粗山羊草苗期抗叶锈性鉴定及抗叶锈基因推导

普通小麦D基因组的供体材料粗山羊草含有丰富的抗叶锈病基因资源,而且具有较好的农艺性状,在抗病育种中具有重要的应用价值。本研究旨在了解粗山羊草的抗叶锈性以及准确了解其中所含抗叶锈基因。选取25株小麦叶锈菌株对6个粗山羊草品系进行抗叶锈性离体鉴定,筛选出4个在苗期对22个和23个菌株表现中到高抗的品系。试验选用18个不同毒力类型的小麦叶锈菌株和44个已知的抗叶锈单基因品系对其进行了抗叶锈基因推导,推导出粗山羊草4254-Y206可能含有Lr1,Lr10和Lr29或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;4255-Y212可能含有Lr10和Lr29抗叶锈基因或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;Y192可能含有Lr41抗叶锈基因或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;Y201可能含有其他未用于本次研究的抗叶锈基因。     

青海审定小麦品种抗叶锈病基因的分子鉴定

为了分析抗叶锈病基因在青海审定小麦品种中的分布状况,采用6个抗叶锈基因(Lr1、Lr9、Lr24、Lr29、Lr34、Lr42)的分子标记对青海省审定的66个小麦品种进行检测。检测结果显示:66份小麦品种中,16个品种含Lr1,占24.24%;18个品种含Lr24,占27.27%;31个品种含Lr29,占46.97%;5个品种含Lr34,占7.58%;23个品种含Lr42,占34.85%;未检测到Lr9。另外,同时含有2个抗叶锈基因的小麦品种17份,占25.76%,同时含有3个抗性基因的品种9份,占13.64%,同时含有4个或4个以上的品种仅1份,为‘青春254’。     

23份中国小麦微核心种质抗叶锈性评价

【目的】探测23份微核心种质材料的抗叶锈性和可能携带的抗叶锈基因。【方法】选取12个具有鉴别能力的小麦叶锈菌生理小种对23份微核心种质进行了苗期和成株期的抗性鉴定以及基因推导,同时结合使用已经报道的能够用于抗病基因分子鉴定的分子标记对其进行进一步抗叶锈基因的分子检测。【结果】这些品种中除中国春表现感病外,其余22份种质均表现出较强的抗性。火球、老齐麦、凤麦11、山红麦、红和尚头、府麦、尕老汉和郑引4号含Lr34和未知抗性基因,中国春含Lr34,碱麦和小佛手含Lr1和Lr34,同家坝小麦和红花麦含Lr34和Lr32,克丰3号含有Lr10、Lr34、Lr16和Lr32,Atlas66含有Lr1、Lr2c和Lr32,烟农15含Lr1,可能含有Lr17,白条鱼含Lr26、Lr16、Lr42和LrZH84,木宗卓嘎含Lr26,可能含Lr14a,金黄麦含Lr1、Lr34和Lr32,云麦34含Lr26、Lr37和LrZH84,可能含有Lr15,百农3217含Lr1和Lr16,白朗灰麦和山麦可能含有未知抗叶锈基因。【结论】这些小麦微核心种质中含有比较丰富的抗叶锈基因,具有较好的抗叶锈性,是抗叶锈育种的重要资源。     

小麦品种‘武农148’和‘西农928’的抗叶锈病基因分析

本研究选用9个小麦叶锈菌菌系接种36个已知基因载体品种(系)、‘武农148’和‘西农928’进行抗叶锈基因苗期推导分析,在2014—2015和2015—2016连续两年两点对其进行成株抗叶锈性鉴定并结合苗期抗叶锈基因推导与系谱分析;利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,从而得出供试材料的抗性和携带的抗病基因。结果表明,‘西农928’中可能携带抗病基因Lr30、Lr42和携带有未知微效抗病基因,所检测的2个品种均不含抗病基因Lr1、Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24、Lr26、Lr34和Lr46。针对西农928中含有的抗叶锈病基因,可作为小麦抗锈病育种中的抗源材料。     

