22份中国小麦生产主栽品种抗条锈病基因解析

为挖掘新的小麦抗条锈病基因,掌握小麦生产主栽品种的抗条锈病基因携带情况,有效防控小麦条锈病,采用抗性鉴定、基因推导分析和分子标记技术对22份小麦生产上主栽品种进行了研究,通过抗性鉴定比较22份小麦主栽品种与已知基因载体品种的抗谱。结果显示,共推测出14份供试品种携带已知抗条锈基因,8份供试品种携带未知抗条锈基因,是新的抗锈基因资源;聚类分析结果显示,供试22份小麦品种可分为2个大类6个亚类;利用SSR分子标记检测抗条锈病基因Yr1、Yr10和Yr24的携带情况发现,11份品种携带Yr1基因,2份品种携带Yr10基因,22份品种均不携带Yr24基因。部分生产主栽品种携带新的抗条锈病基因,表明小麦品种选育中避免了抗性基因单一化,并加强了未知基因的利用。     

甘肃陇南小麦不同品种类型抗条锈性变化特点分析

 1973~2002年的30年间,在我国小麦条锈病常发易变区的陇南,对小麦主要生产品种的抗条锈性变化动态进行了系统的观察,选择具垂直抗性、慢条锈性、高温抗性和持久抗性等不同类型的7个品种的观测数据进行了分析,认为里勃留拉和N.斯特拉姆潘列长期保持了稳定的抗锈性。里勃留拉的抗性可能由多对微效基因控制,N.斯特拉姆潘列的抗性可能由主效基因控制,兰天12号所具有的慢锈性和兰天1号的高温抗性以及抗条锈基因的合理布局对延长品种抗性也有一定作用。     

黄淮麦区34个小麦主栽品种(系)抗条锈病基因推导

为明确黄淮麦区小麦主栽品种抗条锈病基因组成,选用来自国内外的15个条锈菌菌株和21个以Avocet*S为遗传背景的小麦抗条锈病近等基因系,对我国黄淮麦区34个小麦主栽品种(系)进行苗期抗条锈病基因推导,并结合系谱分析明确其抗条锈病基因携带情况。结果表明,Yr3、Yr4、Yr8、Yr9、Yr17、Yr26、Yr27、Yr30、YrA、YrSp、YrSk分别以单基因或基因组合的形式存在于19个小麦品种中,Yr9比例最高,占29.4%,‘泰农18’等9份品种仅含一个抗条锈病基因,‘山农483’等10份品种含多个已知或未知基因,其余品种含有未知基因。该结果将为黄淮麦区小麦品种的合理布局提供依据。     

89份河北、山西小麦品种抗条锈性评价及抗条锈病基因检测

为明确北部麦区河北、山西育成品种对中国小麦条锈病的抗性水平及部分已定位抗条锈病基因的分布状况, 利用小麦条锈菌当前优势小种CYR32、CYR33和CYR34对89份来自河北、山西的小麦品种在温室进行苗期分小种抗性鉴定, 在小麦条锈病不同流行区甘肃清水、四川郫县、湖北荆州设置鉴定圃进行成株期抗性鉴定; 采用与部分已知基因紧密连锁的分子标记进行抗病基因检测。结果显示, 苗期仅‘长4640’‘晋麦91号’‘科农2009’3份品种对CYR32、CYR33和CYR34均表现抗性; 在甘肃清水、四川郫县、湖北荆州鉴定圃中抗病材料的比例分别为39.33%、24.72%和58.43%, ‘长4640’和‘晋麦91号’为全生育期抗性。通过6个已知抗条锈基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18 和Yr26 对89份小麦品种进行分子标记检测, 结果表明, 13份品种检测到Yr9标记, 2份检测到Yr18标记, 未检测到Yr5、Yr10、Yr15和Yr26。以上结果表明, 河北、山西小麦品种对越冬菌源基地的条锈菌的抗性水平很低, 同时成株期抗性基因的利用率低, 今后应加强对新抗病基因的利用, 育种过程中尽可能在不同流行区进行异地鉴定。     

