在小麦育种中利用偃麦草抗病特性的研究

为利用中间偃麦草的抗性基因改良普通小麦的抗病性,以八倍体小偃麦TAI7045为桥梁亲本,与小麦杂交、回交,通过异源染色体的细胞遗传学操纵,将偃麦草的抗条锈病基因转移给普通小麦,育成一批抗病性和农艺性状均已稳定的小偃麦易位系,并采用染色体分带和分子原位杂交技术,对它们的染色体组成进行了准确鉴定。抗病性的异地评价和接种鉴定结果表明,它们高抗我国小麦条锈病优势小种和新的流行小种。此外,还就防止或至少延缓抗病性丧失的有效途径、染色体小片段异源易位的诱导方法和外源基因的利用前景进行了讨论。     

小麦-长穗偃麦草7E抗赤霉病易位系培育

【目的】将二倍体长穗偃麦草7E染色体导入主栽小麦背景,培育小麦-长穗偃麦草7E染色体抗赤霉病易位系,为小麦抗赤霉病遗传改良利用外源优良基因提供新种质。【方法】利用中国春-长穗偃麦草7E代换系DS7E(7B)与扬麦16杂交的F_2种子进行~(60)Co辐射(30 000 rad)和种植,表现型选择收获存活M_1植株的种子,从M_2连续通过表型农艺性状选择、单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草7E染色体或染色体臂特异分子标记PCR扩增筛选,最后在M_4代对中选材料以长穗偃麦草基因组DNA为探针进行基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)证实。【结果】M_1选择了赤霉病发病率不同的13个单株进行繁殖。利用前期开发的长穗偃麦草7E染色体和7EL、7ES特异标记检测13株的后代M_2单株,获得含有长穗偃麦草7EL片段7株和7ES片段14株;对21株M_2衍生的222个M_3植株进行特异标记检测,共选择含有长穗偃麦草7EL片段13株和7ES片段3株;利用来自12株M_3的后代(M_4)进行GISH,共9株M_3的后代具有小麦-长穗偃麦草易位染色体,体细胞染色体2n=42。2株M_3的后代显示附加2条长穗偃麦草染色体短臂,体细胞染色体2n=44。连续多年多途径的筛选,获得4份材料,3份材料均为长穗偃麦草7E染色体长臂易位系,命名为TW-7EL1、TW-7EL2和TW-7EL3。1份为7E染色体短臂附加系,命名为W-DA7ES,最后所获得的材料是源自M_1代2个单株。连续3年赤霉病抗性鉴定结果表明长穗偃麦草7EL易位系抗性高,发病率明显低于中国春和扬麦16,与苏麦3号相当,而7ES附加系的赤霉病抗性明显较低,发病率明显高于7EL易位系。【结论】通过赤霉病抗性鉴定、染色体特异分子标记筛选和GISH证实相结合培育了小麦-长穗偃麦草7EL抗赤霉病易位系,长穗偃麦草易位片段鉴定快速和准确。二倍体长穗偃麦草7E染色体长臂中含有抗小麦赤霉病的基因。     

携带抗秆锈病基因Sr25、Sr26小麦新种质的分子标记辅助选育

源于长穗偃麦草的抗病基因Sr25、Sr26对秆锈病强毒力小种Ug99及其变种具有良好抗性,本实验室前期在长穗偃麦草与普通小麦杂交后代中选育出两个携带Sr25、Sr26基因的八倍体小偃麦。本研究选用济麦22、泰农18、山农637等小麦品种(系)分别与两个八倍体小偃麦杂交、回交,利用与Sr25、Sr26紧密连锁的分子标记进行辅助选择,定向培育出9个含有Sr25或(和)Sr26的小麦新种质。这些新种质综合农艺性状优良,可以作为抗病新种质用于小麦抗病育种,以应对Ug99威胁。     

