黄淮南部麦区小麦赤霉病抗性鉴定及基因型分析

为丰富抗赤霉病育种亲本材料,连续2年采用土表接种法对762个黄淮南部麦区小麦品种(系)的赤霉病抗性进行鉴定,发现15个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,133个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用单小花滴注接种法对15个经土表接种鉴定为中抗小麦品种(系)以及2个多抗性基因聚合的种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系的赤霉病抗性进行鉴定,发现10个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,10个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用与抗赤霉病基因 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7相关的分子标记对15个经土表接种法鉴定为中抗赤霉病的小麦品种(系)、部分(120个)中感赤霉病小麦品种(系)、2个多抗性基因聚合种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系进行检测,发现135个经土表接种鉴定为中抗或中感赤霉病的小麦品种(系)中,有11个小麦品种(系)含有 Fhb1基因,但未检测到含有 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7基因的品种(系);2个多抗性基因聚合的种质材料分别含有 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4基因和 Fhb1、 Fhb2、 Fhb5基因;4个小麦-长穗偃麦草易位系均含有 Fhb7基因,且其中2个易位系还含有 Fhb1基因。     

湖北省66份小麦品种(系)赤霉病抗性鉴定与分子检测

赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的小麦穗部病害,严重危害小麦生产,抗赤霉病品种选育是减轻其危害的重要途径之一。本研究以湖北省不同时期审定的59个小麦品种和选育的7份优异品系为材料,采用喷雾接种对其进行田间赤霉病抗性鉴定,并利用抗性基因Fhb1功能性分子标记和主效抗性基因(Fhb2、Fhb4、Fhb5和QFhs.crc-2DL)连锁分子标记对供试材料进行检测,分析其遗传分布和利用状况;同时分析湖北小麦品种(系)赤霉病抗性、株高和小穗密度等性状年代间的差异。结果表明,16份供试材料赤霉病抗性水平达到中抗,占比24.2%,以810619品系抗性最好,病情指数略低于苏麦3号;42份材料达到中感,占63.6%。分子检测结果显示,仅鄂T45048携带Fhb1;鄂麦11、鄂麦18和810619等29份材料(43.9%)可能携带Fhb5和QFhs.crc-2DL单个或2个抗性基因,说明这2个抗性基因在湖北小麦赤霉病抗性育种中得到了较多应用。赤霉病抗性与株高的相关性分析结果显示,近15年湖北小麦品种株高持续降低,但其与赤霉病抗性无显著相关。研究结果为明确湖北小麦品种赤霉病抗性水平和分子遗传基础提供了参考。     

小麦抗赤霉病鉴定及其抗病基因的检测

小麦赤霉病是由镰刀菌和禾谷镰孢菌引起的小麦真菌病害,严重影响小麦的产量与品质。为了筛选适合黄淮麦区利用的抗病品种资源,于2017-2018年度利用单花滴注对107份黄淮麦区小麦资源进行田间赤霉病抗性鉴定;同时利用与 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4和 Fhb5共4个与抗赤霉病相关QTL紧密连锁的8个分子标记对供试小麦材料进行了检测。经鉴定,扬富麦101表现为抗赤霉病(R),宁麦13、宁麦资119、扬麦16等12个品种表现为中抗赤霉病(MR);分子标记检测发现,这些抗赤霉病品种携带1个或多个抗赤霉病QTL位点,其中 Fhb1基因及其基因组合效应最为明显, Fhb1可以作为主要抗性基因应用于小麦赤霉病抗性育种。     

59份江苏小麦品种（系）的抗赤霉病评价与农艺性状分析

赤霉病是小麦的重要病害,严重影响小麦产量和品质。为发掘赤霉病的抗性种质资源和抗性基因,本研究分别以苏麦3号、扬麦158、扬麦15和安农8455为高抗、中抗、中感和高感赤霉病对照品种,于2016-2017和2017-2018连续2年对来自江苏的59份小麦品种（系）采用单花滴注接种法进行田间赤霉病抗性鉴定,同时利用与 Fhb1 、 Fhb2 、 Fhb4 、 Fhb5 和 QFhs.crc-2DL 连锁的分子标记对供试材料进行检测,并对赤霉病表现为稳定中抗及以上水平品种（系）的千粒重、株高、穗粒数等农艺性状进行调查。结果表明,59份供试小麦品种（系）中,19份在两个年度均表现为中抗。分子标记检测发现,9份小麦品种（系）仅携带 Fhb1 ,平均病小穗率为22.21%;10份小麦品种（系）仅携带 QFhs.crc-2DL ,平均病小穗率为27.82%;携带 Fhb2 、 Fhb4 和 Fhb5 基因的品种（系）较少。镇麦12号、宁麦1529、宁麦27、镇麦13322、宁麦17110、镇麦13、宁麦17108和宁麦17396的赤霉病抗性和综合农艺性状均较好,可以作为小麦抗赤霉病遗传改良的种质资源。     