西南地区小麦品种(系)抗条锈病基因多样性调查

为调查西南地区小麦条锈病抗性、抗病基因位点及其组合多样性,于2013—2014年对以西南地区为主的140份小麦品种(系)进行了成株期、苗期抗病性鉴定和抗病基因标记扫描。成株期鉴定结果显示,2013年贵阳、赫章试验点和2014年贵阳、绵阳试验点都表现为抗病的品种(系)共有50份,其中表现为全生育期抗性的有37份,表现为成株期抗性的有13份;5个抗病基因Yr9、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26的分子标记检测结果显示,西南地区小麦Yr26的使用频率最高,为41.4%,Yr9次之为37.9%,Yr10、Yr15、Yr18使用频率较低;抗条锈病基因的组合分析显示,共出现16份基因聚合品种、7种组合类型,其中组合Yr9+Yr26出现频率较高,为5%。表明西南地区的小麦品种(系)以利用全生育期抗性为主,且抗条锈病基因利用较为单一,应发掘和利用新抗条锈病基因及重视多基因的聚合。     

10份小麦持久抗性资源和6份新品系抗条锈病的遗传特点分析

小麦条锈病是长期威胁我国小麦生产安全的重要气传病害。由于病原菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)群体毒性结构高度变异,我国小麦条锈病防治工作经常面临严峻挑战。培育和广泛利用抗病品种是防治小麦条锈病最为经济有效的措施。因此,鉴定抗源和探究持久抗病基因型的遗传模式能为抗病育种提供抗病新基因和理论指导,具有重要意义。我国部分持久抗条锈病的小麦品种和新育成抗病品系的抗性遗传特点尚未明确,本研究中以这些抗病品种或品系作父本,高感病品种‘Taichung 29’或‘铭贤169’作为母本进行有性杂交,构建遗传群体,在成株期利用条锈菌优势小种CYR32进行接种鉴定,分析其抗病性遗传组分及遗传特点。在10个持久抗条锈病品种中,多数品种(8个)由1对或2对隐性遗传基因控制;6个新育成抗病品系中,多数(4个)含有单个抗病基因,隐性或显性遗传偏向性不明显。因此,隐性遗传抗病基因在持久抗条锈病品种中发挥更重要的作用。另外,新育成品系‘WJ10-97’对CYR32号小种具有慢条锈性特点,可作为新抗源用于小麦品种选育。     

小麦品系P81抗条锈性遗传分析

小麦条锈病是小麦生产中最重要的病害,培育抗病品种是防治条锈病的有效措施。小麦品系P81在苗期和成株期对当前流行的条锈菌小种条中30、31和32均表现免疫。以感病品种川麦28、Taichung29作母本,P81作父本通过杂交分别配制了F1、F2和BC1、BC2代,用人工接种方法研究P81及其杂交后代对条中32号的苗期抗性并进行了遗传分析;同时,将P81分别与含有抗条锈基因的Yr5、Yr10、Yr15、Yr26材料进行杂交配制F2,用条中32号小种对其F2进行抗感鉴定,确定抗性基因的等位性。结果表明,P81与川麦28、Taichung29杂交F1代植株对条锈菌条中32号小种表现出与P81相似的高抗,说明P81中的抗条锈基因为显性表达。根据P81与川麦28、Taichung29杂交的F2、BC1、BC2代植株的抗性分离情况及F1代植株及亲本的抗性表现,说明P81对条中32号的抗性由1对显性抗条锈病基因控制;用条中32号小种接种鉴定P81与已知抗锈基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr26构建的F2群体时均出现了感病植株,说明P81中的抗条锈病基因与Yr5、Yr10、Yr15、Yr26不相同;系谱分析表明,该基因来源于叙利亚普通小麦品系叙29。     

中国75个国审小麦品种抗条锈基因推导

为明确通过国家农作物品种审定委员会审定的75个小麦品种对条锈病抗病基因状况,根据供试品种与21个来自不同国家或地区条锈菌菌系的互作反应,与已知基因载体品种侵染型进行比较。结果显示,在已知抗条锈病基因中,Yr1、Yr2、Yr3、Yr5、Yr6、Yr7、Yr8、Yr9、Yr17、Yr27、YrA、Yr25、YrSu、YrSp、YrSk等基因以单基因或基因组合形式分布在49个小麦品种（系）中,Yr3所占比例为26.7%,Yr2为20.0%,Yr2、Yr3以基因组合形式存在的占14.7%;其次,携带Yr9的品种有12个,占16.0%;携带Yr1、YrSp的品种各10个,均占13.6%;其余推导出的抗条锈病基因比例均在10.0%以下。镇麦8号、宁麦15和生选6号感染所有菌系,推导其不含有已知抗条锈病基因。     