普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种抗赤霉病基因的分子鉴别

【目的】赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是世界范围内严重危害小麦生产的病害之一。十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)具有优良的赤霉病抗性,普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种西农509、西农511和西农529在田间展现出较强的赤霉病抗性。本文旨在对这3个品种的赤霉病抗性基因进行分子鉴别,为它们在小麦赤霉病抗性遗传改良中的应用提供理论依据。【方法】通过赤霉病菌(Fusarium graminearum)人工接种鉴定,明确3个小麦新品种对赤霉病的抗性水平。利用偃麦草E组染色体(臂)第1—7同源群的特异引物对3个普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种及其主要亲本小偃693、小偃597和十倍体长穗偃麦草进行分子鉴定,确定其长穗偃麦草的遗传区段。利用与长穗偃麦草7EL染色体上抗赤霉病基因Fhb7紧密连锁的标记对实验材料进行分析,明确该抗性基因与Fhb7的关系。【结果】鉴定结果表明,西农509、西农529和西农511的赤霉病抗性与中抗对照品种扬麦158的抗性水平相当,表现为中抗。105个长穗偃麦草E基因组特异标记中有7个在3个新品种中均能扩增出长穗偃麦草的特异条带,其中5个标记定位于7EL染色体臂上,2个标记定位于7ES染色体臂上。利用97个定位于7E染色体的特异标记进一步对小偃693、小偃597和3个新品种的遗传片段进行鉴别,结果表明20个标记能在5个长穗偃麦草衍生品种(系)扩增出稳定的十倍体长穗偃麦草的特异条带,其中包括与Fhb7紧密连锁的Xsdau K8、Xsdau K144、Xsdau K27、Xsdau K99、Xcfa2040和Xsdau K116等6个标记(7EL 149.00—7EL 153.77),即表明该区段源自于十倍体长穗偃麦草,跨距约89 c M。然而,已报道的7EL染色体臂末端与Fhb7两侧紧密连锁的分子标记Xsdau K60(7EL 153.77)、Xmag1932(7EL 154.70)、Xcfa2240(7EL 156.27)、Xsdau K66(7EL 158.02)、Xsdau K71(7EL 158.97)和Xsews19(7EL 160.00)等在3个新品种及小偃597中均没检出长穗偃麦草的特异条带。【结论】普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种西农509、西农511和西农529具有较好的赤霉病抗性,携带来自于十倍体长穗偃麦草7E染色体的遗传区段,然而该抗赤霉病基因不同于Fhb7。     

偃麦草基因组特异重复序列的分离与应用

【目的】偃麦草(Thinopyrum)是小麦(Triticum aestivum L.)的多年生野生近缘植物,具有许多可用于小麦品种改良的优异基因。利用基因组特异重复序列可以研究物种的进化关系、绘制染色体指纹图谱及检测外源染色质。克隆十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum(Host)Liu and Wang)基因组特异重复序列,可用于鉴定和追踪导入到小麦背景中的偃麦草遗传物质。【方法】通过构建十倍体长穗偃麦草小片段质粒文库,并对文库进行高密度点杂交(Dot-blot hybridization)筛选,结合荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,获得偃麦草基因组特异的重复序列,分析其在不同基因组及染色体上的分布特点。利用Repeat Masker在小麦族重复序列数据库(Triticeae repeat sequence database,TREP)及NCBI Gen Bank对特异重复序列进行比对分析,并设计偃麦草基因组特异重复序列的PCR引物。通过FISH分析和特异PCR引物扩增,对小麦-偃麦草衍生后代进行鉴定和选择。【结果】获得7条偃麦草基因组特异的重复序列。FISH分析表明,其在十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草所有染色体两臂上均呈弥散型分布,且在不加小麦封阻DNA的情况下,能明确区分八倍体小偃麦中的偃麦草和小麦染色体。将其应用到小麦-偃麦草代换系和易位系的分子细胞学检测中,特异重复序列同样可以在不加封阻的情况下分辨出偃麦草染色体及染色体片段,而且信号相比基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)更加特异和清晰。基于偃麦草基因组特异重复序列开发了90对引物,通过在中国春、十倍体长穗偃麦草和八倍体小偃麦中的扩增产物比较分析,筛选出36对(40%)偃麦草基因组特异PCR标记;利用这些特异引物对109份小麦-偃麦草衍生材料进行扫描,发现10对扩增效果较好的特异引物,其检测效率为73.3%—95%。【结论】获得偃麦草基因组特异的重复序列,开发了特异PCR扩增引物,可应用于小麦背景下偃麦草遗传物质的高效检测和跟踪。     