小麦新品系赤霉病抗性鉴定及基因效应分析

为创制黄淮麦区小麦新品系、提高小麦抗赤霉病育种效率,2022年在小麦扬花期利用喷洒孢子液的方法对81份抗赤霉病高代品系和4份对照品种在濉溪柳湖试验基地开展了赤霉病抗性鉴定,并利用与4个抗赤霉病主效基因Fhb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5紧密连锁的6个标记对供试小麦材料进行了基因型检测。结果表明,供试81份材料的赤霉病抗性整体较好,平均病小穗率为27.95%,其中13份自育品系平均病小穗率低于扬麦20;携带单个或多个赤霉病抗性基因的品系共有60份,Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5检出频率分别为64.20%、12.35%、20.99%、34.57%;携带单个抗病基因Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦品系分别为18份、3份、2份;有45.68%品系同时携带2～3个赤霉病抗性基因。携带抗性基因的品系平均病小穗率低于不含抗性基因的品系;聚合多个抗赤霉病基因可以有效提高小麦品种的抗赤霉病水平。     

扬麦13抗赤霉病品系的分子标记辅助选育

通过分子标记辅助选择技术和回交育种方法,以苏麦3号为抗赤霉病基因Fhb1和Fhb2的供体亲本,以弱筋感病品种扬麦13为受体和轮回亲本,对扬麦13进行赤霉病抗性改良。利用抗性基因紧密连锁的SSR标记筛选和田间赤霉病抗性鉴定,获得8个农艺性状似轮回亲本且含有目标基因的品系。通过分子标记对其进行遗传背景分析,获得3个与轮回亲本基本相同的品系。对这3个品系和扬麦13进行赤霉病接种鉴定和主要品质指标检测与比较,最终培育出携带赤霉病抗性基因且保持轮回亲本优良农艺性状及弱筋品质的品系R扬麦132、R扬麦137和R扬麦138,赤霉病病小穗率降低了78.82%~84.58%,产量提高了17.24%~26.72%,完全可以替代当前生产上高感赤霉病的扬麦13品种进行推广应用。这表明利用与抗性基因紧密连锁的分子标记辅助育种是一种有效的途径,可以实现小麦赤霉病抗性改良的目标。     

利用Fhb1基因分子标记辅助回交育种法改良黄淮冬小麦赤霉病抗性

黄淮冬麦区小麦赤霉病的发生流行程度年际间变化较大,给赤霉病抗性品种的田间选择造成很大困难,因此分子标记辅助选择育种技术的应用显得尤为重要。为明确 Fhb1基因在轮选136背景下对赤霉病抗性的影响,本研究以6个长江中下游麦区抗赤霉病品种(系)为供体,与黄淮冬麦区骨干亲本周麦16的矮败小麦近等基因系进行杂交,并分别与周麦16及其衍生品系轮选136进行2次回交,创建6个BC_2回交育种群体。利用功能标记跟踪后代 Fhb1基因,结合单花滴注接种和自然发病鉴定,检测分子标记选择的效果。根据三个环境表型鉴定结果,发现161个携带 Fhb1抗性等位基因( Fhb1-R)的BC_2F_3株系平均病小穗数和严重度均低于中感赤霉病对照淮麦20和轮回亲本轮选136。其中,60个BC_2F_3株系(37.3%)的病小穗数和严重度在三个环境下表现一致,显著低于淮麦20。在入选的122个BC_2F_4品系中,93个品系(76.2%)的赤霉病抗性优于淮麦20,36个品系(29.5%)优于或相当于中抗对照扬麦158。基因型分析结果表明,赤霉病抗性优于淮麦20的93个BC_2F_4品系除了携带 Fhb1-R外,还携带轮选136的抗性位点 Qfhb.7D。本研究为黄淮冬麦区小麦抗赤霉病分子标记辅助选择育种提供了重要信息和育种材料。     