抗条锈病小麦种质WS4-8的抗性鉴定及遗传

为明确小麦体细胞无性系4-8(WS4-8)抗条锈病的遗传稳定性及抗性遗传特点,采用基因推导、抗性鉴定、遗传分析等方法对其进行了抗条锈性的鉴定和等位性分析。结果表明,WS4-8所携带的抗性基因与已知抗性基因不同;WS4-8的条锈病抗性表现优异,遗传稳定;用CY33小种对WS4-8和铭贤169的正交、反交组合F1和F2代植株人工接种鉴定表明,F1全部抗病,F2群体符合3R∶1S单基因控制的抗性遗传规律,WS4-8对CY33的抗性由1对显性核基因控制;用CY33对WS4-8分别与Yr5/6×Avocet S、Yr10/6×Avocet S、Yr15/6×Avocet S及92R137(Yr26)组配的杂交组合F1及F2代植株人工接种鉴定表明,F1全部抗病,而F2中有感病植株,说明WS4-8所携带的抗条锈病基因与Yr5、Yr10、Yr15、Yr26不等位。研究表明,WS4-8的抗条锈性是由1对显性核基因控制,与已知抗性基因不同,可能是一个新的抗条锈病基因。     

小麦品种贵农22 抗条锈基因的遗传分析及分子标记

 贵农22 是由簇毛麦、硬粒小麦以及普通小麦杂交选育而成的普通小麦品种,其对我国目前所有已知条锈菌生理小种均表现高度抗病。为了明确其抗条锈性遗传基础,并对抗条锈基因进行分子作图,本研究选用条锈菌重要小种CYR29、CYR30、CYR32、CYR33 和Su11鄄11,对贵农22 与条锈病感病品种辉县红或铭贤169 杂交F2 代、BC1 F1 代、BC1 F2 代进行抗锈性遗传分析,并对贵农22 控制Su11鄄11 抗病性的1 对隐性基因进行SSR 标记。结果表明,贵农22 至少含有3 对抗条锈病基因。利用272 株贵农22 / 铭贤169 BC1 F2 群体筛选到2 个与贵农22 控制Su11鄄11 抗性的隐性基因连锁的SSR 标记Xwmc44 和Xcfa2147,遗传距离分别为5. 1 和7. 3 cM,并将抗病基因定位于小麦1BL 上,暂命名为YrGn22。基因来源、抗病性分析以及分子检测结果表明,YrGn22 不同于1BL 上的已知小麦抗条锈病基因Yr3、Yr9、Yr21 和Yr29,可能是1 个新基因。     

陕西省115个小麦品种(系)抗条锈病基因的分子检测

 为掌握陕西省主栽与后备小麦品种对我国条锈菌的抗性水平,明确其抗锈基因分布,本研究选用条锈菌流行小种CYR32和新毒性小种V26对115份陕西省主栽和后备小麦品种(系)进行苗期抗病性鉴定,并分别利用抗条锈病基因Yr5、Yr9(1B/1R)、Yr10、Yr18和Yr26的紧密连锁分子标记对这115份材料进行了分子检测。结果表明,供试小麦品种(系)中,抗CYR32的有61份,占53.04%;抗V26的有84份,占73.04%;对2个小种均抗病的有50份,占43.48%。分子检测发现115份材料均不含有Yr10;可能携带Yr9基因的有41份,占35.65%;可能含有Yr5、Yr18和Yr26的材料分别为3份、3份和2份,占2.61%、2.61%和1.74%。因此,当前陕西省主栽与后备小麦品种(系)对CYR32和V26的抗性整体水平还有待进一步提高,Yr9分布频率较高,而Yr5、Yr10、Yr18和Yr26分布频率较低,建议在以后小麦育种中减少Yr9的使用,加强利用Yr5和Yr18与其他有效基因聚合培育持久抗条锈病品种。     

豫鲁皖三省重要小麦品种抗条锈基因推导

 根据对26个不同毒性谱的小麦条锈菌菌系的反应,并结合品种系谱分析,研究了河南、山东和安徽3省的50个重要小麦生产品种所具有的抗条锈基因。结果表明,没有1个品种可抵抗所有供试的26个条锈菌菌系,在已知的抗条锈基因中Yr 9所占比例最大,至少存在于17个品种中,Yr 2和Yr 1次之,分别存在于10个和8个品种中,个别品种则具有Yr A、Yr 3或Yr Sel,还有些品种可能具有未知的抗条锈基因或基因组合。由于上述已知基因对目前的条锈菌优势小种基本上均不抵抗,培育和推广具有效抗条锈基因的新品种迫在眉睫。     

