野生二粒小麦导入普通小麦抗白粉病基因MlWE27的鉴定和分子标记

由白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritci)引起的小麦白粉病是严重影响小麦安全生产的主要病害之一.本研究将来自以色列的野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)WE27的坏白粉病基因通过杂交和连续回交,导入普通小麦遗传背景中,育成高抗白粉病小麦新品系3D256(其系谱为燕大1817/WE27//农大015/3/941,F6).将3D256和高感小麦白粉病的普通小麦品系薛早配制杂交组合,对其F_1、F_2分离群体和F_3 家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析.结果表明,3D256携带抗白粉病显性单基因,暂命名为MlWE27.利用集群分离分析法(RSA)和分子标记分析,发现3个SSR标记(Xwmc243、Xwmc 154和Xbarc318)、1个EST-SSR标记(Xdp357)、1个AFLP转化的SCAR标记(XCAUG1)和1个RFLP探针转化的STS标记(XWG516-1)与抗白粉病基因MlWE27连锁,在连锁图上的顺序为Xdp357-Mlwe27-XCAUG1-XWG516-1-Xwmc243-Xwmc154-Xbarc318.利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将抗白粉病基因MlWE27定位于染色体2B短臂的末端Bin0.84-1.00上.这一普通小麦抗白粉病种质资源的创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础.     

含抗白粉病新基因普通小麦-黑麦1R二体异附加系的遗传学鉴定

黑麦（Secale cereale）含有丰富的优良基因,在小麦遗传改良中具有重要利用价值。为了鉴定普通小麦（Triticum aestivum）与奥地利黑麦杂交后代选育的抗白粉病品系N9436-1的黑麦遗传物质,对其进行了细胞学、基因组原位杂交、Giemsa-C分带、SCAR（sequence characterized amplified region）标记以及酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)分析。结果表明,N9436-1形态学和细胞学稳定,2n=44=22Ⅱ,对白粉病免疫,携带奥地利黑麦的多小穗性状。以奥地利黑麦总基因组DNA为探针的原位杂交结果及Giemsa C-分带显示,N9436-1含有2条奥地利黑麦的1R染色体, SCAR标记鉴定及A-PAGE分析进一步证实N9436-1携带有黑麦遗传物质,表明N9436-1携带的抗白粉病基因不同于Pm8和Pm17,是新的抗白粉病基因,可作为白粉病抗源用于小麦抗病育种。     

建国以来黑龙江省春小麦抗白粉病基因检测及其组成分析

为了解黑龙江省春小麦抗白粉病基因的组成及分布规律,本研究利用已开发的Pm2、Pm3b、Pm4、Pm8、Pm13和Pm21抗白粉病基因分子标记对黑龙江省推广的123份小麦品种进行了检测和分析。结果表明,在123份小麦品种中分布4种抗白粉病基因,其中Pm2、Pm3和Pm13分布频率较高,分别为95.1%、95.1%和94.3%,Pm8分布频率较低,仅为0.01%,且不存在抗白粉病基因Pm4和Pm21;黑龙江省春小麦抗白粉病基因组合共有7种类型,其中Pm2/Pm3b/Pm13类型所占比例最高,为88.6%,其次为Pm2/Pm3b、Pm2/Pm13和Pm3b/Pm13,所占比例分别为3.3%、2.4%和2.4%,Pm2和Pm2/Pm3b/Pm8/Pm13所占比例最低,为0.8%。本试验结果明确了建国后黑龙江省春小麦品种抗白粉病基因的组成和分布频率,为高效开展小麦抗白粉病育种提供了一定的理论依据。     

小麦抗白粉病分子育种研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一,应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病主效基因有38个,其中有41个基因位点的57个抗白粉病基因被标记和作图。本文详细叙述了小麦抗白粉病基因的来源、抗病基因利用及其分子标记研究现状,介绍了国内外分子育种研究最新进展,旨在为我国抗小麦白粉病分子育种提供参考。     

