小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因pmCH83分子定位

小麦新种质CH09W83为八倍体小偃麦TAI7047与高感小麦品种晋太170杂交、回交后代衍生而来的高代选系,在苗期免疫或高抗我国白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2。为定位CH09W83中的抗病基因,将CH09W83与感病亲本杂交和回交,通过对F₁、F₂、F_2:3和BC₁代的接种鉴定和遗传分析,证实CH09W83成株期对E09的抗性由1对隐性核基因控制,暂命名为pmCH83。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA),以658对SSR标记对台长29(感病)× CH09W83的F₂群体分析发现,抗性基因pmCH83与SSR标记Xgpw7272、Xwmc652、Xgwm251、Xgwm193连锁,与两翼邻近标记Xwmc652和Xgwm251的遗传距离分别为3.8 cM和4.3 cM。利用中国春缺体–四体、双端体将pmCH83及其连锁标记定位在4BL染色体上。原位杂交、染色体配对及连锁标记分析结果表明,CH09W83可能是一个小麦与中间偃麦草的隐形异源渗入系。系谱和图谱位置分析表明,pmCH83很可能是来自中间偃麦草一个新的抗白粉病基因。     

抗条锈病基因YrCH5026的遗传分析及分子定位

CH5026是携带中间偃麦草抗病基因的渗入系。为了更好地利用CH5026,拓宽小麦抗性育种资源,对其抗条锈性来源和遗传模式进行了分析,对抗性基因进行了染色体定位并构建了遗传连锁图谱。在苗期和成株期对CH5026及其亲本分别接种条锈菌流行小种CYR31、CYR32和CYR33。结果表明,CH5026在苗期和成株期对这3个条锈菌小种均表现出免疫或近免疫,且与其抗性供体TAI7045及其野生亲本中间偃麦草抗病侵染型相似。对其与感病品种(系)的杂交后代F1、F2、F2:3和BC1群体接种CYR32进行成株期抗性遗传机制分析,证实CH5026对CYR32的抗性由1对显性核基因控制。基因组原位杂交未检测到外源DNA杂交信号。用569对SSR引物对CH5026/台长29的192个F2群体进行分析,发现3个与抗性基因连锁的SSR标记:Xgwm210、Xwmc382和Xgpw7101,抗性基因位点与两翼邻近连锁标记Xwmc382和Xgpw7101的遗传距离分别为6.0,4.7 c M。利用中国春缺四体、双端体材料将该基因及其连锁标记定位在染色体2AS上。通过基因来源及连锁分子标记多态性比较,这个抗条锈病基因与已知定位于染色体2AS上的抗性基因不同,很可能是一个新的抗条锈病新基因,暂将其命名为Yr CH5026。     

小麦新种质CH1357抗白粉病遗传分析及染色体定位

白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。小偃麦衍生品系CH1357对白粉病具有较好的成株抗性,苗期对27个菌株表现为免疫或高抗,是一个高抗白粉病的优异抗源。为了明确其抗白粉病基因在染色体上的位置,对台长29/CH1357和绵阳11/CH1357的F_1、BC_1及F_(2:3)家系进行了遗传分析,并利用分离群体分组分析法(bulked segregantanalysis,BSA)将其初步定位。CH1357的白粉病抗性受1对显性核基因控制,位于染色体5DS,暂命名为PmCH1357。其侧翼连锁标记为Xcfd81和Xbwm8,在2个作图群体台长29/CH1357和绵阳11/CH1357中的遗传距离分别为2.0 cM/11.3 cM和1.5 cM/8.9 cM。PmCH1357与5DS染色体上已报道的其他抗白粉病基因抗谱不同,可能是一个新的抗源。     

