小麦抗白粉病基因Pm13和Pm21特异标记的鉴定和应用

为给小麦生产提供抗谱更广、抗性较持久的育种材料,促进累加基因在小麦抗白粉病育种中的应用.利用与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记,对含有抗白粉病基因Pm13、Pm21的抗病亲本材料和它们杂交的F1代单株,以及在育种中使用的50个小麦品种(系)进行了分子检测.结果表明,与抗白粉病基因Pm13、Pm21连锁的特异标记可以在含有相应基因的材料中分别扩增出1条大小约564 bp和140bp的特异带,而在含有Pm13和Pm21抗白粉病基因的4个F1植株中也检测到这2条特异带;在50个小麦品种(系)中,有10个小麦品种(系)具有Pm21抗白粉病基因,而所有品种(系)均没有扩增出Pm13抗白粉病基因的标记带;结合田间抗白粉病性鉴定,所有具有抗病基因Pm13或Pm21连锁标记的小麦品种(系)都表现高抗小麦白粉病.说明,与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记可以有效应用于小麦抗白粉病育种中,分子标记是检测抗病基因累加体、辅助育种的有效手段.     

小麦抗白粉病基因Pm4的STS标记

根据与小麦抗白粉病基因Pm4a共分离的RFLP探针BCD1231的序列设计引物,以含小麦抗白粉病基因Pm4b的小麦近等基因系VPM／7百农3217、抗病亲本VPM和轮回亲本百农3217为材料进行PCR扩增,结果在抗病池与VPM中扩增出一条约为410bp大小的特异带STS410,而在百农3217中无此特异PCR扩增带。进一步对144株VPM／7^*百农3217的F2分离群体进行遗传连锁分析,估算出该PCR标记STS410与抗病基因Pm4b的遗传距离为3.0cM。用设计这对STS－PCR引物对8个感病品种和17个含Pm基因的抗病亲本进行PCR扩增,结果发现：STS410只出现在含有Pm4基因的材料中。因此,PCR标记STS410可方便地用于小麦抗白粉病基因Pm4的分子标记辅助选择育种。     

分子标记选择小麦抗白粉病基因Pm4b、Pm13和Pm21聚合体

 培育多个抗病基因聚合的小麦品种是提高其抗病广谱性和持久性的有效途径之一。利用小麦抗白粉病基因Pm4、Pm13、Pm2 1的特异PCR标记 ,对含有Pm4b、Pm13、Pm2 1的小麦品系复合杂交F2 代 4 0个植株进行检测 ,从中选择到Pm4b +Pm13+Pm2 13个基因聚合的抗病植株 11个 ,检测、选择到Pm4b +Pm13、Pm4b +Pm2 1、Pm13+Pm2 12个基因聚合的抗病植株 19个 ,为持久、广谱抗病小麦育种奠定了基础。研究还表明 ,3个独立的显性抗病基因在F2 代分离群体中的分离比例基本符合孟德尔独立分配定律 ,在小麦背景下的遗传稳定性 ,与该基因供体和普通小麦的亲缘关系密切相关 ,亲缘关系越远 ,丢失的概率越大。因此 ,在育种过程中对外源基因鉴定和跟踪非常必要     

小麦抗白粉病基因Pm13的标记辅助选择

选用滚动式加代回交转育抗白粉病育种圃中含有 Pm13抗白粉病基因的18个杂交组合,结合温室抗病性鉴定,利用与 Pm13基因紧密连锁的 SCAR 标记对 Pm13抗白粉病基因进行了分子鉴定。试验结果表明,Pm13基因在不同的遗传背景下对北京地区优势白粉病菌15号小种表现抵抗。对18个组合处于不同遗传世代的68个抗感单株的分子标记鉴定结果与抗病性鉴定结果具有高度的一致性,抗病植株中均可以扩增出575bp 的 DNA 片段,而感病植株没有扩增产物。利用这一 SCAR 标记对 Pm13基因进行检测具有快速、准确、可靠的优点,可应用于小麦抗白粉病育种中的标记辅助选择和抗白粉病基因的积累。     

小麦抗白粉病基因Pm4的STS标记

根据与小麦抗白粉病基因Pm4a共分离的RFLP探针BCD1231的序列设计引物,以含小麦抗白粉病基因Pm4b的小麦近等基因系VPM/7*百农3217、抗病亲本VPM和轮回亲本百农3217为材料进行PCR扩增,结果在抗病池与VPM中扩增出一条约为410bp大小的特异带STS410,而在百农3217中无此特异PCR扩增带.进一步对144株VPM/7*百农3217的F2分离群体进行遗传连锁分析,估算出该PCR标记STS410与抗病基因Pm4b的遗传距离为3.0cM.用设计的这对STS-PCR引物对8个感病品种和17个含Pm基因的抗病亲本进行PCR扩增,结果发现:STS410只出现在含有Pm4基因的材料中.因此,PCR标记STS410可方便地用于小麦抗白粉病基因Pm4的分子标记辅助选择育种.     