小麦农家品种‘红蚰子’苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析

白粉病是小麦的重要病害之一,优异抗病种质的鉴定和利用是控制该病害的有效措施。当前,我国小麦生产中的多数栽培品种和品系对白粉病表现为感病,可利用的优异抗性基因为数不多,因此,很有必要发掘新的有效抗源和抗性基因。我国小麦农家品种‘红蚰子’(京2350)苗期对国内38个小麦白粉病原菌菌株中的34个表现为高抗至免疫,且成株期对石家庄地区的田间混合白粉病原菌表现为免疫或近免疫。为了进一步研究‘红蚰子’抗白粉病遗传特点,发掘并利用其中的优异抗白粉病基因,本研究利用白粉菌E09菌株,分别对‘红蚰子’与感病亲本‘铭贤169’和‘辉县红’组合各自的F_1、F_2后代植株和F_(2:3)株系,进行苗期抗性鉴定和抗性遗传分析。结果表明,‘红蚰子’与‘铭贤169’和‘辉县红’组合的所有F_1均感病,各自F_2后代植株中抗病植株与感病植株的比例均符合1∶3分离比,且各自F_(2:3)株系中纯合抗病株系∶杂合株系∶纯合感病株系的比例均符合1∶2∶1的比例。因此,‘红蚰子’对E09菌株的抗性由1对隐性基因控制,暂时命名为PmHYZ。‘红蚰子’是我国农家品种中优异的白粉病抗源,研究并发掘其中的抗性基因,将为其在抗病育种中的有效利用奠定基础。     

中国春-苏麦3号7A代换系抗赤霉病基因的RAPD分析

小麦赤霉病是长江中下游地区小麦的主要病害.应用抗病品种是防治赤霉病最经济有效的措施.但长期以来,抗赤育种进展缓慢,其重要原因之一就是抗赤性遗传机制复杂和缺乏抗性选择的可靠指标.分子生物学的飞速发展为遗传育种工作提供了新的遗传标记和研究方法.本研究利用RAPD方法对中国春-苏麦3号7A代换系、中国春和苏麦3号进行分析,以期找到抗感材料间多态性DNA扩增片段,从而为苏麦3号7A染色体带有抗赤基因提供分子证据,并以此为标记,建立小麦抗赤霉病分子育种技术体系.     

普通小麦抗条锈新种质-WT212抗性基因的RAPD标记*

在小麦抗锈病育种中,若利用DNA分子标记辅助选择,可突破传统上利用侵染后表型进行选择的方法,不受环境条件和育种材料中基因背景的影响,可对小麦种质资源及杂种后代中的抗锈病基因进行准确而快速地选择,加快育种的进程（牛永春等,1998）.本实验对高抗条锈流行小种条31号、32号及水源11-6的普通小麦抗条锈新种质-WT212抗性基因进行了初步的RAPD分析,以期确定其抗性基因的来源、类型和差异,为抗条锈新抗源基因在小麦抗病育种及抗条锈分子标记辅助选择中的利用及新抗性基因的分离与转化提供基本资料.     

田间鉴定结合分子标记筛选葡萄抗白粉病材料

为明确葡萄白粉病田间鉴定适宜条件,并筛选有效的葡萄抗白粉病分子标记探针,选取8个栽培葡萄品种(秋红宝、早黑宝、晚黑宝、无核翠宝、丽红宝、晶红宝、夏黑、克瑞森无核)与2个野生葡萄品种(北冰红和河津-1)为试材,设置不同温度梯度(4、20、24、28、32、36℃),采用针刺注射法对葡萄叶片进行白粉病菌人工活体侵染,琼脂玻片法对白粉病菌孢子进行萌发培养,观测其萌发及侵染动态,并将田间自然鉴定和苗期分子标记(葡萄抗白粉病RAPD标记OPW02-1756、SCAR标记SCO11-914)辅助选择技术相结合,对10个葡萄品种进行白粉病抗性鉴定分级及比对分析。结果表明,葡萄白粉病菌孢子萌发的较适宜温度为32℃;在各参试葡萄品种中,北冰红和河津-1为高抗品种(HR),秋红宝和晚黑宝为高感品种(HS),其他为中抗品种(MR);葡萄抗白粉病RAPD标记OPW02-1756适用于秋红宝、早黑宝、晚黑宝、晶红宝、丽红宝、无核翠宝、夏黑、克瑞森无核和河津-1的抗白粉病检测,不适用于北冰红;葡萄抗白粉病SCAR标记SCO11-914适用于北冰红和河津-1的抗白粉病检测,不适用于秋红宝、早黑宝、晚黑宝、晶红宝、丽红宝、无核翠宝、夏黑、克瑞森无核;而二者均适用于检测河津-1。本研究结果为葡萄抗白粉病育种和杂种鉴定提供了一定的材料基础和理论依据。     