感染“中四”小麦条锈菌新菌系的发现

“中四”小麦是黑龙江省农科院在50年代末60年代初期,以小麦为母本,中间偃麦草为父本进行有性杂交、回交和后代连续选择,创造和培育出的系列新物种——八倍体小偃麦(Trititrigia)之一,其亲本为(克强×南大2419)/中间偃麦草//小麦,含有14条中间偃麦草染色体,染色体组为AB-DX,并有两对染色体发生了易位,其特点是综合农艺性状突出、结实正常、抗逆性强,是多种小麦病害的优良抗源。现已成为国内外小麦育种重要的种质资源,倍受国内外育种家和学者的重视。由于“中四”小麦在小麦条锈菌生理小种发生数次变异过程中,始终对小麦条锈菌已知的所有生…     

小偃麦衍生品系CH7086对白粉病抗性的遗传分析

CH7086是衍生于十倍体长穗偃麦草与普通小麦的八倍体"小偃7430"的小麦新品系,对小麦白粉病和条锈病均为免疫。为明确其白粉病抗性的遗传规律,用高感品种(系)绵阳11,晋太170,CH5241与CH7086杂交,将其F1,F2及其亲本分别在太原温室(用白粉病15号小种的E09菌系接种)进行了抗性基因的遗传分析。结果表明:F1对白粉病的感染为0级。F2群体中,白粉病抗感分离符合3R:1S,说明小偃麦衍生品系CH7086对白粉病的抗性受1对显性基因控制。     

A-3中抗条锈新基因YrTp1和YrTp2的分子标记定位分析

【目的】半个多世纪的中国小麦育种史基本是育种家与条锈病的赛跑史。因此，筛选、鉴定、储备和利用新抗源是我国育种和资源研究中的一个长远战略性课题。【方法】利用小麦条锈菌条中31、32号生理小种，对来自小麦与十倍体长穗偃麦草［Thinopyrum ponticum (Host) Liu & Wang］的杂交后代材料A-3进行抗性遗传分析。用荧光SSR分子标记技术，鉴定所携带抗条锈病基因是否为新基因，并对其进行染色体定位研究。【结果】遗传分析表明，A-3对条中31号和32号的抗性由一显一隐2对基因控制。经过对196对微卫星引物的筛选，发现2B染色体短臂上的WMC477-167bp与显性基因紧密连锁，遗传距离为0.4 cM,将该显性基因定位于2BS上；7B染色体短臂上的WMC364-208bp与隐性基因连锁，遗传距离为5.8 cM。图位比较、系谱分析和抗谱分析表明，A-3所含抗条锈基因不同于已知抗条锈基因，暂定名为YrTp1和YrTp2。【结论】可利用A-3中与条锈病抗性紧密连锁的分子标记YrTp1和YrTp2将抗性基因转移到主栽品种中，在小麦育种和生产上发挥作用。     

3个抗条锈病水偃麦附加系中偃麦草染色体同源性鉴定

已经建立了３个抗条锈病小偃麦二体附加系，分别编号为Ａ１，Ａ２和Ａ３。它们衍生于铭贤１６９与中４的杂交后代。铭贤１６９是一个普通小麦品种，它对我国现有全部条锈菌小种均高度感染。中４是人工合成的异源八倍体新种，含有全套小麦染色体和７对中间偃麦草染色体，对目前我国所有条锈菌小种均免疫或高抗。将铭贤１６９与中４杂交、用铭贤１６９回交、回交后代自交及抗病性鉴定得到了Ａ１，Ａ２和Ａ３。为了搞清这３个附加系所附     

