利用SNP芯片和BSA分析规模化定位小麦抗白粉病基因

规模化定位小麦品种携带的抗白粉病基因对于抗病性种质创新和新品种选育具有重要的意义。本研究采用Illumina Infinium iSelect 90k SNP芯片结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对36个河南省小麦新品系携带的抗白粉病基因进行了定位。SNP芯片检测表明,在24个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到一个明显富集的SNP峰,表明其可能携带单一主效抗白粉病基因;在其他12个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到多个SNP峰,推测其可能含多个抗白粉病基因。有26个小麦品系在2AL染色体上检测到的SNP数目最多,推测其携带位于2AL染色体上的Pm4b抗白粉病基因。开发出与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记Xwggc116,可用于这些小麦品系中抗白粉病基因的分子检测。研究结果表明高通量SNP分析技术平台可以用来规模化定位小麦品种中的抗白粉病基因,明确了河南省抗白粉病小麦品系中携带Pm2、Pm4b、Pm21和新1BL/1RS易位等有限的抗白粉病基因,抗病基因资源非常狭窄,亟需引进新的多样化抗病基因资源,拓宽遗传基础,培育抗病小麦新品种。     

小麦抗白粉病基因定位及分子标记辅助育种综述

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一。使用分子标记技术对抗白粉病基因进行定位,并进行标记辅助育种是防治该病的十分经济、有效的措施。到目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因33个,其中22个基因位点的28个抗白粉病基因找到了与之紧密连锁的分子标记,其中一些已经应用到标记辅助育种中。此文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源及其分子标记辅助育种研究现状进行了综述,针对存在的问题提出了解决的方法。     

小麦遗传资源抗白粉病基因的STS标记检测

从小麦中筛选抗白粉病基因,为小麦抗病育种提供抗病亲本,为育种后代抗病基因鉴定提供理论依据和技术支撑。以河北省保存的65份小麦遗传资源为材料,利用STS标记技术,对其所携带的抗白粉病基因进行检测。结果表明:检测出携带Pm21、Pm4a和csLV34抗白粉病基因的品种各一个,分别为金禾7178、河农7069和秋麦。这些资源可以作为抗病亲本在小麦抗白粉病育种中利用。     

科技与产品

<正>我国科学家新发明一种小麦抗白粉病基因分子标记引物近日,中科院成都生物研究所"一种小麦抗白粉病基因分子标记引物及其用途"获国家知识产权局发明专利。小麦是世界上重要的粮食作物。小麦白粉病是由专性寄生菌所引起的世界性主要病害,严重时能导致小麦减产50%     

小麦新种质N95175抗白粉病基因的染色体定位

白粉病是影响小麦生产的病害之一。小麦种质N95175对小麦白粉病免疫,为了定位它所携带的抗白粉病基因的染色体位置,对其苗期白粉病抗性进行了遗传分析。4个感白粉病普通小麦品种与N95175杂交,F1对白粉病均表现高抗,F2抗感分离比例均符合期望比例3 1;21个感白粉病普通小麦缺(单)体系与N95175杂交,F1对白粉病均表现高抗,F2白粉病抗感比例除阿勃6AN×N95175组合偏离期望比例3 1外,其余组合均符合期望比例3 1。结果表明,N95175苗期白粉病抗性由位于小麦6A染色体上的1对完全显性基因控制。     

小麦白粉病抗病基因分子标记开发及应用研究进展

选育和利用抗病品种是防治白粉病最经济、有效、安全的措施,优异抗白粉病基因资源的挖掘及其紧密连锁分子标记的开发是开展抗白粉病分子标记育种的基础。目前,国内外已命名了分布于16条染色体上的39个位点共55个白粉病抗病基因,其中30个已开发出分子标记,另外还发现数个与成株期抗性相关的数量性状位点。本文综述了国内外小麦白粉病抗病基因的定位、来源、分子标记开发、克隆,以及白粉病抗病基因的分子标记育种的最新研究进展,并分析了当前小麦抗白粉病育种存在的主要问题及解决建议。     

兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质的创制与鉴定

TaLTP5是从小麦中分离到的一个脂质转移蛋白编码基因。利用基因枪介导法将TaLTP5表达载体pA25-TaLTP5转入抗白粉病的小麦品种扬麦18 (含抗白粉病基因Pm21)中, 旨在选育兼抗全蚀病和白粉病的小麦新种质。对转基因小麦T₀~T₃代植株中引入TaLTP5基因进行分子检测和抗病性鉴定。PCR检测、Southern杂交分析结果表明, 外源TaLTP5基因已转入、整合到3个转基因小麦株系的基因组中, 并能稳定遗传; 荧光定量RT-PCR的分析以及全蚀病菌的接种与鉴定结果表明, 与受体小麦扬麦18相比, 这3个转基因小麦株系中TaLTP5表达量显著提高, 其对全蚀病的抗性也明显增强。对3个转基因株系的Pm21分子标记和白粉病抗性鉴定表明, 外源TaLTP5基因的导入没有影响受体小麦对白粉病抗性, 说明这些转基因株系为兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质。     

小麦种质N9659抗白粉病基因SSR标记研究

采用SSR技术对含有野生二粒小麦AS846抗白粉病基因的N9659进行了分子标记研究。用高感小麦白粉病的普通小麦品种陕160与N9659杂交,F1表现高抗,F2苗期抗病和感病植株的分离比例符合3∶1,表明N9659苗期白粉病抗性由1对完全显性基因控制;采用208对小麦SSR引物对"陕160×N9659"F2抗感池分析,筛选出3个在抗感池间存在多态性引物WMS67,WMS408和WMS604;经分离群体验证,该抗病基因与小麦染色体5B上的微卫星位点Xgwm67,Xgwm408和Xgwm604连锁,遗传距离分别为6.7,9.0和17.3 cM,该抗病基因可能来源于母本即野生二粒AS846,此基因不同于已有抗白粉病基因,可能为新基因。     

十年来小麦抗白粉病基因资源的抗性变化及抗源的利用策略

１９８３年以来，小麦抗白粉病基因资源的抗性鉴定表明，包含二个或二个以上基因联合及多基因抗源的抗性一直表现强而稳定；而单基因抗源抗性容易丧失；包含Ｐｍ８抗病基因的抗源及其衍生种在近几年丧失抗性。我国小麦白粉病抗源单一化是导致小麦白粉病流行及日趋严重的主要原因。当前采用多基因、多源化新抗源是克服抗源单一的主要措施。进一步加强微效、多基因抗源的发掘和利用，把主效基因和微效基因结合起来，以维持抗性的持久和稳定。     

小麦地方品种小白冬麦抗白粉病基因分子标记

小麦农家品种小白冬麦对小麦白粉病具有良好抗性,对病原菌拥有较广的抗谱,并与其他已知抗白粉病基因的抗谱不同,遗传分析证实小白冬麦的苗期抗性由一个隐性抗白粉病基因控制。为了寻找与小白冬麦所携带抗白粉病基因连锁的分子标记,采用小白冬麦和感病品种Chancellor(CC)正反交组合,在2个F₂群体125和107个单株上进行验证。结果显示,抗白粉病基因mlxbd与引物Xgwm577、Xgwm1267等紧密连锁,通过中国春及其第7部分同源群缺体-四体系,双端体系和缺失系将其定位在7B染色体长臂末端区域(7BL-10,Bin 0.78~1.00), 利用与mlxbd最近的引物Xgwm577扩增23个含有已知抗白粉病基因的小麦品种,检测发现这个引物不能单独用于分子标记辅助选择育种。     