多抗小麦新品种扬辐麦5号的选育

为控制小麦黄花叶病及白粉病的危害,培育高产、多抗小麦新品种,以携带Pm4a抗白粉病基因高产小麦品种扬麦11为轮回亲本,以辐射诱变抗黄花叶病种质扬辐麦9311为供体亲本,通过回交转育方法,经辐射诱变和多年多点鉴定选择,育成高抗小麦黄花叶病、兼抗白粉病小麦新品种扬辐麦5号,2011年通过安徽省审定。该品种产量高,安徽省淮南麦区区域试验和生产试验较对照增产显著,小麦黄花叶病抗性达到高抗水平,抗白粉病,中抗纹枯病,品质指标达弱筋小麦标准,适合在长江中下游麦区种植。     

施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响

以抗/感白粉病的南农99-18/苏麦3号为试验材料,研究外源硅对接种白粉病后小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性和叶片硅微域分布的影响,以探讨外源硅增强小麦抗白粉病的作用机理。结果表明,在不接病原菌时,施硅与否对抗/感病品种的PAL、PPO、β-1,3葡聚糖酶活性和感病品种的几丁质酶活性无显著性影响,但施硅可显著地提高抗病品种的几丁质酶活性;接种病原菌后,抗/感品种小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、PAL和PPO活性均显著提高,而施硅处理显著地提高了感病品种的这四种酶活性和抗病品种的几丁质酶与β-1,3葡聚糖酶活性,但施硅处理对于抗病品种的PAL和PPO活性影响不显著。同时,施硅处理下,叶片硅元素相对重量都有不同程度提高,并有向刺状体基部和维管束组织富集趋势;接种病原菌后,叶片硅元素明显向病原菌侵染位点聚集,尤其有外源硅供给条件下,这种富集效应尤为显著。这意味着,硅不仅通过调节植株体内与抗病性密切相关的酶活性,而且同时可通过在侵染位点的淀积而构建了防病原菌侵入的"物理或机械屏障",以达到增强小麦的抗病性,从而抑制小麦白粉病病害发展。     

基于因子分析-BP神经网络的小麦叶片白粉病反演模型

明确白粉病胁迫下小麦叶片受害程度并构建误差小、精度高的反演模型,是实现小麦白粉病遥感监测和精确防控的基础。基于大田小区小麦白粉病人工接种试验,采用高光谱仪测试不同白粉病危害程度下冬小麦叶片光谱反射率,利用常规光谱特征参数、比值指数和归一化指数及因子分析(factor analysis,FA)与BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)相结合的方法对小麦叶片白粉病严重度进行模型模拟并对模型拟合精度与适用性比较。结果表明:对小麦白粉病反应敏感的光谱波段为415、485~495、620~640 nm。常规光谱参数中表现较好的光谱植被指数和两波段比值及归一化植被指数的决定系数范围为0.6~0.8,均方根误差范围为8.5~11.5,其中,RI(670,855)、NDVI(680,880)、RGRcn和PSRI对白粉病反演精度及误差控制表现得相对较好。经过FA提取敏感波段的公共因子,进而利用BPNN算法进行模拟,较常规光谱参数有效提高了病情严重度的估算精度,各个测定时期模拟检验决定系数大于0.80,模型的检验均方根误差小于8.09,整个灌浆期反演模型检验的均方根误差和相对误差分别为7.84和7.56%,反演模型对小麦白粉病的整个病症期均具有很好的适用性。由此可得,基于FA-BPNN法所建立的反演模型精度高、误差小,对小麦白粉病病害时期兼容性好,研究结果对植物病害精确防控具有重要意义。     