东北春小麦赤霉病抗性鉴定及抗病基因Fhb1检测

为明确东北春小麦赤霉病抗性水平和抗源分布,本研究对1 592份东北春小麦品种/系进行赤霉病抗性鉴定和抗病基因Fhb1检测。赤霉病抗性鉴定结果发现：在供试材料中,赤霉病中抗材料仅29份,占1.82%;中感材料549份,占34.48%;高感材料1 014份,占63.69%。分子标记结果显示：供试材料中未检测到赤霉病抗性基因Fhb1,推测29份材料抗性来源于其它抗性基因。东北春小麦抗性材料遗传基础不明,抗病基因Fhb1缺失。因此,挖掘当地小麦赤霉病抗性基因以及加强Fhb1基因的应用,对于提升东北春小麦赤霉病抗性水平十分重要。     

黄淮麦区71个小麦品种的赤霉病抗性与基因型分析

为筛选出黄淮麦区抗赤霉病优异品种（系）,以黄淮麦区71个主栽小麦品种（系）为材料,于2016-2017和2017-2018两年度采用单花滴注接种的方法,以苏麦3号、郑麦9023、淮麦22和济麦22分别作为抗、中抗、中感和感赤霉病对照品种,在赤霉病重发病区扬州对供试品种（系）进行赤霉病抗性鉴定,同时利用与抗赤霉病基因位点 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 QFhs.crc-2DL紧密连锁的分子标记进行基因型分析。结果显示,西农511等5个品种（系）的赤霉病抗性均达到中抗水平,淮麦30等17个品种（系）表现为中感,其他49个品种（系）表现为感病。对照品种苏麦3号同时携带 Fhb1、 Fhb2基因和 QFhs.crc-2DL位点;淮麦40和徐麦DH9可能同时携带 Fhb1基因和 QFhs.crc-2DL位点;太麦198可能携带有 Fhb4基因;明麦16、皖麦32可能携带有 QFhs.crc-2DL位点。有17个赤霉病抗性较好的品种（系）均不携带本研究所检测的抗病基因/QTL。     

黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质的创制和筛选

为了创制和筛选黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质,以济麦22为受体,采用分子标记辅助选择与连续回交相结合的方法,将小麦赤霉病抗源苏麦3号抗病主效QTL导入黄淮麦区小麦品种济麦22;对黄淮麦区育成的564份品种（系）采用单花滴注方法进行连续3年赤霉病抗性鉴定和筛选。结果创制含苏麦3号抗赤霉病主效QTL的材料18份,其中4份农艺性状与济麦22相仿,赤霉病抗性明显提高;通过筛选获得赤霉病抗性水平达中感以上的材料18份,分子标记和 Fhb1基因鉴定结果表明,其中9份材料不含有 Fhb1基因,其抗赤霉病主效基因可能与苏麦3号不同。这些创制和筛选获得的抗赤霉病种质材料将为提高黄淮麦区小麦赤霉病抗性提供有益帮助。     

西农979抗赤霉病基因Fhb1的分子鉴定及其亲缘关系分析

为明确小麦品种西农979对赤霉病的抗性遗传基础,以西农979和苏麦3号构建的F2代群体以及西农979的主要供体亲本为材料,利用与苏麦3号3BS染色体上Fhb1基因紧密连锁的2对SSR引物及其共分离特异性标记引物UMN10进行检测,并调查西农979大田赤霉病抗性。结果表明,引物Xgwm533、Xgwm493及UMN10对西农979、苏麦3号及西农979/苏麦3号构建的F2群体(510个单株)扩增结果均为单态,表明西农979具有苏麦3号3BS上的Fhb1基因位点。对西农979的主要供体亲本的分子标记及亲缘关系分析,进一步表明西农979具有苏麦3号的抗赤霉病基因,其Fhb1基因位点来源于西农881,这可能是西农979对小麦赤霉病表现为中抗或中感且抗性较为稳定的遗传基础。     