基于基因特异性标记分析Pm21在中国冬小麦品种（系）中的分布

【目的】来自小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的抗病基因Pm21对小麦白粉病具有持久和广谱抗性,开发该基因的特异性标记,分析其在全国冬麦区中的应用情况,为Pm21的合理布局及分子标记辅助选择育种提供理论依据和技术支撑。【方法】根据已克隆的与Pm21抗性途径紧密相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因Stpk-V的序列（GenBank登录号为HQ864471.1）,提取其蛋白序列并利用Pfam软件分析其保守结构域起止位点,在其保守结构域外设计开发特异序列标记WS-1;构建Pm21载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）的F2群体,以小麦白粉病菌E09对该群体每个单株进行苗期抗白粉病表型鉴定,同时利用WS-1对F2群体进行分子检测,分析检测表型与抗病表型,以验证WS-1标记的准确性;利用WS-1标记对来自中国不同冬麦区的662份小麦品种（系）进行分子标记检测,分析Pm21在不同麦区小麦品种（系）的分布情况,并将检测到含有Pm21的品种（系）在田间进行抗白粉病鉴定;选取WS-1已检测到及没有检测到Pm21的品种（系）各50份,利用曹爱忠等开发的标记NAU/xibao15902进行PCR扩增,进一步证明WS-1的准确性。【结果】（1）开发的Pm21特异标记WS-1为显性标记,含Pm21的小麦材料在8%非变性聚丙烯酰胺凝胶中扩增出一条大小为949 bp的片段,而不含该基因的小麦材料中无该片段。（2）在包含377个株系的F2群体中,286个单株为抗病,91个单株为感病,抗感比符合3﹕1的分离比例,表明在该群体中Pm21表现为显性单基因,WS-1对F2群体的每个株系的检测结果与抗/感表型完全一致。（3）供试的662份小麦材料中,49份携带Pm21,平均分布频率为7.4%,其中,西南冬麦区中检测到33份,占该区参鉴品种（系）数的34.4%,而北部冬麦区、黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区,分别检测到4份、9份和3份,各占该区参鉴品种（系）数的5.3%、3.1%和1.5%。【结论】开发的Pm21特异性标记WS-1可以作为该基因的检测标记,也可应用到今后的基因聚合育种中;该基因在不同麦区分布相差很大,其中,西南冬麦区四川、贵州省的小麦品种（系）中Pm21使用频率过高,有促进病原菌定向选择的风险,在当前小麦育种中应给以重视。     

小麦抗白粉病基因Pm21连锁标记的比较与应用

【目的】探讨与Pm21基因共分离的共显性标记CINAU15902和CINAU161650在育种实践中应用的可行性。【方法】利用8个已知Pm21基因型的小麦品种（系）,将共显性标记CINAU15902和CINAU161650与显性标记SCAR1400在不同遗传背景下的稳定性以及检测效率进行比较。【结果】共显性标记CINAU161650稳定可靠,可有效区分Pm21的纯合和杂合基因型。在利用CINAU161650辅助选择的3个株系中,BC-1-特2株系共116个单株,筛选出纯合抗病单株37个;BC-1-特6株系共206个单株,筛选出纯合抗病单株49个;BC-1-特10株系共28个单株,筛选出纯合抗病单株10个。【结论】在抗白粉病育种中,利用共显性标记CINAU161650对Pm21基因进行辅助选择是高效可行的。     

小麦抗白粉病基因Pm21连锁标记的比较与应用

【目的】探讨与Pm21基因共分离的共显性标记CINAU15902和CINAU161650在育种实践中应用的可行性。【方法】利用8个已知Pm21基因型的小麦品种（系）,将共显性标记CINAU15902和CINAU161650与显性标记SCAR1400在不同遗传背景下的稳定性以及检测效率进行比较。【结果】共显性标记CINAU161650稳定可靠,可有效区分Pm21的纯合和杂合基因型。在利用CINAU161650辅助选择的3个株系中,BC-1-特2株系共116个单株,筛选出纯合抗病单株37个;BC-1-特6株系共206个单株,筛选出纯合抗病单株49个;BC-1-特10株系共28个单株,筛选出纯合抗病单株10个。【结论】在抗白粉病育种中,利用共显性标记CINAU161650对Pm21基因进行辅助选择是高效可行的。     