源于长穗偃麦草的小麦新品系CH7034抗白粉病基因的染色体定位

CH7034是一个兼抗小麦白粉病和条锈病的新种质材料,通过普通小麦与八倍体小偃麦"小偃7430"杂交、回交选育而成.为明确其白粉病抗性的遗传机制及抗性基因的染色体位置,用小麦高感品系"SY95-71"与CH7034杂交,所获F1、F2及其双亲在温室用白粉病E09菌系的15号小种接种,对CH7034的白粉病抗性进行鉴定和遗传分析.结果表明,无论是苗期还是成株期,CH7034对白粉病菌均表现为免疫,且具有与其抗性供体小偃7430及野生亲本长穗偃麦草相似的白粉病抗性,F1代抗病反应型为O或O'级,F2代抗感分离比符合R:S=3:1,说明CH7034抗性受显性单基因控制.用307对小麦微卫星引物对一个148株的F2群体进行分析,发现小麦微卫星标记xgwm311与抗病基因连锁,遗传距离为12.4 cM.用中国春缺-四体和双端体材料进一步验证与抗病相关的片段位于2A染色体的长臂上,进而将CH7034所含的抗白粉病基因定位于小麦的2AL上.     

小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因PmCH7124的分子定位

小麦新种质CH7124由八倍体小偃麦TAI8335与高感白粉病小麦品种晋麦33杂交后代衍生而来,在苗期对白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2表现免疫或高抗,抗病表现与TAI8335及其野生亲本中间偃麦草相似。基因组原位杂交未检测到CH7124含有外源染色体信号。利用CH7124与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种鉴定和遗传分析证实,CH7124成株期对E09的抗性由1对显性核基因控制,暂命名为Pm CH7124。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)对SY95-71/CH7124的F6群体进行SSR标记扫描,发现抗性基因Pm CH7124与5对SSR标记连锁,与两翼邻近标记Xgwm501和Xbarc101的遗传距离分别为1.7 c M和4.5 c M。利用中国春缺体–四体和双端体材料,将Pm CH7124及其连锁标记定位在小麦2B染色体长臂上。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的抗谱、抗性来源、物理图谱位置以及连锁标记在Pm CH7124作图群体中的多态性,认为Pm CH7124不同于2BL上已知的抗白粉病基因Pm6、Pm33、Pm JM22、Ml Zec1、Ml AB10和Ml LX99。     

小麦成株期抗条锈病基因YrCH7056的定位及其抗源分析

为了更好地利用彭提卡偃麦草资源,拓宽小麦抗源育种选择范围,对其抗条锈性和遗传模式进行探究。利用彭提卡偃麦草渗入系CH7056和小麦品种SY95-71构建重组自交系,以条锈混合菌种CYR32+CYR33+v26对重组自交系的F_7和F_8家系进行成株期抗性鉴定。结果表明:遗传群体家系中抗感单株比例在2013年和2014年间均接近1∶1,由此推断CH7056中携带有1个显性抗条锈病基因,暂命名为YrCH7056。利用细胞学技术(基因组原位杂交)已检测不到外源信号。通过对群体抗感池扫描DArT芯片,将YrCH7056初步定位在小麦1B染色体;之后利用1B染色体上的129对公共SSR标记以及72对新开发的偃麦草特异标记构建了YrCH7056的遗传图谱,侧翼标记为1BL-3848555-1.1c M-YrCH7056-2.5c M-barc240。通过比较抗性表现的时期、基因来源以及紧密连锁标记的遗传距离得出,这个抗条锈病基因不同于已定位于染色体1BL上的抗性基因,推断YrCH7056是一个抗条锈病新基因;同时,1BL-3848555在CH7056中的扩增条带与在彭提卡偃麦草和小偃7430中的条带一致,推断YrCH7056可能来自于彭提卡偃麦草。     

小偃麦新种质CH7102抗条锈病特性的遗传分析

对衍生于普通小麦与八倍体小偃麦‘小偃7430’杂种后代的抗条锈病新种质CH7102进行抗性鉴定和遗传分析,明确其抗性来源及其遗传方式。采用条锈菌流行小种CYR31、CYR32对CH7102及其亲本进行苗期抗性评价;对CH7102分别与感病品种和已知抗性基因载体品系的杂交后代接种CYR32进行成株期抗条锈性遗传分析和等位性测验。CH7102具有与其抗病亲本‘小偃7430’和彭提卡偃麦草相似的侵染型,而所有的小麦亲本均感病,表明CH7102的抗性来自彭提卡偃麦草;CH7102与感病品种‘台长29’和‘绵阳11’杂交、回交,其F2、BC1、F2:3代的抗、感分离比分别符合3:1、1:1和1:2:1的单显性基因分离模式。而CH7102与已知抗性基因载体品系杂交F2代的抗感分离比为15:1。CH7102对条锈病的抗性来自彭提卡偃麦草,其抗性受1对显性核基因控制,而且与已知的抗CYR31、CYR32的抗性基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr24/Yr26、Yr41不存在等位关系,属新的抗条锈病基因。     