小麦-黑麦染色体代换易位系创新材料的选育及抗病性研究

利用小麦 -异源直接杂交法回交结合开放授粉处理 ,在诱发材料制造的条锈病流行条件下 ,从组合Curren cy/小偃 6号 //川育 12号 /3/A30 2中选育出小麦 -黑麦染色体代换易位系NR98117- 9S等 5个小麦材料。这些材料大都具有与亲本小麦品种小偃 6号及川育 12号不相上下的农艺性状 ,对条锈生理小种条中 31和混合菌种表现高抗 ,可作为四川小麦抗条锈病育种的亲本加以利用。文中还讨论了小麦育种中的间接选择在创制小麦 -黑麦染色体代换易位系上的可行性。     

小麦条锈菌中国鉴别寄主维尔中抗条锈病基因YrVir1的微卫星标记

 【目的】明确中国小麦条锈菌重要鉴别寄主维尔的抗条锈病基因及其遗传特点，建立与其连锁的微卫星标记，将病菌小种监测和抗病性分析提高到基因水平。【方法】由维尔为基因供体转育而成的含有小麦重要抗条锈基因YrVir1的近等基因系Taichung29*6/YrVir1，用小麦条锈菌单胞菌系2E16对近等基因系Taichung29*6/YrVir1、轮回亲本Taichung29及其杂交后代进行遗传分析；选用YrVir1所在2B染色体上的141对引物对近等基因系和轮回亲本的基因组DNA进行SSR分析。【结果】近等基因系Taichung29*6/YrVir1对2E16的抗病性由1对显性基因控制；引物Xbarc349在近等基因系与轮回亲本间稳定扩增出特异性DNA片段，同时在近等基因系和基因供体维尔间存在相同扩增片段，经F2代群体200个抗、感单株检测证实，Xbarc349标记位点与抗条锈病基因YrVir1连锁，遗传距离为4.2 cm。【结论】Xbarc349引物扩增出的特异性DNA片段可作为抗条锈病基因YrVir1的SSR标记；根据小麦SSR遗传图谱，将YrVir1基因定位在小麦2B染色体上。     

小麦秆锈病新抗源及抗病基因所在染色体特异分子标记

【目的】小麦秆锈病是具潜在毁灭性的小麦病害之一,秆锈菌小种Ug99严重威胁全球小麦生产。本研究通过对165份小麦-近缘植物染色体系进行抗秆锈病鉴定,筛选小麦秆锈病新抗源并建立抗病基因所在染色体特异分子标记,以发掘小麦秆锈病新抗源,培育抗病品种,有效防御Ug99导致的秆锈病。【方法】将供试的165份小麦-近缘植物染色体系、3份六倍体小麦及感病对照小密穗分别播种于直径10 cm的瓦盆中,生长到一叶一心时,用中国小麦秆锈菌流行小种34MKGQM和21C3CTHSM进行接种,当感病品种小密穗充分发病时,按照0-4级标准调查记载侵染型,对供试材料的抗秆锈病级别进行统计。同时,提取免疫、近免疫、高抗秆锈病附加系/代换系及其对应的整套染色体系、中国春等材料的基因组DNA,利用101对PLUG引物进行PCR扩增,扩增产物经限制性内切酶酶切后进行电泳检测,筛选并建立抗秆锈基因所在染色体特异分子标记。【结果】在165份小麦-近缘植物染色体系中,中国春-卵穗山羊草7M^g#1附加系、中国春-卵穗山羊草7M^g#1(7A)和7M^g#1(7B)代换系、中国春-帝国黑麦1R附加系、中国春-中间偃麦草?Ai附加系（?表示外源染色体同源群未鉴定）、中国春-单芒山羊草6N附加系、中国春-易变山羊草6S^vS端体附加系和中国春-智利大麦6H^ch附加系9份材料对秆锈病表现为免疫或近免疫;ALCD-尾状山羊草7C#1附加系、中国春-卵穗山羊草7M^g#1(7D)代换系、中国春-帝国黑麦6R附加系、中国春-高大山羊草6S^l#3附加系、中国春-高大山羊草6S^l#2(6B)代换系、中国春-希尔斯山羊草3S#1附加系和中国春-拟斯卑尔脱山羊草2S^g#3附加系7份材料对秆锈病表现为高抗;其余材料均表现为中感或高感。抗秆锈性基因定位信息比较分析发现,高大山羊草6S^l#2和6S^l#3、帝国黑麦6R、智利大麦6H^ch、卵穗山羊草7M^g#1、尾状山羊草7C、中间偃麦草?Ai染色体上可能含有抗秆锈新基因。分子标记筛选、定位及特异性验证研究共获得8个新的多态性标记,其中5个（TNAC1715、TNAC1718、TNAC1737、TNAC1739和TNAC1753）和3个（TNAC1740、TNAC1751和TNAC1756）分别被定位在6R和6S^l染色体上。【结论】筛选得到8份可能含有抗秆锈新基因的材料,建立了抗秆锈基因所在染色体特异新标记8个。     

