玉米抗南方锈病种质标记基因型鉴定与遗传多样性分析

为阐明玉米抗南方锈病种质的标记基因型和遗传背景,利用7个与玉米抗南方锈病3个基因连锁的SSR标记鉴定了38份抗病玉米种质的标记基因型,并采用40个多态性SSR标记对39份抗南方锈病的玉米自交系和6个标准测验种进行了遗传多样性研究。结果表明,7个与抗病基因连锁的SSR标记将38份抗病种质鉴定为17种标记基因型,表明可能存在多样的抗性基因组合方式;辽2204等9份种质仅扩增出齐319的标记基因型,沈136和W456仅扩增出W2D的标记基因型;种质LO932未扩增出与齐319、P25和W2D相同的标记,可能携带新的抗南方锈病基因;相近遗传背景的抗性种质分属不同的标记基因型,表明抗病种质可能携带的抗南方锈病基因在育种选择中发生了分离。40对多态性SSR引物在45份自交系中共检测出115个等位基因变异,平均每对引物检测到2.88个等位基因,变异范围为2~4;平均多态性信息含量为0.4649,变化范围为0.1258~0.6951;通过UPGMA聚类分析,39份抗病材料被划分到以标准测验种为代表的6个杂种优势亚群中,与系谱分析基本一致,这为在育种中合理利用抗源提供了信息。     

人工合成小麦对白粉病的抗性评价

本研究利用我国不同地区的20个小麦白粉菌菌株对28份合成小麦材料进行抗病性评价,并利用与基因连锁的分子标记检测这些合成小麦中Pm2抗白粉病基因。在供试的合成小麦材料中,C7、C14和C2分别抗14～16个菌株,另有6份材料能抗10个以上菌株,C16和C20不抗任何菌株。来自相同杂交组合的材料抗病性表现有很大不同。根据分子检测的结果,C9和C19的扩增片段与Pm2基因相同,但是抗谱分析表明这两个合成小麦对白粉菌的反应型与Pm2基因不同。     

玉米抗穗腐病研究进展

玉米是世界上最重要的农作物之一,中国玉米总产量占全国所有谷物产量的38.12%。穗腐病是玉米生产中的重要病害,在降低玉米产量和品质的同时,产生的毒素也危害人畜安全。抗性品种的选育和利用是控制玉米穗腐病的经济、安全和有效措施。目前,国内外对玉米穗腐病的致病菌进行了较为详细的研究,鉴定出40余种病原真菌,其中拟轮枝镰孢、禾谷镰孢和黄曲霉引起的穗腐病发生普遍,危害最为严重。建立了4种玉米抗穗腐病鉴定的方法,即双牙签接种法、花丝喷雾法、花丝通道注射法和针刺果穗注射法,从数千份玉米种质资源中筛选出一批抗拟轮枝镰孢、禾谷镰孢或黄曲霉穗腐病的材料。明确了玉米抗穗腐病的物理与生化机制,主要表现为抗侵染和抗扩散两个方面。对部分材料进行了抗性遗传分析和抗性基因QTL定位研究,在玉米1-8号染色体上检测到60余个抗黄曲霉侵染或抑制黄曲霉毒素积累的QTL;定位了55个抗拟轮枝镰孢穗腐病、29个抗禾谷镰孢穗腐病、16个抗伏马毒素和DON毒素的QTL,并通过meta-QTL分析获得了数个能稳定表达且贡献率较大的QTL位点。创制了10余份抗穗腐病种质,育成了少数对穗腐病具有较好抗性的玉米新品种。尽管如此,抗性研究和抗病育种成果用于生产实践的事例仍很少,生产上缺乏抗穗腐病且高产优质的玉米品种。本文从玉米穗腐病病原类型、抗性种质筛选与评价、抗性遗传及抗性基因的发掘与分子定位、抗性机制、抗病品种的选育等方面对国内外玉米抗穗腐病研究进行了综述,并对今后的相关研究进行了展望,以期对促进玉米抗穗腐病研究有所裨益。     