两个抗小麦白粉病新基因的遗传分析与染色体定位

YU25是从八倍体小偃麦TAI7047与小麦栽培品种川麦107杂交后代中选育出的对白粉病免疫的小麦育种新材料。以感白粉病小麦品种MY11与YU25杂交和回交的后代F₁、F₂、BC₁F₁和BC₂F₁为材料,采用四川省当前流行的小麦白粉病优势生理小种人工接种,对YU25的白粉病抗性进行了遗传分析。结果表明,YU25含有2对表现免疫反应和高抗反应的显性抗病基因,暂命名为PmE(免疫)和PmYU25(高抗)。用294对小麦微卫星引物和221个F₂植株,对这2个基因进行连锁分析,发现小麦微卫星标记Xgwm-297-7B与PmE基因的遗传距离为13.0 cM,而Xgwm-210-2D与PmYU25基因的遗传距离为16.6 cM,因此将PmE和PmYU25分别定位在7BS和2DL上。根据系谱和基因位点分析,推断PmE和PmYU25均为起源于中间偃麦草、不同于已知的抗小麦白粉病基因的2个新基因。小麦育种新材料YU25含有可能来源于小麦-中间偃麦草的染色体多重易位,其细胞学基础和在实际育种中的应用值得进一步研究。     

小麦抗条锈病基因来源及染色体定位的研究进展

条锈病是小麦生产的重要病害之一,选育抗病品种是防治该病最为经济、安全和有效的途径。由于小麦条锈菌具有高度变异性且抗源的单一化,抗病品种抗性很容易丧失。因此,不断发掘新的抗条锈病基因资源,扩大抗源选择利用范围,对中国小麦抗病育种工作极为重要。本研究对已命名的57个条锈病基因进行了总结分析,着重介绍了源于小麦一级、二级和三级基因源的各个抗条锈病基因的来源及其在染色体上的分布,并对条锈病抗源利用方面进行了分析及展望。     

3个受白粉菌诱导的小麦抗病相关基因的表达分析

小麦白粉病是小麦生产上的重要病害。研究小麦抗白粉病的分子机理,利用抗病基因是控制小麦白粉病的有效途径。此研究根据前期白粉菌诱导后获得的可能与农家小麦品种红蚰麦抗病相关序列的分析结果,合成了几丁质酶,交替氧化酶（Alternative oxidase,AOX）以及MAP激酶（促分裂素原活化蛋白激酶mitogen-activated protein kinases）类似物3个基因的定量PCR引物,实时分析了在白粉菌诱导条件下‘红蚰麦×豫麦13’的F3代纯合抗病植株与感病植株两种互作组合中3个基因的时空表达模式,该研究为揭示‘红蚰麦’抗白粉菌的分子机理提供了依据。     

河南小麦新育成品种(系)白粉病抗性鉴定与分子标记检测

利用华北地区流行的白粉菌菌株E09和E20,分别对河南省小麦新品种(系)区域和预备试验参试材料908份(2009—2013年度)和412份(2009—2012年度)进行苗期白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm2、Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测相关抗病基因的分布。结果显示,抗E09的材料占21.9%(199/908),抗E20的材料占9.5%(39/412),同时抗E09和E20的材料仅占3.6%(15/412)。在908份供试材料中,580份含有1BL/1RS,占63.9%,含Pm8或新的1RS来源抗白粉病基因;另有2份材料含6AL/6VS来源广谱抗白粉病基因Pm21,8份可能携带Pm2,2份可能含有Pm4a;有6份材料可能含有多个抗白粉病基因。表明河南省近年育成的小麦新品种(系)依然含有对我国白粉菌菌系有效的抗白粉病基因,但抗源遗传基础较窄,部分已经或正在丧失抗性,应加快引进和利用新的多样化抗病基因资源。     