源于中间偃麦草的小麦新品系CH5026白粉病抗性的遗传

CH5026是衍生于八倍体小偃麦TAI7045的抗病新品系,它兼抗小麦的白粉病和条锈病。温室抗性评价结果显示,无论是苗期还是成株期,CH5026对白粉病菌系E09均表现为免疫,且具有与其抗性供体TAI7045及TAI7045的野生亲本中间偃麦草相似的白粉病抗性,且CH5026和TAI7045的小麦亲本均为中、高感,表明存在于CH5026的白粉病抗性来自中间偃麦草。为进一步明确其白粉病抗性的遗传规律,用高感品种(系)晋太170和CH5065分别与CH5026杂交、回交,将其F1,F2,BC1,F3群体及其双亲分别在太原温室用白粉病15号小种的E09菌系接种,并按单株调查其抗感分离之比。结果表明,F1对白粉病的感染分别为0或0;级。F2,BC1的群体中,其抗感分离分别符合3R∶1S和1R∶1S;而且在F3株系中,全抗∶抗感分离∶全感为1∶2∶1,说明衍生于TAI7045的抗病品系CH5026对白粉病的抗性受1对显性核基因控制。     

小麦品种中梁22抗条锈病基因的遗传分析和分子作图

对中梁22/铭贤169杂交F₂群体苗期抗条锈病鉴定及中国春单体系抗病基因的染色体定位发现, 中梁22携带1个显性(暂命名YrZhong22)和1个隐性抗病基因, 前者位于5B染色体。由中梁22´铭贤169的F₂群体构建抗病、感病池, 用SSR标记结合集群分离分析法(BSA), 建立了与YrZhong22连锁的4个微卫星标记Xwmc289、Xwmc810、Xgdm116和Xbarc232, 并将YrZhong22定位于小麦5BL染色体。YrZhong22与相邻微卫星位点Xwmc810和Xgdm116的遗传距离分别是2.7 cM和4.4 cM。系谱分析及分子标记分析表明, YrZhong22可能是一个来自中间偃麦草的新抗条锈病基因。     

小麦新种质N9628-2抗白粉病基因的SSR分析

以抗白粉病的波斯小麦-小伞山羊草双二倍体Am9为母本, 与高感白粉病的普通小麦品种陕160杂交, 并用陕160回交一次, 从其后代中选育的普通小麦种质N9628-2对陕西省关中地区白粉病流行小种关中4号表现免疫。为了明确N9628-2所携带抗性基因的遗传方式及与抗性基因连锁的分子标记, 对该种质的抗白粉病基因进行了遗传分析和SSR标记分析。用高感白粉病品种陕160、陕优225与N9628-2杂交, F₁代对白粉病均表现高抗, F2代抗感分离比例均符合3∶1, 表明N9628-2的白粉病抗性由1对显性基因控制。通过208对SSR引物对陕160 ´ N9628-2 F2代抗感分离群体的142个单株的检测, 发现位于6A上的SSR位点Xwmc553和Xwmc684在双亲和抗、感池间有特异性, 并与抗性基因连锁, 遗传距离分别是10.99和7.43 cM, 表明抗病基因可能位于6A染色体上。 用中国春部分第6同源群的缺体-四体系和双端体系进行验证, 进一步将抗性基因定位在6AS。用连锁的SSR标记和相关亲本分析表明, 该抗病基因可能来源于小伞山羊草Y39, 它不同于已有抗白粉病基因, 可能是一个新基因。     

