小冰麦33苗期抗叶锈性鉴定及其抗性基因推导

为明确小冰麦33在抗叶锈病方面的应用前景，选用了来自全国21个地区不同年份的214株叶锈菌株对小冰麦33进行苗期抗叶锈性鉴定。结果表明，在214株菌株中，只有云南与贵州两地区各出现了一个使其产生高侵染型的菌株，说明小冰麦33对我国小麦叶锈菌具有较强的苗期抗病性，可在我国大部分麦区使用。试验选用19个具有较好鉴别能力的小麦叶锈菌株和49个已知的抗叶锈单基因品系对其进行了抗叶锈基因推导，推导出小冰麦33中可能含有Lr2a、Lr3a、Lr23、Lr44及未知抗叶锈基因。     

河南71个重要小麦生产品种的抗叶锈性鉴定

为给防治中国小麦叶锈病和培育抗叶锈病小麦品种奠定基础,本研究以36个携带已知抗病基因的载体品种和71个河南主栽小麦品种为材料,在苗期接种16个小麦叶锈菌生理小种进行基因推导,并利用系谱分析和分子标记检测对推导结果进行验证,于2014－2015年度在河北保定小麦试验田及2014－2015和2015－2016两年度在河南周口黄泛区农场进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现,71个河南小麦品种中,36个品种在苗期共鉴定出7个抗叶锈病基因（ Lr1 、 Lr2b 、 Lr10 、 Lr26 、 Lr17 、 Lr34 和 Lr39 ）,其中27个品种含有 Lr26 ,4个品种含有 Lr39 ,2个品种含有 Lr10 ,含有 Lr1 和 Lr17 的品种各有8个,含有 Lr2b 和 Lr34的品种各有1个。成株期抗叶锈性鉴定结果表明,仅有7个品种具有成株期慢锈性,可能含有成株期抗性基因,可进一步用于培育抗叶锈病品种和抗叶锈病基因的合理布局。     

23个二倍体小麦材料抗叶锈性的分子鉴定

为了通过分子手段鉴定小麦基因组供体二倍体材料中可能舍有的抗叶锈病基因,用22株小麦叶锈菌单孢茵系对23个二倍体小麦材料进行抗叶锈性鉴定,通过苗期、成株期离体鉴定,苗期室内鉴定及成株期大田鉴定,筛选出13个在苗期和9个成株期对至少11个茵株有抗性的品种.用抗叶锈基因LrP.Lr10、Lr19,Lr20,Lr24,Lr29、Lr35和Lr37的STS或SCAR标记对这些品种进行分子辅助鉴定.其中,材料Y92、Y96、Y168、Y128、Ae38、Ae43和Ae46中可能含有Lr19;Y2009、Y2034、Y2039、Y2049、Y2072和Y2073中可能含有Lr35.所测试的23个材料不合Lr9、Lr10、Lr20、Lr24、Lr29和Lr37.     

69份国外小麦品种(系)抗叶锈性鉴定及基因分析

为给抗叶锈病育种提供优异抗源，选用17个不同毒力的叶锈菌生理小种，对69份国外小麦品种（系）及36份已知抗病基因的近等基因系进行苗期抗叶锈病基因推导，并结合11个已知基因的分子标记进行标记检测；于2017-2018年度分别在河北保定试验田和河南周口黄泛区农场对69份国外小麦材料进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现，在69份国外小麦品种（系）中共检测到6个抗小麦叶锈病基因 （Lr1、Lr10、Lr19、Lr26、Lr34和Lr37），携带苗期抗病基因Lr1、Lr10、Lr19和Lr26的分别有6、19、5和10份品种（系），携带成株抗病基因Lr34和Lr37的分别有10和26份品种（系），田间鉴定具有成株慢锈性的品种（系）共有46份。     

小冰麦33温敏抗叶锈性基因分析

小冰麦33是一个高产、高蛋白、抗多种病害的小麦品种,并具有温敏抗叶锈性.为了明确小冰麦33所含有的温敏性抗叶锈基因,选用4个不同毒性基因组合的小麦叶锈菌生理小种在5℃/10℃(黑暗/光照)、15℃/20℃(黑暗/光照)和25℃/30℃(黑暗/光照)三个温度条件下对小冰麦33进行了温敏抗叶锈性基因推导.通过比较3个不同温度下小冰麦33与7个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈近等基因系(分别含有Lr11、Lr13、Lr14a、Lr18、Lr23、Lr34、Lr37温敏基因)对4个小麦叶锈菌生理小种的反应型模式,推导出该品种可能含有Lr18及其他新的温敏抗叶锈性基因.     