小麦多基因聚合体YW243的改良与利用

YW243是兼抗白粉、黄矮、三锈5种病害的普通小麦新种质。将其与农艺性状优良的丰产品种进行回交转育，选育出丰产、抗病的小麦新品系CB031、CB032、CB034和CB035。对这些新品系与YW243及回交亲本的抗性、品质、丰产性进行鉴定、比较分析，并用分子标记解析它们抗病性的遗传基础及其决定品质的高分子量麦谷蛋白亚基组成。结果表明，CB031是抗白粉病高产小麦新品系，至少含抗白粉病基因Pm2+6和高分子量麦谷蛋白亚基1, 7+9, 2+12；CB032和 CB034均为白粉病、条锈病免疫的小麦新品系，CB032至少含抗白粉病基因Pm2+Pm4+Pm21、抗条锈病基因YrX 4个基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 2+12；CB034至少含Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 5+10；CB035为免疫白粉病的优质小麦新品系，至少含Pm2+6+Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+8, 2+12。CB031、CB032、CB034和CB035的穗粒性状、千粒重和秆高等农艺性状均较YW243有所改善。YW243是一个优良性状易于遗传、不良性状易于改造的育种亲本，有良好的应用前景。     

小麦抗白粉病基因的定位及其在育种中的应用研究进展

（四川农业大学植物遗传育种省级重点实验室,四川雅安 625014）     

鲁麦21慢白粉病抗性基因数目和遗传力分析

以多年鉴定具有慢白粉抗性的小麦品种鲁麦21和感白粉病品种京双16及其杂交组合F_2:3和F_2:4代株系200个为材料, 于2005—2007年连续2个生长季, 在北京和安阳两地分别进行田间病害鉴定, 并采用质量性状和数量性状2种分析方法估算鲁麦21的慢病基因数目和遗传力。结果表明, 在这2个群体中至少存在4对抗性基因, 其广义遗传力为0.53~0.78。由于出现超亲分离, 因此推测京双16可能贡献1对微效抗病基因, 而鲁麦21至少含有3对慢白粉病抗性基因。     

Possible New Genes for Resistance to Powdery Mildew, Septoria Glume Blotch and Leaf Rust of Wheat

An Ethiopian wheat collection consisting of 293 tetraploid and hexaploid entries was investigated for resistance to powdery mildew, Septoria glume blotch, and leaf rust with the aim of finding probable new genes for resistance to these diseases. Seedlings were screened with isolates of these diseases in the greenhouse or growth chamber. The material was also scored for field resistance to powdery mildew after the fifth leaf stale. The diversity of the reaction types to powdery mildew and Septoria glume blotch was estimated by the Shannon-Weaver diversity index. Thirty-nine entries (13%) of the collection were resistant to moderately resistant co the mildew isolates, 14S-77 and 46—77, that had: a combined virulence spectrum effective against nine identified genes for resistance to powdery mildew. One hundred and et till TV-tour entries (63 %) of the collection showed field resistance to mildew. One hundred and eighty-one entries (62 %) of the collection were at least moderately resistant in an aggressive isolate of Sartorial nodorum. Resistance to a race of leaf rust was detected in one hundred and sixty-eight entries or 58.% of the collection. Generally, resistance to these diseases is concentrated in Central and Southern Ethiopia. The different reaction types of the resistant entries to these diseases and the high estimates of diversity for reaction types indicated the presence of many different probable new genes and genetic backgrounds for resistance to these diseases.     

12个小麦品种(系)白粉病抗性的遗传分析

利用17个不同来源和毒力的白粉菌菌株对12个小麦品种(系)进行苗期抗性鉴定和抗病性遗传分析,同时利用Pm2和Pm8基因的特异分子标记检测了相应基因。供试的12个品种至少能够抗11个白粉菌菌株。用E09、E20和Bg2菌株接种F₂群体,抗感植株分离比例和适合性测验证明这12个品种对不同白粉菌菌株的抗性均受1对显性基因控制。抗谱分析和基因紧密连锁分子标记(Xcfd81)分析表明良星66很可能含有Pm2或其等位基因。ω-黑麦碱基因(1RS染色体)和Glu-B1基因(1BS染色体)特异分子标记分析结果证明,山农20和郑麦9962含有T1BL·1RS易位染色体,即可能携带Pm8基因。由于Pm8基因对大多数菌株表现感病,所以这2个品种除Pm8外,还具有其他抗病基因。偃展4110与天民668对参试菌株的反应型表现一致,其他材料对不同菌株的反应型表现不同。