30个重要小麦生产品种抗叶锈性基因分析

【目的】小麦叶锈病是影响中国小麦产量的重要病害之一,培育持久抗病品种可以经济、有效地控制该病害。论文通过基因推导结合系谱分析、分子标记及成株抗病鉴定对小麦生产品种中抗病基因进行鉴定,从而确定小麦品种中所携带的抗病基因。【方法】选用18个小麦叶锈菌菌系(PHGQ、THJT、PHJT、KHJS、PHJS、THTT?、KHHT、FHRT、FHJQ、PHTT、THTT?、PHTT、FHTR、FHHT?、FHHT?、TGGT、FHTT、FGMT)接种36个已知抗叶锈病基因载体品种和中国的30个小麦生产品种进行苗期抗叶锈病基因推导,进一步利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,同时系谱分析法确定供试小麦品种中所携带的已知抗叶锈病基因。为了鉴定小麦品种的成株抗性基因,在2014—2015和2015—2016年度将30个小麦品种、慢锈对照品种SAAR和感病对照品种郑州5389种植于河北农业大学小麦试验田和河南周口黄泛区农场试验田,田间用混合生理小种(FHRT、THTT、THJT)接种进行成株抗叶锈性鉴定,进一步运用软件IBM SPSS Statistics 19.0进行方差分析(ANOVA),根据苗期与成株期的侵染型排除具有主效抗性基因的品种,将田间最终严重度(当达到发病高峰时调查的严重度为最终严重度,final disease severity,FDS)明显小于或与慢锈对照SAAR无显著差异的作为慢锈品种,从而筛选出表现慢锈的小麦品种。【结果】基因推导、系谱分析结合标记检测结果表明,30个小麦生产品种中有4个品种(鄂恩5号、鄂麦14、陕229和西农979)含有抗病基因Lr1,10个品种(鄂恩1号、鄂恩5号、鄂恩6号、贵农16、陕225、陕354、陕715、陕合6号、陕麦509和陕农7859)携带有抗病基因Lr26,2个品种(陕225和小偃81)经分子标记检测含有慢锈抗病基因Lr46,另外还有3个品种(西农979、陕229和贵农16)可能含有基因Lr13,所有供试品种均不含Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24和Lr34抗病基因。根据2年2点的田间抗叶锈病鉴定筛选出18个表现慢锈的品种,且方差分析结果表明各品种间和地点间差异均极显著,年份间差异显著,品种与地点间、品种与年份间差异均极显著,而品种与重复间和重复间均不显著,这表明小麦叶锈病抗性的表达受基因型和环境互作共同影响。【结论】30个小麦品种中共检测到Lr1、Lr26、Lr13和Lr46等4个抗叶锈病基因,其中Lr46为成株抗病基因,通过田间抗性鉴定共检测出18个品种可能携带成株慢锈基因,所有慢锈材料中可能含有未知成株抗叶锈病基因,需要进一步进行遗传鉴定。     

50个国外小麦品种(系)抗叶锈性鉴定

为确定小麦品种(系)所携带的抗病基因,对来自国外的50个小麦品种(系)进行苗期抗叶锈病基因推导和成株期抗叶锈鉴定。在苗期,根据供试品种(系)与20个毒力不同的叶锈菌生理小种的互作反应,与36个已知抗叶锈基因载体品种的侵染型进行比较,同时对试验材料进行连续2a两点的田间抗锈性试验,并利用分子标记进一步检测供试品种(系)中含有的抗叶锈病基因。基因推导和标记检测结果表明,Insijnia、Palpich、MV laura、Mason/jagger、Re7145共5个小麦品种(系)含有Lr1,Insijnia、Tx03a0148、F98047j14-2inc、T67/X84w063-9-45//K92、Mason/jagger共5个小麦品种(系)含有Lr26,Hk1/6/Nvsr3/5bez/tvr、Tx03a0148、Palpich、Kanto107、MV laura、F92080g1-1/F93042g2-1、Mv05-08、Norin61、Bruta、Aca801、F98047j14-2inc、T67/X84w063-9-45//K92、Mason/jagger共13个小麦品种(系)含有成株慢锈基因Lr34,Nidera baguette 10、Insijnia、Nsa09-3645、Soissons、Aztec、Carimulti、Mason/jagger、Re714、Kniish-46、Nuwest/4/D887-74/pew/、Fr03733共11个小麦品种(系)含有成株抗性基因Lr37,Sagittario、Hk1/6/Nvsr3/5bez/tvr、Insijnia、Fr03717、Dorico等共45个品种(系)含有成株慢锈基因Lr46,T67/X84w063-9-45//K92、Re7145共2个品种(系)可能含有Lr18,Fr03724、Fr3713、T67/X84w063-9-45//K92共3个品种(系)可能含有Lr21,T67/X84w063-9-45//K92仅1个品种(系)可能含有Lr36。田间试验结果表明,Mv05-08、Fr03725、Re714、Fr03717、Fr03724等共19个品种(系)表现慢锈性。     