小冰麦33温敏抗叶锈性基因分析

小冰麦33是一个高产、高蛋白、抗多种病害的小麦品种,并具有温敏抗叶锈性。为了明确小冰麦33所含有的温敏性抗叶锈基因,选用4个不同毒性基因组合的小麦叶锈菌生理小种在5℃／10℃（黑暗／光照）、15℃／20℃（黑暗／光照）和25℃／30℃（黑暗／光照）三个温度条件下对小冰麦33进行了温敏抗叶锈性基因推导。通过比较3个不同温度下小冰麦33与7个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈近等基因系（分别含有Lr11、Lr13、Lr14a、Lr18、Lr23、Lr34、Lr37温敏基因）对4个小麦叶锈菌生理小种的反应型模式,推导出该品种可能含有Lr18及其他新的温敏抗叶锈性基因。     

小麦抗叶锈病中间材料的Lr24、Lr38分子标记辅助选择

为加速小麦抗叶锈优质品种的培育,利用Lr24、Lr38的分子标记对优质品种豫麦34、中优9507和高抗叶锈品系1R17的杂交F3:4代的优质材料进行了目的基因的鉴定。结果从150份杂交后代F3:4中筛选出了70份聚合Lr24和Lr38的高抗优质材料,其余80份材料表型为抗叶锈病,但不含Lr24和Lr38或仅含二者之一。本研究避免了小麦抗叶锈病育种的盲目性,提高了抗叶锈基因选择的准确度。     

六个小麦品系的抗叶锈性评价

为探究供试的6个小麦品系对叶锈病的抗性状况及所含的抗叶锈基因,利用苗期基因推导、成株期抗病鉴定和分子标记辅助检测进行综合鉴定。结果表明,6个小麦品系中,cp0262811可能含有Lr3bg、Lr42和Lr44;cp012733177可能含有Lr2c、Lr3bg、Lr16、Lr26和Lr42;cp20334178和cp023924377可能含有Lr16和Lr26;cp203015218可能含有Lr3、 Lr3bg、Lr11、Lr17和Lr26;cp2038432具有很好的苗期和成株期抗性,可能含有Lr16、Lr26、Lr37和其他抗叶锈基因。测试的6份小麦材料不含有Lr1、 Lr9、Lr10、Lr12、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr28、Lr29、Lr34、Lr35、Lr38、Lr41和Lr47。结果表明,这些小麦品系中含有比较丰富的抗叶锈病基因,具有较好的抗叶锈性。     

抗叶锈基因Lr34在46个小麦育种资源中的分布及其抗性表现

Lr34是目前应用最广泛的慢锈基因,慢锈基因的利用是实现持久抗病性的方法之一。为明确我国小麦品种含有Lr34的信息,利用csLv34标记检测了46个小麦育种资源中Lr34的分布情况,并对46个小麦育种资源进行了田间成株期抗叶锈性鉴定。分子检测表明,在46个小麦品种中有7个品种含有Lr34基因(分布率为15.2%),含有Lr34基因的品种成株期抗叶锈性较强,虽然有些品种的侵染型为3~4,但严重程度较低。     

中国小麦主要抗叶锈病基因的有效性评价

为了给小麦抗叶锈基因的发掘和利用提供理论指导,对目前我国小麦主要抗叶锈病基因的有效性进行了评价。认为Lr1、Lr3、Lr3bg、Lr10、Lr11、Lr14a、Lr16和Lr26等基因单独应用已基本失效,但与Lr13和Lr34等合适的基因组合起来能够表现出残余的抗病作用;Lr9、Lr19、Lr24和Lr38等是典型的垂直抗病性基因,应慎重应用;虽然Lr13具有慢锈性、Lr23表现免疫,但这两个基因均对致病类型有专化性,遇到毒性致病类型时慢锈性或免疫特性均会失效。认为目前我国小麦中对叶锈病起抵抗作用的主要是Lr12、Lr13、Lr23、Lr34和Lr35等成株抗病基因、某些未知基因和水平抗病性基因。     