江苏省不同麦区小麦品种（系）对赤霉病的抗性及籽粒DON积累分析

为拓宽小麦抗赤霉病育种资源库,收集江苏省淮南和淮北麦区共69份小麦品种（系）,在大田自然发病条件下调查赤霉病的发病情况,同时测定籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）毒素;并利用抗赤霉病基因Fhb1、Fhb2和Fhb5的功能标记或连锁标记对供试小麦品种（系）进行检测。结果表明,淮北麦区小麦品种（系）的赤霉病发病程度明显高于淮南麦区品种（系）;不同小麦品种（系）籽粒中DON毒素含量与病情指数、病穗率均呈极显著正相关;携带单个或多个抗性基因的小麦品种（系）的病情指数和籽粒DON含量大都有所降低,其中扬大617可能同时携带3个抗性基因（Fhb1+Fhb2+Fhb5）,其病穗率、病情指数及籽粒中DON含量均较低,可作为新的赤霉病抗源加以利用。     

抗赤霉病小麦优异新种质的分子标记辅助选择

赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是危害全球小麦生产安全的重要病害。创制抗赤霉病优异新种质是培育抗病新品种的首要任务。本研究以979-5(中感赤霉病)和苏麦3号(高抗赤霉病)杂交后代为材料,采用系谱育种法,综合利用农艺性状选择、SSR标记选择和赤霉病菌单花接种鉴定等技术,进行抗赤霉病新种质选育。结果表明:(1)用13个分别与苏麦3号3BS上主效抗赤霉病基因 Fhb1、6B上微效基因 Fhb2和5AS上微效基因 Fhb5紧密连锁的SSR标记对双亲进行分析,发现其中的6个标记在979-5和苏麦3号间扩增呈单态,另7个标记在双亲间扩增呈多态,表明979-5与苏麦3号在这3个基因位点具有较高的遗传相似性;(2)创制出中抗新品系13个,高抗赤霉病新品系7个,这20个新品系均携带有苏麦3号的 Fhb1基因位点,其中7个高抗新品系还兼具 Fhb2或 Fhb5标记位点的优异等位变异;(3)20个新品系不仅越冬抗寒性好,且株高较矮,生育期与亲本979-5相近,产量性状好,蛋白质含量、出粉率、湿面筋含量、面团稳定时间等籽粒品质性状较优,其中,k15、k32和k40三个新品系的四项品质指标均达到国家中强筋品种标准。育成的新品系可用作黄淮冬麦区抗赤霉病品种改良的优异育种材料。     

小麦抗赤霉病主效QTL的聚合效应分析

为了明确小麦抗赤霉病主效QTL的抗病效应,基于分子标记辅助选择,将来源于抗病品种苏麦3号的Fhb1、Fhb2和望水白的Fhb4、Fhb5回交导入感病品种矮抗58中,构建出30个不同QTL组合的株系,分别采用单花滴注和喷洒孢子悬浮液接种法,对其开展抗侵入、抗扩展和综合抗性鉴定。结果表明,携带Fhb1和Fhb2的株系表现出显著的抗扩展能力,Fhb1的效应显著高于Fhb2,但二者都没有抗侵入效应;携带Fhb4和Fhb5的株系表现出明显的抗侵入性,二者累加后效应更显著,但均没有明显的抗扩展能力;不同抗性类型的QTL聚合后,其综合抗病性比单个QTL更显著。说明在育种中,将不同抗性类型的QTL聚合后比单个QTL的抗赤霉病效果更佳。     

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。     

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。     

分子标记辅助聚合抗小麦黄花叶病和白粉病育种

抗白粉病基因Pm21和PmV定位于不同簇毛麦种质的6VS染色体臂,对已知白粉病生理小种均表现高抗。小麦-簇毛麦小片段顶端易位系NAU421(T4VS-4DS·4DL)携带Wss1基因,高抗小麦黄花叶病。为选育兼抗小麦黄花叶病和白粉病的育种新材料,以NAU421为亲本,分别与携有Pm21基因的品系Y16-Pm和携有PmV基因的品种扬麦22杂交,构建F2代分离群体,然后利用与Wss1和Pm21/PmV基因连锁的共显性分子标记CINAU301和MBH1对F2代进行检测。结果表明,在286个NAU421/Y16-Pm的F2单株中,同时携有纯合Wss1和Pm21基因的单株有18株,比例为6.38%;在232个NAU421/扬麦22的F2单株中,同时携有纯合Wss1和PmV基因的单株有5株,比例为2.16%。细胞学与分子标记鉴定结果一致,说明CINAU301和MBH1可用于对Wss1和Pm21/PmV基因的高效选择。F3代株系抗病性鉴定表明,筛选出的23个双抗基因聚合体对白粉病免疫并高抗黄花叶病,可用于下一步双抗聚合品种(系)的筛选或作为抗病中间亲本。     