国际上已知小麦抗叶锈病基因在中国的可利用性研究

 1997～ 1999年间利用我国 2 94个小麦叶锈菌株和主要流行小种 ,对目前国际上发现和命名的 4 3个抗叶锈病基因 (Lr基因 )进行了苗期抗病性、成株抗病性及抗性稳定性等系统研究。结果表明 ,Lr9、Lr19、Lr2 4、Lr2 5、Lr2 8、Lr2 9、Lr38和Lr4 2等 8个基因表现为全生育期抗病 ,这些基因除Lr2 9对温度反应敏感 (高温感病 )外 ,其余基因的抗病性表现均不受温度变化的影响 ,侵染型表现稳定或较稳定 ,具有很高的开发应用价值 ;Lr12、Lr13和Lr2 3虽然苗期表现无效 ,但成株期对我国小麦叶锈菌具有很好的抗性 (免疫至高抗 ) ,属于典型的成株抗病基因 ;Lr34、Lr35两个基因苗期感病、成株期侵染型表现为中感 ,但终期病害比率 (病害平均严重度 )小于 10 % ,具有明显的慢叶锈病特征 ,值得进一步研究利用 ;Lr3ka、Lr16、Lr17、Lr18、Lr39、Lr4 0、Lr4 1、Lr4 3等基因虽然终期病害比率较高(40 %以上 ) ,但侵染型表现为中抗或中间型 ,其中 ,Lr39、Lr4 0、Lr4 1在苗期属有效抗病基因 (无毒基因频率在 85 %以上 ) ,亦具有一定的开发利用价值。其余抗叶锈病基因无论在苗期还是在成株期对我国小麦叶锈菌均表现无效 ,在小麦抗锈育种中的可利用价值不高。选用BBB、DHS、PGT和PHT等 4个叶锈菌致病类型并设置 5 / 10℃、15 / 2 0     

31个小麦品种(系)抗叶锈性分析

为明确31个小麦品种(系)的抗叶锈性,选用12个小麦叶锈菌菌系在苗期对测试品种(系)进行抗叶锈基因推导,并对这些材料进行成株抗叶锈性鉴定。结果表明:‘藁麦8911’、‘B466’、‘949-14-3’、‘小偃166’、‘陕优225’、‘陕515’、‘A111’、‘ZB3’、‘92R137’、‘陕农981’、‘ZB5’、‘ZB9’、‘9925’和‘西农335’这14个品种(系)中可能含有Lr1、Lr2a、Lr11、Lr17、Lr18、Lr25、Lr30、Lr3bg和Lr50等9个已知苗期抗叶锈基因或未知的抗叶锈病基因;‘周麦18’、‘贵15(异白)’、‘兴育7号’、‘区23’、‘GF-19’、‘ZA4’、‘陕538’、‘L6001-2’、‘4163’和‘浚麦35’这10个品种(系)含有与供试已知基因不同的抗性基因;‘周优102’、‘豫教0388’、‘L201’、‘贵农775’、‘113’、‘贵农13’和‘小偃22’这7个品种(系)中不含有供试的近等(单)基因系含有的已知抗叶锈病基因。成株期抗叶锈性鉴定表明:‘周优102’、‘藁麦8911’、‘贵15异白’、‘L201’、‘贵农775’、‘陕优225’、‘113’、‘4163’、‘ZB3’、‘92R137’、‘贵农13’、‘陕农981’、‘陕538’、‘ZB5’、‘ZB9’、‘小偃22’、‘9925’、‘L6001-2’和‘西农335’表现出较好的成株期抗性。本研究中19个具有良好成株抗叶锈性材料可为小麦抗病育种提供参考。     

150个小麦品种（系）抗叶锈基因Lr35分子鉴定

小麦抗叶锈基因Lr35是成株抗性基因,在二叶期即表现连续抗性,被认为是有用的抗病资源。本研究利用以PCR为基础的STS、SCAR分子标记技术,对150个小麦品种(系)进行了分析,检测出8个小麦品种(6068,白蚰包,中麦9,早洋,碧玛1号,小偃7631,东方红3号和Madsen)含有Lr35基因。结合室内接种鉴定技术 (叶锈菌株为对Lr35无毒力的99-8-11-5),结果表明,这8个小麦品种虽在分子水平上含有Lr35基因,但在侵染类型上具有一定差异,其中东方红3号表现对菌株的亲和性。     