宁夏小麦品种慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的小麦慢叶锈/慢条锈基因,可用于小麦锈病抗性改良。为了明确Lr34/Yr18基因在宁夏小麦中的分布特点,利用STS标记csLV34对111份宁夏小麦品种中慢锈基因Lr34/Yr18的等位变异进行了分子检测,并且进行了成株期条锈病抗性鉴定。结果表明,20份材料携带Lr34/Yr18基因,占18.0%。不同来源的小麦品种中Lr34/Yr18基因分布频率不同,农家品种中分布频率最高,占90.9%;引进品种中所占比例为14.3%;育成品种中所占比例最低,仅占7.7%。含有Lr34/Yr18基因的品种对条锈病具有较好的抗性,可作为今后宁夏小麦抗锈病育种的重要抗源。     

Development and Molecular Characterization of Wheat-Aegilops peregrina Introgression Lines with Resistance to Leaf Rust and Stripe Rust

A wild non-progenitor species from wheat (Triticum aestivum L.) tertiary gene pool, Aegilops peregrina (Hack.) Maire & Weiller accession pau3519 (UUSS), was used for introgression of leaf rust (caused by Puccinia triticina) and stripe rust (caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici) resistance in bread wheat. The accession was crossed and backcrossed with hexaploid wheat line Chinese Spring Ph^I to develop two homozygous BC₂F₆ wheat-Ae. peregrina introgression lines (ILs), viz., IL pau16058 and IL pau16061, through induced homoeologous recombination. Homozygous lines were screened against six Puccinia triticina and two Puccinia striiformis f. sp. tritici pathotypes at the seedling stage and a mixture of prevalent pathotypes of both species at the adult plant stage. IL pau16061 showed resistance to leaf rust only, whereas IL pau16058 was resistant to both leaf and stripe rust pathotypes throughout plant life. Molecular profiling of these ILs with simple sequence repeat (SSR) markers indicated that alien introgressions were mainly terminal and very few were interstitial. Identification of linked markers with advanced genomic technologies will aid in marker-assisted pyramiding of alien genes in cultivated wheat background.     

黑龙江省春小麦主要品质性状和慢锈抗病基因的分子标记检测

1B·1R易位系、高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性、黄色素含量等因素都对小麦加工品质有重要影响,慢锈基因Lr34既抗叶锈,又抗条锈、白粉和秆锈病.为了明确这些基因在黑龙江小麦品种中的分布,并为优质抗病小麦分子标记辅助育种提供材料和方法,本研究利用高分子量谷蛋白亚基Dx5 、By8、1B·1R易住系、PPO、PSY基因和Lr34位点的特异性分子标记对黑龙江省不同地区的169份小麦品种进行鉴定.结果表明,Dx5亚基的频率为43.2％,By8亚基的频率为30.8％,1B·1R易位系的频率为4.7％,Ppo-A1b的频率为33.1％,Psy-A1b的频率为33.7％,含Lr34位点的频率为24.9％;不含1B·1R易位系、同时又具有Dx5和By8、Ppo-A1b、Psy-A1b及Lr34位点的品种只有2份,占1.2％.     

小麦近等基因系TcLr19中TaABCF基因的克隆及表达分析

为了挖掘新的抗小麦叶锈病基因,以被无毒小麦叶锈菌诱导的TcLr19为研究对象,通过cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术在TcLr19中克隆到抗病相关基因TaABCF,并对其进行表达分析。序列分析表明,TaABCF基因的DNA和cDNA序列长度分别为3 100bp和1 885bp,包含4个内含子和5个外显子,含有两个核苷酸结合域,具有WalkerA、WalkerB和WalkerC保守序列。系统发育分析表明,TaABCF基因与来自乌拉尔图小麦的EMS53714.1基因亲缘关系最近。实时荧光定量分析表明,TaABCF基因在小麦TcLr19与小麦叶锈菌FHPL非亲和互作前期表达提高,而在感病小麦Thatcher与小麦叶锈菌FHPL的亲和互作后期表达受抑制,且在脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理下的表达早于水杨酸(SA)处理,说明TaABCF基因参与小麦的抗叶锈反应,且对ABA和MeJA的响应要早于SA。