地下部分隔对间作小麦养分吸收和白粉病发生的影响

通过根系分隔的盆栽试验,探讨了地下部分隔对小麦//蚕豆间作系统中小麦的养分吸收和白粉病发生的影响。结果表明:根系不分隔小麦的生物量和N、P、K吸收量均大于尼龙网分隔处理和根系完全分隔处理。根系分隔方式还影响了小麦白粉病的发生,小麦白粉病的发病率和发病指数均表现为根系不分隔(I)尼龙网分隔(M)完全分隔(P)。表明地下部的相互作用改善了小麦的生长,提高了小麦抗白粉病的能力。     

Powdery mildew resistance of Nordic spring wheat cultivars grown in Estonia

Abstract

A group of spring wheat cultivars originating from Sweden, Finland, Norway, Germany, and the Netherlands was analysed for powdery mildew resistance. Using functional molecular markers, two alleles of the major resistance gene Pm3 were detected among the cultivars under the study. One of the alleles, Pm3d, was detected in the resistant cultivars ‘Vinjett’, ‘SW Estrad’, and ‘Zebra’, and in ‘Tjalve’, a cultivar of earlier release susceptible to the local population of powdery mildew. The second allele of Pm3 detected in the analysed group of cultivars was the allele Pm3f, rarely used in Europe. It was identified in the resistant cultivars ‘Satu’, ‘Helle’, and in the moderatively resistant cultivar ‘Mahti’. Pm3f was found to be effective against the local population of powdery mildew in Estonia, while Pm3d provided no protective effect. Besides the Pm3d allele on chromosome 1A, monosomic analysis of the cultivar ‘Vinjett’,which is almost immune to powdery mildew, identified two additional loci on chromosomes 5D and 7D, respectively, presumably responsible for the high resistance in this cultivar. In contrast to the earlier cultivars, six recently released cultivars (‘Vinjett’, ‘SW Estrad’, ‘Zebra’, ‘Satu’, ‘Helle’, ‘Meri’) demonstrated a high resistance to the powdery mildew fungus Blumeria graminis DC. f. sp. tritici both in the field and seedling tests, showing that the genetic basis of powdery mildew resistance in Nordic spring wheat has been improved noticeably in the last ten years.     

大麦白粉病抗性的遗传分析与QTL定位

为探究大麦白粉病抗性遗传,定位其抗性QTL,本研究以抗病品种Gairdner和感病品种扬饲麦1号杂交F₁花药培养构建的DH群体及亲本为材料,对大麦白粉病抗性进行鉴定与遗传分析,并利用91对在亲本间多态性好的SSR标记构建了群体的遗传连锁图谱,采用Windows QTL IciMapping 4.0软件中的完备区间-加性模型对大麦白粉病抗性QTL进行定位。结果表明,DH群体各系间存在丰富的大麦白粉病抗性遗传变异。共检测到5个与大麦白粉病抗性相关的QTLs。其中3个时期均检测到qPM-2Ha位于Bmag0711-AWBMS56区间,可解释的表型变异为7.48%~12.50%;qPM-4Ha位于EBmac0906-HVM68区间,可解释的表型变异为23.07%~32.09%;2个时期均检测到qPM-2Hb位于Bmag0749-GBM1475区间,可解释的表型变异为6.22%~8.13%。qPM-2Ha、qPM-4Ha及qPM-2Hb白粉病抗性基因均来源于抗病亲本Gairdner, qPM-3Ha和qPM-4Hb白粉病抗性基因来源于感病亲本扬饲麦1号,qPM-2Hb和qPM-3Ha可能是2个新的大麦白粉病抗性QTLs位点。本研究结果为大麦白粉病抗性基因的发掘、精细定位、克隆及分子标记辅助选择育种奠定了基础。     

Identification of powdery mildew and leaf rust resistance genes in common wheat (Triticum aestivum L.). Wheat varieties from the Caucasus, Central and Inner Asia