45份小麦种质赤霉病抗性评价与农艺性状分析

为获得农艺性状较好且抗赤霉病的种质资源、加快小麦抗赤霉病育种进程,以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schw.)菌株F15为致病菌,分别以苏麦3号与09X15作为抗病与感病对照,于2015-2017年对收集自南京农业大学等7个研究单位的45个小麦材料进行了大田赤霉病抗性鉴定与农艺性状调查,利用分子标记检测小麦种质所携带的 Fhb1基因。结果表明,在用微量移液器进行单花滴注接种鉴定的三年试验中,NMAS001、苏麦3号、P48等13个小麦材料至少有两年表现抗病。利用抗赤霉病主效QTL的SSR标记Xgwm493、 Xgwm533和Xbarc147对45个小麦材料进行 Fhb1基因的分子检测表明,苏麦3号、NMAS020、苏夫等20个小麦材料含有 Fhb1基因。抗赤霉病小麦材料一般主要农艺性状如株高、穗粒数、千粒重等表现不良;15HN018、15HN200和宁麦9号的抗赤霉性和农艺性状均较好。     

小麦新品系的赤霉病抗性及分子标记分析

为有效降低赤霉病对我国黄淮麦区小麦生产的影响，培育抗赤霉病小麦新品种，以自主创制的13个抗赤霉病稳定的小麦新品系为材料，利用赤霉病菌地表接种和单花滴注法接种鉴定、分子标记检测等技术，鉴定其抗病性、主要农艺性状及赤霉病抗性相关的遗传基础。结果表明：（1）品系Xn12-2和Xn13-2对赤霉病表现为抗，平均病小穗率为11.5%和13.4%，严重度为1.9；其余11个品系表现中抗，平均病小穗率均小于30%，严重度均小于3.0，其中4个品系（Xn12-2、Xn10-2、Xn12-3和Xn12-7）兼抗条锈病；（2）参试新品系的越冬抗寒性较好，株高较矮（67~82 cm），穗较长（9.6~11.3 cm），千粒重高（39.2~50.2 g）；（3）11个品系携带有苏麦3号的Fhb1基因，部分品系兼具苏麦3号的Fhb2、Fhb5或QFhs.crc-2DL位点的优异等位变异。综上所述，参试部分品系不仅具有良好的赤霉病和条锈病抗性，其主要农艺性状基本满足黄淮南部麦区的主要育种目标要求，可作为小麦抗赤霉病改良的材料。     

黄淮麦区部分骨干品种重要基因等位类型分析及全基因组优异位点挖掘

为了从分子水平上了解黄淮麦区部分骨干品种(尤其是西农系列品种)的春化和光周期特性、矮秆基因、抗赤霉病基因类型及全基因组优异位点的分布,以西农979、西农511等近年黄淮麦区主栽小麦品种(共64份)为材料,采用分子标记及小麦35K芯片对供试品种进行检测。结果表明,13份材料含有显性春化基因 Vrn-D1(20.3%),3份材料含有显性基因 Vrn-B1(4.7%),未检测到显性基因 Vrn-A1和 Vrn-B3;除中国春和宁春45外,其余62份材料均含光周期不敏感基因 Ppd-D1a;9份材料携带矮秆基因 Rht-B1b,28份材料携带矮秆基因 Rht-D1b,35份材料携带矮秆基因 Rht8;15份材料同时含有 Rht-D1b和 Rht8;苏麦3号和兰考198含抗赤霉病基因位点 Fhb1。芯片检测结果发现,西农系列品种亲缘关系较近,共含有1 049个特异SNP,集中在2A和6B染色体上,这些位点可能是决定西农系列品种区别于其他品种的重要遗传位点;所有参试材料共含有1445个相同的SNP位点,集中在2D和3B染色体上。