豫鲁皖三省重要小麦品种抗条锈基因推导

 根据对26个不同毒性谱的小麦条锈菌菌系的反应,并结合品种系谱分析,研究了河南、山东和安徽3省的50个重要小麦生产品种所具有的抗条锈基因。结果表明,没有1个品种可抵抗所有供试的26个条锈菌菌系,在已知的抗条锈基因中Yr 9所占比例最大,至少存在于17个品种中,Yr 2和Yr 1次之,分别存在于10个和8个品种中,个别品种则具有Yr A、Yr 3或Yr Sel,还有些品种可能具有未知的抗条锈基因或基因组合。由于上述已知基因对目前的条锈菌优势小种基本上均不抵抗,培育和推广具有效抗条锈基因的新品种迫在眉睫。     

Resistance evaluation of differentials and commercial wheat cultivars to stripe rust (<Emphasis Type="Italic">Puccinia striiformis</Emphasis>) infection in hot spot regions of Canada

Stripe rust of wheat, caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), is one of the most important diseases of wheat in Canada. This study presents the results from resistance evaluation of Yr genes and western Canadian wheat cultivars from different milling classes, to natural infection in southern Alberta and British Columbia which are considered hot spots of stripe rust occurrence in Canada, due to proximity to Pacific Northwest of the United States where stripe rust epidemics are frequent. Genes Yr1, Yr5, Yr15, and YrSP were effective in all environments; Yr17 and Yr28, which were earlier reported ineffective to existing stripe rust races at the seedling stage in Canada, were effective at adult plant stages in most of the environments because of warmer climates in southerly locations, a favourable condition for expression of the genes. Yr17 is common in winter wheat cultivars and only reported spring wheat cultivar carrying it is CDC Stanley, which can serve as donor parent in breeding programs. Gene Yr24/26 was not very effective in western prairies although reported as effective in eastern prairies. Residual resistance from combination of defeated genes (Yr3, Yr7, Yr9, Yr27) in some supplementary differentials was observed. Most cultivars carry slow-rusting, pleiotropic adult-plant resistance gene Yr18 and some Yr29, which were effective in some locations. These genes failed to provide complete protection under high disease pressure. Seedling and adult plant resistance genes Yr5, Yr15, Yr17 and Yr18, Yr36, respectively could be good targets for resistance breeding. Stacking adult plant resistance genes with seedling resistance genes can provide durable resistance to stripe rust.     

78个重要小麦品种苗期抗条锈性的聚类分析

选用20个具有不同毒性谱的条锈菌菌系,对78个重要小麦品种材料进行了苗期接种鉴定,以得到的数据为基础,用类平均法对供试小麦品种的抗条锈性进行了聚类分析。鄂恩1号等19个品种被聚在一类,它们具有Yr9或与之相似的抗性;碧玛1号等10个品种被聚在一类,它们具有Yr1或与之相似的抗性;兰天5号等9个品种聚为一类,它们可抗所有供试菌系或仅对1～2个菌系感病;还有些品种被分别聚合为几小类。获知了一批具有未知抗条锈基因或基因组合的重要小麦品种的抗性特点,本结果可为小麦生产品种的合理布局与利用、抗锈育种中抗源的选用以及生产品种抗性变异预测提供重要依据。     

100个小麦品种资源抗条锈性鉴定及重要抗条锈病基因的SSR检测

了解小麦品种资源对中国条锈菌生理小种的抗病性水平及其所含重要抗条锈病基因,可为合理种植和利用小麦品种提供理论依据。选用中国小麦条锈菌不同生理小种CYR17、CYR32、CYR33和V26及条锈菌混合小种分别对100个小麦品种资源进行苗期和成株期抗条锈性鉴定,并采用SSR分子标记技术检测重要抗条锈病基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr24和Yr26。结果表明,在苗期对4个生理小种均表现抗病性的有‘Mos311’、‘兰天15号’等30个品种;在成株期表现抗病性的有‘Yeoman’、‘兰天1号’、‘小红麦’等88个品种;苗期和成株期均抗病的有‘Mos311’、‘兰天15号’等30个品种。SSR检测发现,‘贵农22’可能含有Yr5,‘兰天23号’、‘兰天24’号、‘中梁04260’和‘中梁04335’可能含有Yr10,‘Little Joss’和‘中梁5号’可能含有Yr15,‘清农3号’、‘兰天2号’、‘中梁04335’等19个品种可能含有Yr18,检测品种可能均不含Yr24和Yr26。在鉴定中保持稳定抗病性的‘Mos311’、‘兰天15号’等8个品种在抗病品种选育中有重要应用价值。     