225 wheat varieties from Kazakhstan, Mongolia and Russia were analysed for their resistance to powdery mildew and leaf rust diseases. A set of 11 different Blumeria graminis f. sp. tritici isolates was used to test for powdery mildew resistance and a set of 10 different Puccinia triticina isolates for leaf rust. 115 cultivars/lines were susceptible to powdery mildew and 32 cultivars/lines showed an intermediate resistance response. 21 cultivars/lines revealed the response pattern of individual resistance genes Pm1, Pm2, Pm3, pm5, Pm6, Pm8, Pm9, Pm17 and Pm22, respectively, therefrom three line showed a combination of two resistance genes and two varieties a combination of three genes. 50 cultivars/lines showed resistance to some specific isolates but an assignment to known resistance genes or gene combinations was not possible, whereas seven lines were completely resistant to all used isolates. The leaf rust test showed that 83 cultivars/lines were susceptible and 11 lines revealed intermediate resistance response. 62 cultivars/lines could be assumed to possess major resistance genes Lr1, Lr3, Lr10, Lr23 and Lr26, respectively, therefrom seven cultivars possessed a combination of two resistance genes. Lr3 was the most widespread resistance gene, occurring in 42 cultivars/lines. 13 lines were completely resistant to all used isolates, however, the response patterns of 56 cultivars/lines did not match to any known gene or gene combination. In 13 varieties the T1BL·1RS wheat-rye translocation could be identified, in five cultivars resistance gene Pm8 was suppressed.     

焦作小麦白粉病发生程度的气候预测方法

利用焦作市1980-2005年小麦白粉病发生程度资料和气候资料,采用次序统计量方法和Bayes判别准则,确定小麦白粉病等级与当地气候指标的定量关系,建立预测模型,得出模型中关键气象因子指标为:(1)前一年10月平均气温(T10)≥16.5℃;(2)当年3月气温(T3)≤9.5℃;(3)前一年8、9、10月降水量之和(R8+R9+R10)≤180mm;(4)当年3月降水量(R3)≥25mm。当模型中有3个或4个指标满足,则小麦当年可能发生重度白粉病;当没有或只有1个指标满足,则不会发生小麦白粉病。对1980-2005年该地区小麦白粉病发生状况进行模拟和预报,历史拟合率达73%以上,2006年和2007年延伸预测结果与实际一致。     

我国小麦农家品种和近缘种对白粉病的苗期抗性

由布氏白粉菌小麦专化型引起的白粉病是最重要的小麦叶部病害之一。抗性资源和抗性基因的发掘对控制该病害起了重要作用。小种专化抗性基因的抗性水平较高, 成为当前小麦生产上使用最为广泛的白粉病抗性基因。然而,这类抗性基因的广泛使用会导致菌系结构的改变, 并产生新的毒性小种。因此, 从大量小麦种质资源中鉴定新的、有效的白粉病抗性基因是一个长期的目标。为鉴定有效的白粉病抗源, 通过苗期接种国内流行白粉菌生理小种E09, 来评价258 份国内小麦农家品种和42 份小麦近缘种的抗性。结果表明, 有5份农家品种和20 份小麦近缘种对E09 表现免疫、近免疫或高抗。这25 份抗源被用来进一步接种另外5 个不同的国内生理小种E03、E05、E18、E20 和E23, 以推知它们所携带的未知抗性基因。通过与28 个已知白粉病抗性基因的抗谱进行比较发现, 这25 份小麦种质的抗性基因不同于Pm1a、Pm2、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm3f、Pm4a、Pm4b、Pm4c、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm9、Pm17、Pm19、Pm24、Pm28 和Pm33等21 个已知抗性基因, 但与Pm1c、Pm1e、Pm12、Pm13、Pm16、Pm20 和Pm21 等7 个已知抗性基因仍需要进一步的区分。鉴于这25 份抗源与上述7 个已知抗性基因载体的来源不尽相同, 因此, 这些抗源很可能携带有未知的抗白粉病新基因, 但还需用更多的白粉菌生理小种来鉴定。本研究旨在从小麦农家品种及其近缘种中发掘新的有效抗源, 从而为抗白粉病新基因的发掘和有效利用奠定基础。