巨麦6号抗叶锈病基因的推导和分子定位

巨麦6号在田间表现出很好的抗叶锈性,鉴定其抗叶锈病基因对小麦抗叶锈病育种具有重要意义。在小麦苗期对36个含有已知抗叶锈病基因的对照品种和巨麦6号接种15个中国小麦叶锈菌小种进行抗叶锈病鉴定,推导巨麦6号中可能含有的抗叶锈病基因。以巨麦6号为抗病亲本与感病品种郑州5389进行杂交、自交获得F1、F2代群体,苗期利用叶锈菌小种FHBQ接种F2代群体进行抗叶锈病遗传分析。结果表明,巨麦6号中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1,其抗叶锈性由1对显性的抗病基因控制。利用与Lr1共分离的STS标记WR003进一步检测F2单株DNA,结果显示,该标记与抗叶锈病基因共分离,进一步证实巨麦6号携带已知抗叶锈病基因Lr1。     

两个中国小麦品种中抗叶锈基因的遗传分析和基因定位

【目的】确定来自四川的两个小麦品种绵阳351-15和SW8588所携带的抗叶锈基因,为选育持久抗锈品种提供理论依据。【方法】在苗期用15个叶锈菌生理小种接种小麦品种绵阳351-15、SW8588和30个含有已知抗叶锈基因的近等基因系,推导2个材料中所含有的抗叶锈病基因,同时以小麦抗叶锈品种绵阳351-15和SW8588分别同感病品种郑州5389杂交获得F1和F2代群体,用叶锈菌小种FHTT接种各亲本及其杂交后代,进行抗叶锈遗传分析,并利用SSR和STS标记进行抗叶锈病基因的分子定位。【结果】经苗期基因推导发现SW8588中含有未知基因不同于已知抗叶锈病基因Lr1,绵阳351-15中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1。用叶锈菌小种FHTT接种各F1和F2代群体,2个F2代群体抗感单株分离比例均符合3﹕1的理论分离比例,表明2个亲本对小种FHTT的抗病性均由1个显性基因控制。经过分子标记分析,在小麦材料绵阳351-15中发现该抗叶锈基因与位于5DL的SSR标记barc144和wmc765连锁,其遗传距离分别为8.9和20.8 cM,并同Lr1的STS标记WR003共分离,确定在小麦材料绵阳351-15中对小种FHTT的抗病性由抗叶锈基因Lr1提供;经分子标记检测SW8588中含有1对显性的抗叶锈病基因,暂命名为LrSW85,该基因位于5DL染色体上与Lr1的STS标记WR003共分离,该抗叶锈基因可能是Lr1的等位基因或紧密连锁基因。【结论】通过基因推导、遗传分析和分子标记等手段,确定小麦材料绵阳351-15中含有抗叶锈基因Lr1;小麦材料SW8588中含有抗叶锈基因LrSW85,该基因可能为Lr1的等位基因或紧密连锁基因。     

Identification of leaf rust resistance genes in common wheat varieties from China and foreign countries

Wheat leaf rust, triggered by Puccinia triticina Eriks(Pt), is among the most important diseases of wheat worldwide. Deploying resistant varieties against leaf rust is the most effective, environmentally-friendly and economic way to control the disease. In the present study, 66 wheat varieties form China and foreign countries were tested with 17 Pt races for gene postulation during the seedling stage in the greenhouse. All the varieties were also planted to identify slow rusting responses to leaf rust at the adult plant stage in Baoding and Zhoukou field trials during the 2016/2017 to 2017/2018 cropping seasons. Moreover, 12 closely linked molecular markers to known leaf rust resistance(Lr) genes were used for assessing all the varieties. The results of both gene postulation and molecular marker identification showed that a total of eight Lr genes, Lr1, Lr10, Lr17, Lr20, Lr26, Lr34, Lr37 and Lr46, either singly or in combination were detected in 32 varieties. Known Lr genes were not identified in the remaining 34 varieties. Seventeen varieties were found to have slow rusting resistance. The resistance sources identified in this study can be used as resources for resistance against leaf rust in wheat breeding programs in China and the respective foreign countries.     

Molecular mapping of leaf rust resistance genes in the wheat line Yu 356-9

The Chinese wheat line Yu 356-9 exhibits a high level of resistance to leaf rust. In order to decipher the genetic base of resistance in Yu 356-9, gene postulation, inheritance analyses, and chromosome linkage mapping were carried out. Gene postulation completed using 15 leaf rust pathotypes and 36 isogenic lines indicated that Yu 356-9 was resistant to all pathotypes tested. F1 and F2 plants from the cross Yu 356-9(resistant)/Zhengzhou 5389(susceptible) were tested with leaf rust pathotype "FHNQ" in the greenhouse. Results indicated a 3:1 segregation ratio, indicative of the presence of a single dominant leaf rust resistance gene in Yu 356-9 which was temporarily designated as Lr Yu. Bulk segregant analysis and molecular marker assays were used to map Lr Yu. Five simple sequence repeat(SSR) markers on chromosome 2BS were found closely linked to Lr Yu. Among these markers, Xwmc770 is the most closely linked, with a genetic distance of 5.7 c M.     