小麦新种质N95175抗白粉病基因的SSR分析

为明确小簇麦新种质N95175抗白粉病基因的遗传效应和基因位点,采用常规分析法结合SSR技术进行抗性基因的遗传分析和分子标记研究。抗性基因常规分析结果表明,N95175分别与高感白粉病普通小麦品种陕160和陕优225两个杂交组合的F1均现高抗,F2抗感植株比例分别为115∶43和111∶48,经χ2检验,符合3∶1的显性单基因孟德尔遗传分离比例,即该抗白粉病基因为显性单基因遗传。利用208对小麦微卫星引物对N95175×陕优225的F2抗感分离群体分析结果表明,Xgwm570和Xwmc553均与抗白粉病基因连锁,遗传距离分别为13.38和12.03 cM。Xg-wm570和Xwmc553两者之间在两群体中的遗传距离为3.74 cM。利用两引物对N95175×陕160组合F2代进行标记验证分析,分析结果与接种后调查结果符合率为89.24%。根据Xgwm570和Xwmc553在小麦染色体的位置,将N95175的抗白粉病基因定位在6A染色体上。     

小偃麦异代换系抗病基因的鉴定及其SSR分子标记

小偃麦山农87074-557是小麦一长穗偃麦草双体异代换系,它保留了偃麦草的许多优良特性,是小麦抗病育种和遗传改良的基础材料.本文利用接种鉴定法对山农87074-557的抗病性进行鉴定表明:其对白粉病和条锈病均表现免疫,其抗性基因来源于长穗偃麦草,且其白粉病和条锈病抗性均分别受1对显性基因控制.在592对小麦SSR引物中寻找到1个标记Xgwm344120/150与白粉病抗性基因和条锈病抗性基因连锁,推测白粉病抗性基因可能为新基因,条锈病抗性基因可能不同于已定位的抗小麦条锈病基因.     

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。     

抗白粉病小麦新种质的选育及细胞学鉴定

利用杂交、回交、自交相结合的方法从小麦烟农15与中问偃麦草（Thinopyrum intermedium（Host）Bark worth and Dewey,ElE1E2E2StSt,2n=6x=42）杂交后代（BC3F6）中选出抗白粉病种质系SN 996221。在对其白粉病抗性等主要农艺性状鉴定的基础上,进行了细胞学分析。结果表明：SN996221高抗小麦白粉病,其抗性可能来源于中问偃麦草;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I（PMC MI）染色体构型为2n=21Ⅱ,与普通小麦的杂种F1PMC M I大多数细胞能观察到2个单价体,染色体构型为2n=1.02I＋20.49Ⅱ,SN 996221可能是一个小麦一中间偃麦草的异代换系。     

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。     

小麦品种小偃9323抗条锈基因的遗传分析和分子作图

小偃9323是小偃6号的同源材料,具有早熟、抗逆性强、适应性广、抗条锈性强等许多优良的生物学特性。为明确其抗条锈性及遗传规律,利用当前流行的中国条锈菌小种CYR32对抗病品种小偃9323与感病品种铭贤169及其杂交后代F₁、F₂、F₃和BC₁代进行苗期抗条锈性遗传分析,并对其抗条锈基因进行SSR分子标记。结果表明,小偃9323对CYR32小种具有良好的抗性,由1对隐性基因所控制。利用F₂代分离群体,筛选到6个与抗病基因连锁的SSR标记,分别是Xwmc807、Xbarc3、Xwmc684、Xwmc201、Xwmc553和Xwmc179;该抗病基因位于小麦6AL染色体上,其最近的标记为Xwmc201和Xwmc553,遗传距离分别是2.6 cM和3.7 cM。分析表明,该基因不同于已知抗条锈基因,暂被命名为YrXY9323。用YrXY9323两侧遗传距离最近的标记Xwmc201和Xwmc553对42个黄淮麦区主栽小麦品种进行分子检测,结果表明有19%的品种具有与YrXY9323相同的标记位点。本结果对YrXY9323在小麦抗条锈病育种中的应用提供了理论依据。     

