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。     

周麦11、西农1163-4抗叶锈病基因与周8425B中LrZH84的关系

为了明确周麦11、西农1163-4抗叶锈病基因与周8425B中Lr ZH84的关系,用叶锈菌小种THTT接种周麦11/中国春的145个F2单株,而另一叶锈菌生理小种FHTT分别接种周麦11/中国春的285个F2单株、西农1163-4/Thatcher的232个F2单株;2个与Lr ZH84紧密连锁的标记gwm582、ω-secalin/Glu-B3用于检测3个群体中是否携带抗叶锈病基因Lr ZH84。结果显示:周麦11对叶锈菌生理小种THTT的抗性由2个显性抗病基因控制,经标记检测发现,周麦11中1个抗病基因是Lr ZH84,另1个抗叶锈病基因为未知基因;周麦11对叶锈菌生理小种FHTT的抗性由单基因控制,标记检测发现该基因不同于Lr ZH84,为未知抗叶锈病基因;西农1163-4对叶锈菌生理小种FHTT的抗性由单基因控制,分子标记检测结果表明,该基因可能为Lr Xi,由于Lr ZH84对FHTT表现感病,表明Lr Xi不同于Lr ZH84。通过研究证实,周麦11中含有Lr ZH84和1个未知的抗叶锈病基因,西农1163-4中的抗叶锈病基因Lr Xi与Lr ZH84不同;同时,周麦11、西农1163-4中可能还含有其他抗病基因,有待进一步研究。研究将为抗病基因聚合、基因布局、培育抗病新品种奠定理论基础。     

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。     

小麦品系西农1163-4抗叶锈病基因的遗传分析和分子作图

【目的】小麦品系西农1163-4高抗小麦叶锈、条锈和白粉病,综合农艺性状良好。明确该小麦品系中所含的抗叶锈病基因及遗传特点,找到与其紧密连锁的分子标记,有利于抗病基因利用和培育抗病新品种。【方法】将西农1163-4与感病品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,利用中国叶锈菌优势小种THTT进行苗期抗性鉴定和抗性遗传分析;采用SSR技术对西农1163-4所携带的抗叶锈基因进行分子标记研究,共筛选了1 273对SSR引物。【结果】小麦品系西农1163-4对多个叶锈菌小种具有良好的抗病性,对THTT的抗性是由1个显性基因控制,该基因暂命名为LrXi。获得了与LrXi紧密连锁的3个微卫星分子标记Xbarc8、Xgwm582、Xwmc269和1个STS标记(ω-secali/Glu-B3),将LrXi定位于小麦1BL染色体上。距离最近的2个微卫星位点是Xgwm582、Xbarc8,与抗叶锈基因间的遗传距离分别为2.3 cM和3.2 cM。【结论】LrXi位于1BL染色体,抗叶锈表现不同于所有已知抗叶锈病基因,该基因的发现将有利于丰富中国抗叶锈病基因资源,为培育持久抗病品种奠定基础。     

小麦品系西农1163-4抗叶锈病基因的遗传分析和分子作图#br#

【目的】小麦品系西农1163-4高抗小麦叶锈、条锈和白粉病,综合农艺性状良好。明确该小麦品系中所含的抗叶锈病基因及遗传特点,找到与其紧密连锁的分子标记,有利于抗病基因利用和培育抗病新品种。【方法】将西农1163-4与感病品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,利用中国叶锈菌优势小种THTT进行苗期抗性鉴定和抗性遗传分析;采用SSR技术对西农1163-4所携带的抗叶锈基因进行分子标记研究,共筛选了1 273对SSR引物。【结果】小麦品系西农1163-4对多个叶锈菌小种具有良好的抗病性,对THTT的抗性是由1个显性基因控制,该基因暂命名为LrXi。获得了与LrXi紧密连锁的3个微卫星分子标记Xbarc8、Xgwm582、Xwmc269和1个STS标记(ω-secali/Glu-B3),将LrXi定位于小麦1BL染色体上。距离最近的2个微卫星位点是Xgwm582、Xbarc8,与抗叶锈基因间的遗传距离分别为2.3 cM和3.2 cM。【结论】LrXi位于1BL染色体,抗叶锈表现不同于所有已知抗叶锈病基因,该基因的发现将有利于丰富中国抗叶锈病基因资源,为培育持久抗病品种奠定基础。     

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。     

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。     

17个粗山羊草品种(系)抗叶锈基因的鉴定

为鉴定17个粗山羊草品种(系)中可能含有的抗叶锈病基因,用10株具有不同毒力的小麦叶锈菌混合菌对17个粗山羊草品种进行成株期抗叶锈性鉴定,筛选出7个在田间对叶锈菌有抗性的材料。用抗叶锈基因Lr1、Lr9、Lr19、Lr21、Lr24、Lr28、Lr29和Lr34的STS、SCAR或CAPS标记对这些品种进行分子辅助鉴定。初步明确粗山羊草CN40033和CN30823中可能含有Lr1基因;CN42471中可能含有Lr9基因;CN30942中可能含有Lr21;供试的17个粗山羊草品种中都不含有Lr19、Lr24、Lr28、Lr29和Lr34。     

三属麦1号抗条锈病基因的SSR分子标记

【目的】对抗条锈病新种质三属麦1号进行抗条锈病鉴定和遗传分析,明确三属麦1号含有的抗病基因数目,并挖掘其抗条锈病基因。【方法】利用CYR29、CYR30、CYR31、CYR32、CYR33 5个条锈菌优势小种对三属麦1号与铭贤169(感病品种)及二者作为亲本杂交的F1、F2代和BC1代进行了抗锈性遗传分析,并对其抗条锈基因进行微卫星标记。【结果】三属麦1号对供试的5个条锈菌优势小种均表现免疫,并且对条锈菌小种CYR31的抗性由1对隐性基因控制,暂命名为YrS1。采用分子标记定位技术,筛选到位于小麦3D染色体短臂上的5个SSR标记(Xwmc674、Xcfd79、Xcfd34、Xgwm2、Xbarc68)与YrS1连锁,最近的标记为Xwmc674和Xcfd79,其与YrS1的遗传距离分别是8.7和4.1cM。【结论】三属麦1号具有优良的抗条锈性,而且具有5个多态性微卫星标记的抗条锈病基因YrS1位于小麦3D染色体短臂上。     

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.     

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。     

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.     

粗山羊草Y192中抗叶锈基因LrY192的SSR定位

 【目的】在粗山羊草(Aegilops tauschii)中寻找新的抗叶锈病基因,为抗病育种提供新种质。【方法】本研究对抗小麦叶锈病的粗山羊草Y192和感小麦叶锈病的Y2272进行杂交,通过F2代抗叶锈性分离情况确定可能含有的抗叶锈基因数量,应用分离群体分组法（bulked segregation analysis,BSA）筛选D染色体上与抗叶锈性相关的SSR标记,用MapChart软件构建遗传连锁图谱。利用分子辅助鉴定和抗叶锈表型分析推测Y192可能含有的抗叶锈基因。【结果】在接菌04-5-192(THNT)的杂交后代中F1代表现抗病,F2代表现3:1的抗感分离,表明该基因为一个显性抗病基因,将该抗病基因暂命名为LrY192。筛选到的3个SSR标记Wmc245、Xgwm296和Xgwm261与该基因的遗传距离分别为4.1、18.9和26.2 cM。根据连锁标记在小麦微卫星图谱的位置,LrY192被定位在2D染色体上。【结论】综合分析基因所在的染色体位置及抗病特性,认为LrY192是一个新的抗小麦叶锈基因,获得的SSR标记Wmc245可用于分子辅助选择。