Seedling and adult plant resistance to leaf rust in 46 Chinese bread wheat landraces and 39 wheat lines with known Lr genes

Wheat leaf rust,caused by Puccinia triticina(Pt),is an important foliar disease that has an important influence on wheat yield.The most economic,safe and effective way to control the disease is growing resistant cultivars.In the present study,a total of 46 wheat landraces and 34 wheat lines with known Lr(leaf rust resistance)genes were inoculated with 16Pt pathotypes for postulating seedling resistance gene(s)in the greenhouse.These cultivars and five wheat differential lines with adult plant resistance(APR)genes(Lr12,Lr22b,Lr34,Lr35 and Lr37)were also evaluated for identification of slow rusting resistance in the field trials in Baoding,Hebei Province of China in the 2014–2015 and 2015–2016 cropping seasons.Furthermore,10 functional molecular markers closely linked to 10 known Lr genes were used to detect all the wheat genotypes.Results showed that most of the landraces were susceptible to most of the Pt pathotypes at seedling stage.Nonetheless,Lr1 was detected only in Hongtangliangmai.The field experimental test of the two environments showed that 38 landraces showed slow rusting resistance.Seven cultivars possessed Lr34 but none of the landraces contained Lr37 and Lr46.Lr genes namely,Lr9,Lr19,Lr24,Lr28,Lr29,Lr47,Lr51 and Lr53 were effective at the whole plant stage.Lr18,Lr36 and Lr45 had lost resistance to part of pathotypes at the seedling stage but showed high resistance at the adult plant stage.Lr34 as a slowing rusting gene showed good resistance in the field.Four race-specific APR genes Lr12,Lr13,Lr35 and Lr37 conferred good resistance in the field experiments.Seven race-specific genes,Lr2b,Lr2c,Lr11,Lr16,Lr26,Lr33 and LrB had lost resistance.The 38 landraces showed slow rusting resistance to wheat leaf rust can be used as resistance resources for wheat resistance breeding in China.     

加拿大小麦生产和锈病防治

小麦是加拿大种植面积最大的作物,大部分种植于加拿大西部曼尼托巴省、萨斯喀彻温省、阿尔伯塔省的草原省份。在加拿大小麦种植面积大约有1 000万hm2,包括700万hm2的六倍体春小麦,200万hm2的硬粒小麦和100万hm2的冬小麦。六倍体小麦又根据不同的质量标准和多样化的食品分类、市场需要等划分成很多类。其中最主要的一类叫加西硬红类(CWRS),是加拿大最主要用于做面包的春小麦品种系列。历史上危害小麦的病害主要是由秆锈菌(Puccinia graminisf.sp.tritici)引起的小麦秆锈病。在加拿大抗秆锈病的第一个重要品种是Thatcher,从20世纪30年代到70年代早期广泛种植。然而Thatcher对由叶锈菌(P.triticina)引起的叶锈病十分感病。多年来,随着含其他抗锈基因(主要是Sr2,Sr6,Sr7a,Sr9b,Lr13,Lr14a,Lr16,Lr34)品种的育成和推广,秆锈病得到了很好的控制,但叶锈病却由于P.triticina种群变化,导致例如Lr13和Lr16抗性基因的抗性丧失,仍然造成很大的损失。小麦条锈病主要由柄锈菌(P.striiformisf.sp.tritici)引起的,长期以来,条锈病是阿尔伯塔南部灌溉区小麦生产上的主要病害,但是自2000年以来,小麦条锈病已经在加拿大中部草原区和安大略南部发现,并造成严重危害。加拿大小麦品种中,只有少数含有中抗水平的Yr18抗条锈基因,而大多数小麦品种对条锈病的抗性基础及抗病遗传尚不清楚。展望未来,锈病仍然是加拿大小麦的主要病害,如条锈病或者是具有高致病力的秆锈病小种,Ug-99可能会是加拿大小麦及谷物生产的新威胁,目前解决这些问题的最好策略是致力于长期的抗锈病遗传育种研究,包括聚合有效耐用的基因,对基因进行有效的部署和聚合抗性基因使遗传资源最大化等手段。将科研重点放在自然遗传抗病方面旨在使加拿大农民能够按对自然环境有利的方式来生产化学残余量最少的小麦,从而在国内和国际市场竞争中占据优势。