小麦抗条锈病基因对中国条锈菌主要流行小种的抗性分析

目的 培育和广泛应用抗病小麦品种是防治条锈病最经济有效和环境友好的措施。由于条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）群体中毒性变异频繁,发生新生理小种常导致主栽品种抗病性‘丧失’,引发条锈病大规模流行,严重威胁我国主粮安全供给。本研究通过监测和评价已知抗条锈病基因对我国目前主要条锈菌生理小种的抗性情况及变化,为抗条锈病基因的合理应用提供依据。方法 在温室内,分别用小麦条锈菌强毒性流行生理小种CYR32、CYR33、CYR34和弱毒性生理小种CYR17对103份抗条锈病基因载体品系接种,鉴定苗期抗病性;在条锈病常发区域四川郫都区和甘肃清水县设置鉴定圃,田间人工接种条锈菌CYR32、CYR33和CYR34小种的混合菌株,在湖北襄阳鉴定圃自然接种气传菌源,鉴定抗病基因载体品系的成株抗病性。按照0—4级侵染型分级标准调查抗病基因载体品系苗期和成株期抗条锈病表型级别。 结果 在86份全生育期抗病基因载体品系中,仅含有Yr5、Yr15和Yr45的载体品系全生育期高抗生理小种CYR32、CYR33和CYR34,其他品系苗期均‘丧失’了对条锈菌3个高毒性小种的抗病性,但其中30个品系如CN19（Yr41）、AUS 28183（Yr47）和CH223（Yr50）保留了成株期对条锈病的抗性。在14份成株抗性类型的载体品系中,Yeoman（Yr13）、RL 6077（Yr46）、PI 183527（Yr52）、Louise（Qyrlo.Wpg-2BS）、RIL 65（Yr36）、PI 178759（Yr59）和PI 192252（Yr62）中抗至高抗条锈病;成株期具有2个（S112）或3个（S113）温敏微效基因载体品系中抗条锈病,而仅含一个微效基因的载体品系S111中感条锈病。结论 在所鉴定的具有单个或多个全生育期抗条锈病基因的品系中,仅有Yr5、Yr15和Yr45对当前主要流行小种具有全生育期抗性,但其中34.9%全生育期抗性类型品系仍保留了成株期抗锈性;小麦成株抗条锈病基因和全生育期抗病基因组合能提供较稳定持久的抗锈性。     

