因的存在情况,在杨凌人工诱发病圃（CYR32、CYR33、CYR34）及江油和天水自然诱发病圃对供试材料进行了成株期条锈病抗性鉴定,选用小麦条锈菌致病型PST-Lab.1、PST-Lab.2、PST-V26.1在温室进行苗期分小种抗病鉴定,利用 Yr5、 Yr7、 Yr9、 Yr10、 Yr15、 Yr17、 Yr18、 Yr26、 Yr29、 Yr30、 Yr32、 Yr36、 Yr46、 Yr76、和 Yr81共15个条锈病抗性基因的分子标记进行分子检测筛查。结果表明,全生育期抗病材料有10份,其中7份由已知基因介导,3份未检测到已知基因;对部分致病型失去抗性的全生育期抗病材料有40份,其中36份由已知基因介导,4份未检测到已知基因;成株期抗病材料有47份,其中37份由已知基因介导,10份未检测到任何已知基因。初步明确了供试土耳其小麦种质的条锈病抗性水平和可能携带的抗病基因,17份可能含有未知新基因的材料有待进一步研究分析。     

小麦抗条锈基因Yr1和Yr2分子检测体系研究

为建立小麦抗条锈病基因分子检测体系,分别以Yr1和Yr2紧密连锁的标记为检测标记,以Sull-1、CYR29、CYR32、CYR33和V26/CM42为小麦条锈菌鉴别菌株,构建Yr1和Yr2分子检测体系,并对181份小麦高代系材料进行了抗病鉴定和Yr1和Yr2基因分析。结果表明,gwm372和gwm382可作为Yr1的检测标记;wmc364可作为Yr2的检测标记;5个鉴别菌株对Yr1和Yr2具有较好的区分能力。Yr1和Yr2基因在181份小麦高代系材料中比例较低,表明这两个基因在我国小麦抗病育种过程中丢失严重。     

粗山羊草苗期抗叶锈性离体鉴定及抗叶锈基因推导

为明确来自加拿大的17份粗山羊草含有的苗期抗叶锈病基因,选用15个小麦叶锈菌菌株和42个小麦叶锈病近等基因系,采用苗期离体叶片对其抗叶锈性进行鉴定和抗叶锈基因推导。结果表明,17份粗山羊草材料中,30942对15个菌株均表现免疫,30941对13个菌株表现免疫,说明这两个材料抗锈谱广,含有效的抗叶锈基因。经基因推导,这些粗山羊草材料中可能含有Lr1、LrB、Lr2b、Lr18、Lr21、Lr32、Lr33及未知抗叶锈基因。     

中国小麦主栽品种抗条锈性评价与基因分析

为给全国小麦条锈病大区流行的预测预报和综合防控提供数据支持,在陕西杨凌设置当前流行小种CYR32和CYR33的混合病圃,在甘肃天水设置自然发病圃,对74个主栽小麦品种进行连续两年成株期抗病性鉴定,同时对其进行苗期室内分小种(CYR32和CYR33)和田间自然发病状态下的鉴定;分别选用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等7个已知抗条锈病基因的分子标记进行基因检测。抗病鉴定结果显示,参试的74个小麦主栽品种中,无全生育期抗病品种,4个成株期抗病品种,10个在杨凌成株期抗病的品种在天水自然小种圃中有不同程度的感病;分子检测结果显示,参试小麦品种中24个品种含Yr9,4个品种带有Yr17,5个品种带有Yr26,未发现含Yr5、Yr10、Yr15和Yr18的小麦品种。这一结果表明,当前我国大面积种植的小麦品种抗条锈病水平整体较低,且抗病基因较单一,存在小麦条锈病在条件适宜时大面积流行的风险,必须进一步加强病害预警预报。     

2011年西藏地区小麦条锈菌生理小种群体结构分析

为了解西藏地区小麦条锈菌生理小种群体结构,2011年对采自西藏地区的130份小麦条锈菌标样进行鉴定并进行了群体结构分析。结果表明,西藏地区小麦条锈菌群体结构复杂,小种类型丰富;共监测到26个小种(类型),分别是CYR17、CYR18、CYR19、CYR20、CYR26、Lov10-2、Lov10-3、Lov10-14、Lov10-15、Lov13-4、CYR31、CYR32、HY-6、HY-13、CYR33、Su11-1、Su11-2、Su11-3、Su11-4、Su11-5、Su11-6、Su11-8、Su11-10、Su11-25、Su11-35、Su11-45。其中,CYR32频率最高,达到31.54%;其次为CYR33,频率为28.46%;跟随其后的Su11-1和Su11-4频率均为6.15%。这4个小种为西藏地区优势小种,是当前西藏地区抗条锈病育种的主要考虑对象。其他小种(类型)频率均低于5%。毒力频率分析表明,Yr1、Yr3、Yr6、Yr9、YrA等抗性基因在西藏地区已经失效。