小麦种质抗白粉病基因的分子标记检测

[目的]促进小麦抗白粉病基因材料在小麦育种及生产中的应用。[方法]利用STS、SCAR和SSR标记有效检测124个小麦品种资源中Pm21、Pm30、Pm34 3个类型抗白粉病基因的分布。[结果]124份亲本材料中,7份材料含有Pm21基因(占5.65%),16份材料含有Pm30基因(占12.9%),4份材料含有Pm34基因(占3.23%);以2种抗性基因聚合形式存在的共有2种类型:其中1份材料含有Pm21+Pm30(占0.81%),1份材料含有Pm30+Pm34(占0.81%);没有发现以Pm21+Pm34 2种抗性基因聚合形式和Pm21+Pm30+Pm34 3种抗性基因聚合形式存在的类型。[结论]利用与抗白粉病基因Pm21、Pm30和Pm34连锁的特异标记对品种资源进行检测,可为小麦育种提供广谱、持久抗病的新材料。     

小麦抗白粉病基因Pm4三个STS标记的实用性分析

根据已报道的序列,合成了3对STS引物4aF + 4aR、4a + 4b和4G + 4I ,对2 4个含已知抗白粉病基因的品种、3个含未知抗白粉病基因的品种和4个感病品种进行了分析。结果表明,4G + 4I和4aF + 4aR 2对引物,扩增产物稳定,均能够扩增出特异性较强、易于检测的目标片段STS4 70 和STS4 10 ,并且标记STS4 70 与Pm4a基因完全连锁。这2个STS标记联合使用,能够准确地检测Pm4基因,作为分子标记辅助选择手段,在小麦抗白粉病育种中具有重要的应用价值。     

2个小麦品系抗白粉病基因的分子鉴定

小麦品系郑91138-16-2-13-12和郑315是从国内小麦品种资源中筛选出的抗白粉病材料,经多年田间鉴定表现为高抗或免疫。本研究利用Pm4,Pm13,Pm21的分子标记对这2个品系进行PCR分析,结果表明,这2个品系均携带Pm4基因,不含Pm13和Pm21基因,为该品种的合理利用提供了理论依据。     

Development of an STS Marker Linked to Powdery Mildew Resistance Genes PmLK906 and Pm4a by Gene Chip Hybridization

Wheat （Triticum aestivum L.） line Lankao 90（6） carries a recessive powdery mildew resistance gene temporarily named PmLK906 on chromosome 2AL. Near PmLK906 there is another known powdery mildew resistance gene locus Pm4. To track the two powdery mildew resistance genes in wheat breeding program by marker assisted selection （MAS）, a linked molecular marker was developed in this study. Wheat gene chip hybridization combined with bulked segregant analysis （BSA） was used to develop an sequence-tagged sites （STS） marker for PmLK906 and Pm4. A new 2 125 bp full-length cDNA clone （GenBank accession no. EU082094） similar to csAtPR5 ofAegilops tauschii was isolated from Lankao 90（6） 21-12, and temporarily named TaAetPR5. Specific products could be amplified from cultivars or lines possessing Pm4a, Pm4b and PmLK906 with primers p9-7pl and p9-7p2 derived from TaAetPR5. TaAetPR5 was linked to PmLK906 at a genetic distance of 7.62 cM, and cosegregated with Pm4a. The p9-7p1 and p9-7p2 could be used as an STS marker for these resistance genes in wheat breeding. Because this marker was cosegregated with Pm4a, it can be used in map-based cloning of the alleles at Pm4 locus also.     

小麦抗白粉病基因Pm4b的RGA分析

为克隆抗性基因和发展Pm4b的特异分子标记奠定基础。利用10对RGA引物,对小麦抗白粉病基因的一些载体品种(系)进行扩增,将引物对R11F/R11R从Pm4b基因的载体品种VPM中扩增出的稳定多态性条带回收、克隆、测序,获得与小麦Pm4b基因的相关抗病基因的同源片段,并对不同的小麦Pm基因载体品系作了检测分析。该稳定多态性条带全长1 321 bp。序列分析表明这个片段属于RGA类序列。用该标记检测小麦不同Pm基因载体品种(系),发现该多态性片段仅出现在Pm4b基因载体品种中。该研究可为分离抗性基因和发展Pm4b的特异分子标记奠定基础。