小麦品种“唐麦4号”抗白粉病基因的分子标记与染色体定位

唐麦4号是对小麦白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)具有良好抗性的T1BL·1RS育成品种, 遗传分析结果表明, 唐麦4号携带1个抗白粉病半显性单基因, 暂命名为PmTm4。采用唐麦4号为抗病亲本的杂交组合(唐麦4号/Clement)F2代抗、感病分离群体和F3代家系, 利用集群分离分析法(BSA)建立了与PmTm4连锁的分子标记连锁图Xcau12—Xgwm611—PmTm4—XEST92—Xbarc1073—Xbarc82—Xwmc276。根据小麦7BL连锁图的标记顺序和抗白粉病基因连锁标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系上的定位结果, 将PmTm4基因定位于小麦7BL染色体臂末端。以上研究结果为唐麦4号抗白粉病基因在育种中的利用、分子标记辅助选择和基因累加提供了便利。     

从野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE18分子标记定位

野生二粒小麦(Triticum turgidumvar. dicoccoides)是小麦抗白粉病遗传改良的重要基因资源。利用野生二粒小麦WE18与普通小麦品种(系)连续多次杂交和自交,育成对白粉病菌生理小种E09高度抵抗的小麦新品系3D249(京双27//燕大1817/WE18/3/温麦4,F₇)。利用高感白粉病品系薛早和3D249组配杂交组合,获得杂种F₁代、F₂分离群体和F₃代家系,进行苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明,小麦品系3D249对E09小种的抗性受显性单基因控制,暂命名该基因为MlWE18。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现4个简单重复序列(SSR)标记(Xwmc525、Xwmc273、Xcfa2040和Xcfa2240)、1个EST-STS标记(Xmag1759)和1个EST-STS序列标记(XE13-2)与抗白粉病基因MlWE18连锁,在遗传连锁图谱上的顺序为Xwmc525–Xcfa2040–Xwmc273–XE13-2–Xmag1759–MlWE18–Xcfa2240。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗白粉病基因MlWE18位于小麦7A染色体长臂末端的Bin 7AL 16–0.85–1.00。与已知定位于该染色体区域的Pm基因遗传连锁图谱比较表明,MlWE18与抗白粉病基因Pm1、MlIW72、PmU、Mlm2033和Mlm80均位于7AL相同染色体区段。     

基于SLAF-seq技术开发长穗偃麦草染色体特异分子标记

长穗偃麦草1E及7E染色体上带有重要的抗赤霉病基因, 开发大量相关染色体特异分子标记有助于准确定位抗性基因及获得可用于辅助育种紧密连锁的标记。基于SLAF-seq技术, 获得了368个长穗偃麦草1E染色体特异片段, 随机选取80个特异片段设计引物, 开发了20个长穗偃麦草1E染色体特异分子标记、2个长穗偃麦草基因组特异分子标记及26个其他特异分子标记, 效率达60%。用这些特异标记能稳定检测出不同小麦–长穗偃麦草衍生材料中的1E染色体或片段。通过标记与优良性状的共分离特性, 获得与相关基因紧密连锁的标记, 将为小麦抗性育种中的分子标记辅助选择提供依据。     

小麦-中间偃麦草2A/6St代换系014-459的分子细胞遗传学鉴定

中间偃麦草是小麦遗传改良的有用资源,育成了大量的小麦-中间偃麦草附加系、代换系及部分双二倍体。中4是小麦-中间偃麦草部分双二倍体,很方便与普通小麦杂交并被广泛用于小麦的遗传改良。014-459是中4与普通小麦杂交后代,具有一些特殊特性,材料014-459与一些普通小麦杂交,无论正反交,其F1表现为不育,而与另一些普通小麦的杂交F1表现为可育,此外,材料014-459粗蛋白和湿面筋含量很高。基于014-459的这些特性,猜测其可能具有中间偃麦草染色体片段,为此对014-459进行了细胞学鉴定。FISH和GISH以及PLUG标记分析用来分析材料014-459的染色体组成情况。连续的FISH和GISH试验证实小麦-中间偃麦草部分双二部体中4与小麦杂交后代品系014-459的1对小麦2A染色体被来自中间偃麦草的1对St染色体代换, PLUG标记分析证实这1对St染色体属于第6同源群,可能来自中间偃麦草的St染色体被代换进小麦中造成了材料014-459的一些特性。对品系014-459的分子细胞遗传学鉴定对促进中间偃麦草6St染色体在小麦中利用及小麦品质改良有积极作用。