“西北-华北-长江中下游”条锈病流行区系当前小麦品种(系)抗条锈病性评价

【目的】西北-华北-长江中下游麦区是中国小麦条锈病最主要的流行区系,准确评价大区间当前小麦品种抗条锈病性水平和抗源使用特点,为整体考量各流行区小麦抗性品种分布的合理性和确定今后的育种方向提供依据。【方法】从该区系13个省(区)征集了501份小麦当前主栽品种和后备品种,在杨凌进行苗期分小种(CYR32和CYR33)和成株期混合小种(CYR23、CYR25、CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4、Su11-7)人工诱发接种鉴定,在天水自然发病条件下进行抗条锈病性鉴定。【结果】参鉴小麦品种(系)中,表现为全生育期抗性的品种仅有34份,占参试品种(系)的6.8%,表现成株期抗性的品种为110份,占参试品种的22.0%,表现感病的品种(系)为356份,占供试品种(系)的71.0%;流行区系内不同地区间小麦品种抗条锈性水平存在较大差异;结合育种系谱分析,具有全生育期抗病性的品种(系)的有效抗源类型较丰富,但在品种(系)中的分布不均衡,主要集中在92R系(携带Yr26)、贵农系以及少数携带Yr24的CIMMYT抗源种质。【结论】当前中国小麦主产区小麦品种抗条锈性整体水平仍较低,必须加强病害预测预报和防治,以避免大区流行;小麦品种主要有效抗源较单一,且在不同流行区同时使用。     

10个小麦新品种（系）抗小麦叶锈性评价

 【目的】明确小麦新品种（系）河农5290、河农58-3、河农825、河农826、河农827、河农6049、河农6251、河农6425、河农7106和河农9206的抗叶锈性,确定其应用潜力,为合理推广使用这些品种（系）提供依据。【方法】采用16个具有鉴别能力的小麦叶锈菌株对测试的10个材料进行苗期抗性鉴定和基因推导;选用其中6个菌株对其进行田间成株期抗叶锈性鉴定和基因推导,同时,结合使用已报道的15个抗叶锈病基因稳定的分子标记对测试材料进行抗叶锈基因的分子检测。【结果】河农6425和河农9206含有抗病基因Lr1和Lr26,河农825、河农826、河农827、河农6049和河农6251含有Lr26。河农58-3、河农5290、河农6251和河农825对大部分供试菌株表现抗性,可能含有测试基因以外的或未知抗叶锈基因。【结论】河农58-3、河农5290和河农6251具有抗叶锈病应用潜力。     

458份小麦品种(系)抗病性状功能基因的KASP标记检测

[目的]研究不同小麦品种(系)抗病性状功能基因的分布状态,分析小麦品种(系)的抗病功能基因,为小麦抗病育种提供理论依据.[方法]利用KASP技术通过1个抗白粉病分子标记(Pm21)、1个抗条锈病分子标记(Yr15)和2个抗叶锈病分子标记(Lr14、Lr68),检测458份小麦品种(系).[结果]筛选出携带Pm21标记材...     

小麦抗条锈病染色体异源易位系的选育

利用小麦品种Jubilar作为受体 ,黑麦自交系L15 5为供体 ,培育了 1个抗条锈病 ,叶锈病和白粉病的小麦异源易位系A1882。使用C -带技术证明 ,这个易位系含有 1RS/ 1BL易位染色体。研究表明 ,与其它的 1RS/ 1BL易位系相比 ,本研究创制的这个 1RS/ 1BL易位染色体含有不同抗病基因。用这个异源易位系与高产品种杂交 ,并利用易位染色体作标记辅助选择 ,培育了抗小麦条锈病兼抗白粉病材料R14- 12、R14- 2 2和R16 5 - 2。经接种鉴定 ,这些品系对小麦条锈菌条中 30号和 31号生理小种免疫 ,抗叶锈病并中抗白粉病。这 3份材料的农艺性状较好 ,抗病性稳定 ,容易在小麦育种中应用。本研究证明 ,通过初级易位系与优良品系的杂交和选择 ,把异源易位染色体放在协调的小麦遗传背景上 ,是在小麦育种中克服易位染色体不良作用的有效方法     

簇毛麦易位系V9125-2抗条锈基因YrWV的遗传分析和SSR分子标记

[目的]对高抗条锈病的簇毛麦易位系V9125-2进行研究,明确其抗病性遗传特点,并对其抗条锈病基因定位,为选育优质抗源材料提供依据.[方法]采用中国当前流行的7个条锈菌生理小种CYR29、CYR30、CYR31、CYR32、CYR33以及Su11-4、Su11-11对簇毛麦易位系V9125-2和铭贤169的杂交后代进行...