中国玉米灰斑病发生现状与未来扩散趋势分析

【目的】明确玉米灰斑病发生现状,预测病害未来的扩展区域,为有针对性开展灰斑病的早防早控工作、保护玉米生产提供信息。【方法】采用形态、培养及分子特征鉴定的方法明确新发生玉米灰斑病区域的病菌分离物种类;汇总2004-2014年各地玉米灰斑病的调查信息,根据季风特点,推测具有重大破坏力的玉米尾孢灰斑病扩展路线,预测未来的病害发生区域。【结果】基于形态学、培养特征以及分子鉴定结果,明确了贵州西部、西北部以及四川北部的分离物为玉米尾孢（Cercospora zeina）,河北承德地区致病菌为玉蜀黍尾孢（C. zeae-maydis）,在陕西南部、西部以及河南西部鉴定出了玉米尾孢和玉蜀黍尾孢;初步明确了具有强致病力的玉米尾孢目前分布的北界。玉米灰斑病已经在中国15个省份发生,西南地区的玉米生产受到严重影响;在南海夏季风与西北太平洋副热带高压的作用下,玉米尾孢从云南西部进境后逐渐向北向东扩展,到达四川、陕西的西部,亦可能经种子携带途径进入湖北恩施,形成一个新的病害扩散源并传播至重庆、陕西安康和商洛以及河南西部山区。未来,在季风的作用下,源自西南的玉米尾孢灰斑病可能进入甘肃东南部、宁夏南部、陕西北部,并进而逐渐向北偏东方向扩展,对中国春玉米主产区构成重大威胁。【结论】确认玉米尾孢在贵州、四川、陕西、河南引起玉米灰斑病,河北的致病菌为玉蜀黍尾孢;由玉米尾孢引起的灰斑病已突破秦岭和巴山的阻隔,扩散至陕西西部、南部和河南西部,从西南玉米生产区进入了北方玉米生产区;夏季季风以及种子带菌是该种灰斑病快速传播的主要因素;未来玉米尾孢灰斑病将在季风作用下继续缓慢向北方玉米区扩散,在无灰斑病发生区域引发病害并可能在已有玉蜀黍尾孢灰斑病发生的区域形成新的重大病害威胁。     

12个小麦品种(系)白粉病抗性的遗传分析

利用17个不同来源和毒力的白粉菌菌株对12个小麦品种(系)进行苗期抗性鉴定和抗病性遗传分析,同时利用Pm2和Pm8基因的特异分子标记检测了相应基因。供试的12个品种至少能够抗11个白粉菌菌株。用E09、E20和Bg2菌株接种F₂群体,抗感植株分离比例和适合性测验证明这12个品种对不同白粉菌菌株的抗性均受1对显性基因控制。抗谱分析和基因紧密连锁分子标记(Xcfd81)分析表明良星66很可能含有Pm2或其等位基因。ω-黑麦碱基因(1RS染色体)和Glu-B1基因(1BS染色体)特异分子标记分析结果证明,山农20和郑麦9962含有T1BL·1RS易位染色体,即可能携带Pm8基因。由于Pm8基因对大多数菌株表现感病,所以这2个品种除Pm8外,还具有其他抗病基因。偃展4110与天民668对参试菌株的反应型表现一致,其他材料对不同菌株的反应型表现不同。     

玉米大斑病广谱抗性外引自交系的发掘与抗病基因初步鉴定

从2014—2016年连续3年对43份来自美国、法国、俄罗斯和德国的玉米资源进行了抗大斑病人工接种鉴定, 筛选到高抗玉米大斑病材料7份, 抗病材料1份, 中抗材料6份, 抗性材料占鉴定总材料的比例为32.6%。利用F₂群体, 对7份高抗材料进行了大斑病抗性遗传分析, 抗感植株分离比例和适合性测验证明, 自交系A04、F02、F05和R01对大斑病的抗性可能是由一对显性基因控制的。抗谱分析表明, 自交系A04、F02、F05和R01携带的抗大斑病基因不同于Ht1、Ht2、Ht3和HtN, 可能是新的抗病基因。该研究结果可为今后我国玉米大斑病抗性种质的引进及改良提供重要参考。     

中国小麦品种对白粉病的抗性反应与抗病基因检测

利用来自不同生态区的8个白粉菌菌株对20世纪80年代以来国家审定(认定)品种、近期参加国家区域试验的品系和核心种质等小麦材料进行抗病性评价,同时利用与Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测了相关抗病基因的存在。在148个国家审定品种中有16.9%的品种能够抗多个菌株,其中大多是近10年选育的品种。不同年代审定的品种中感病品种的频率均超过50%。各个小麦生产区抗病品种的频率高低与该地区白粉病的严重性和育种的关注程度有一定关系。在1 160份小麦核心种质中抗E09菌株的地方品种和育成品种的比例只有3.4%和4.2%。西南冬麦区和新疆冬麦区入选的品种抗病频率较高,华南冬麦区、东北春麦区和北方春麦区没有发现抗E09菌株的品种。多菌株鉴定结果表明,263份微核心种质中33.7%的品种表现抗病性,其中大多数品种能够抗1~2个菌株,因此在核心种质的利用中应注意选用抗性强的品种作为轮回亲本,同时有必要构建抗白粉病的应用核心种质,以提高核心种质的利用效果。根据抗病基因分子标记检测结果,我国小麦品种有43.2%含有Pm8基因,该基因在区域试验参试品种中的频率也很高,特别是在黄淮麦区培育的品种中频率仍高达50%;Pm4a和Pm21基因主要出现在长江流域培育的品种中。有些抗性突出的品种可能含有其他抗病基因。