四川省100个小麦品种(系)抗条锈病基因的 分子检测

 为了解四川省近年小麦生产品种和后备品种对条锈菌致病类型G22-83和流行小种CYR32、CYR33的抗性水平,明确已知的主要抗条锈基因在该地区小麦品种中分布状况,利用小麦条锈菌G22-83、CYR32和CYR33对四川省100个小麦品种(系)进行苗期抗病性鉴定;采用已知基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18 和Yr26的分子标记,对供试小麦材料进行抗性基因检测。结果表明,100个供试材料中,对CYR32 表现抗病的58份,占58%;对CYR33 表现抗病的63份,占63%;对G22表现抗病的43份,占43%;对CYR32、CYR33和G22均表现抗病性的品种(系)28个,占28%。供试小麦品种(系)中携带Yr9、Yr10、Yr15 和Yr26基因的材料分别有24份(24%)、9份(9%)、5份(5%)和26份(26%),所有供试品种(系)中未检测到Yr5和Yr18基因。     

Evaluation of resistance of current wheat cultivars and breeding lines to stripe rust from three Gorges reservoir area

Nearly 100,000 ha in the Three Gorges Reservoir Area (TGRA) are in wheat production and the area is a junction where wheat stripe rust overwinters and causes epidemics the next spring; thus the area plays a pivotal role in wheat stripe rust epidemics in China. To better understand wheat resistance levels and the application of Yr genes in this area, 116 wheat cultivars (lines) were collected from the TGRA to investigate stripe rust resistance during the 2014–2016 cropping seasons. Seedling resistance evaluation results indicated that only nine accessions (7.8%) were immune or nearly immune to three predominant races of CYR32, CYR33 and PST-V26. In the field evaluation, 51 accessions (43.9%) showed adult-plant resistance, whereas 56 accessions (48.3%) were susceptible. The application of resistant sources focused on ineffective Yr9 (26.7%) and Yr17 (18.9%), and gradual ineffective Yr26 (34.5%), while effective Yr5, Yr10 and Yr15 were absent. Among them, 21 accessions (18.1%) were combined with two resistance genes. Both low resistance and more concentrated use of Yr genes indicated that this region faces a major risk for a wheat stripe rust epidemic. To improve the wheat resistance level in the TGRA, it is important to discover new all-stage resistance resources and diversify resistance resources for breeding.     

小麦品系中梁93444的抗条锈性遗传分析与分子作图

为明确抗锈品种中梁93444抗条锈基因及遗传特点,用CYR30、CYR31、CYR32对该品种、铭贤169及杂交组合进行遗传分析,用SSR技术对分离家系F_3-3进行PCR扩增和电泳分析。结果显示,中梁93444对CYR30、CYR31的抗病性均由1对显性和1对隐性基因控制,对CYR32由2对显性互补基因控制;F_3-3分离家系对CYR32的抗病性由1对显性基因控制,该基因暂命名为Yr93444。对F_3-3分离群体进行SSR标记,建立了与该基因连锁的8个标记Xgwm122、Xwmc702、Xwmc644、Xwmc794、Xgwm328、Xwmc455、Xgwm372、Xwmc819,遗传距离分别为38.1、30.7、22.9、15.6、10.0、6.9、3.5和2.8 cM。 应用SSR标记、中国春及缺四体将Yr93444定位于2AL上。系谱分析和SSR分子标记检测表明,该基因是来自中间偃麦草的新抗条锈基因。用与该基因紧密连锁的SSR标记Xgwm372和Xwmc819检测中梁品种和黄淮麦区主栽品种,发现89%中梁品种含该抗病基因,而86%黄淮麦区主栽品种不含该抗病基因,表明该基因应用潜力很大。