黄淮麦区Fhb1基因的育种应用

小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌引起的一种世界性重要病害,严重威胁小麦生产安全。黄淮麦区作为我国小麦主产区,赤霉病危害日趋严重,因缺乏半冬性抗源,抗赤霉病育种进展缓慢。Fhb1基因是迄今发现的效应最大、抗性最稳定,也是被广泛应用于全球小麦赤霉病抗性育种的主效基因,但Fhb1基因在黄淮麦区尚未被广泛应用。本研究以感病品种矮抗58为轮回亲本, H35为Fhb1基因供体亲本,通过有限回交和分子标记辅助选择,同时利用双单倍体育种和传统系谱选育两种方法,培育出了一批综合性状较好、具有Fhb1基因的优良新品系,其中徐麦DH9和徐麦17252经多年鉴定均达到中抗水平。在以徐麦36和徐麦2023为杂交父本的后代品系中,含Fhb1基因的家系赤霉病平均抗性明显优于感病对照。Fhb1基因的导入显著提高了赤霉病抗性,但部分家系对赤霉病仍旧表现出高感水平,说明赤霉病抗性还受到Fhb1基因以外其他遗传因素的显著影响。本研究为Fhb1基因在黄淮麦区抗赤霉病小麦育种中的应用提供了成功的经验。     

基因聚合选育抗赤霉病小麦新品系百农4299

小麦赤霉病是一种严重危害小麦生产的真菌性病害,其抗性由多基因控制,抗性机制复杂。type Ⅰ(抗侵入)和type Ⅱ(抗扩展)是小麦抵御赤霉病侵害的2种最主要抗性类型。在抗赤霉病育种中兼顾2种抗性,对于保证生产上抗性的稳定和持久有着重要意义。在前期研究中,作者所在课题组从小麦地方品种望水白中克隆了抗赤霉病扩展的主效QTL Fhb1,精细定位了Fhb4和Fhb5,获得了功能性/紧密连锁的分子标记。本研究利用这些标记,以小麦品系NMAS022作为供体亲本,现代小麦品种百农4199作为受体亲本,通过分子标记辅助回交育种方法选育成了聚合望水白Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦新品系百农4299。与百农4199相比,百农4299在2年的田间试验中type Ⅰ抗性至少增加了73%～74%, type Ⅱ抗性至少增加了83%～88%(以病小穗数计),并且产量潜力也得到了提高。上述结果证明了通过分子标记辅助选择聚合不同类型抗赤霉病QTL以提高小麦赤霉病抗性的可行性。抗赤霉病小麦品系百农4299有望成为一个新的抗赤霉病小麦品种。     

南京农大马正强团队找到抵抗小麦“癌症”的关键基因

<正>小麦赤霉病是由真菌镰刀菌引起的最具毁灭性的世界性小麦病害,堪称小麦"癌症",至今仍未得到有效解决。南京农业大学马正强教授团队通过图位克隆的方式,找到了抵抗小麦"癌症"的关键基因Fhb1,为战胜小麦赤霉病提供了有力的武器。这项成果近日发表在新一期《自然·遗传学》杂志上。小麦赤霉病不仅能导致严重的产量损失,还严重影响籽粒品质和食品安     

小麦近缘野生植物的赤霉病抗源筛选及其利用

赤霉病是禾谷镰刀菌等真菌侵染所造成的生育后期的气候型病害。世界各产麦区均有此病害发生,在气候潮湿、温暖多雨的地区尤为严重。培育抗病品种是解决赤霉病危害的根本途径。在披碱草、偃麦草、山羊草和鹅冠草等小麦近缘种属植物中已经鉴定出赤霉病抗性基因。携带赤霉病抗性基因的外源染色体可以通过附加、代换和易位导入小麦。本文综述了小麦近缘野生植物的赤霉病抗源,以及利用这些抗源进行小麦赤霉病抗性育种的研究进展。     

抗赤霉病主效QTL Fhb5紧密连锁分子标记的开发及其在小麦分子育种中的应用

赤霉病是世界范围内小麦生产的严重病害。起源于我国江苏溧阳的望水白是世界公认的少数几个小麦赤霉病抗源之一。Fhb5是望水白的抗赤霉病侵入主效QTL。为获得与Fhb5紧密连锁的分子标记,本研究利用BAC文库序列信息设计引物,获得了2个与Fhb5紧密连锁的分子标记WGRB0805和WGRB0950。利用这两对标记进行Fhb5区间的前景选择,同时选用均匀分布于基因组的98对SSR标记进行背景选择,将Fhb5导入到不同遗传背景的品种中,显著提高了品种的赤霉病抗性。该标记的发掘增加了与Fhb5紧密连锁的分子标记的数量,为利用分子标记辅助选择培育抗赤霉病小麦品种提供了新的可利用标记。     

抗纹枯病、赤霉病的转TaPIEP1基因小麦的分子鉴定与选育

小麦纹枯病(主要病原为禾谷丝核菌)和赤霉病(主要病原为禾谷镰刀菌)已成为我国小麦生产的重要病害。TaPIEP1是从小麦中分离到的1个病原诱导的基因,其编码蛋白是可与GCC-box顺式元件结合、转录激活型的ERF转录因子。本研究以8个转TaPIEP1基因小麦株系的T₄和T₅代植株为试材,进行了外源转TaPIEP1基因的PCR检测、Southern杂交、RT-PCR与Q-RT-PCR的分析以及纹枯病菌、赤霉病菌接种与抗性鉴定。结果表明,外源TaPIEP1基因在转基因小麦中能够稳定遗传,以单拷贝或双拷贝整合到7个转基因小麦株系基因组的不同位点;外源TaPIEP1基因在转基因小麦中能超量表达;与受体扬麦12相比,TaPIEP1表达水平高的8个转基因小麦株系对纹枯病抗性显著提高,4个株系中一些材料对赤霉病抗性显著提高,3个株系中一些材料兼抗纹枯病和赤霉病,说明TaPIEP1正向参与了小麦对纹枯病和赤霉病抗性反应,利用该基因通过基因工程可创制抗纹枯病、赤霉病的小麦新种质。     

宁麦9号及其衍生品种的赤霉病抗性分析及抗性溯源

针对小麦赤霉病抗性,利用与3个抗扩展性QTL位点、1个抗侵染性QTL位点和1个控制低毒素积累的QTL位点紧密连锁的11个分子标记,对中抗赤霉病小麦品种宁麦9号及其10个衍生品种进行抗性溯源,同时利用单花滴注、病麦粒接种和ELISA方法分别进行赤霉病抗扩展、抗侵染和低毒素积累抗性进行鉴定。结果表明,宁麦9号拥有抗扩展性主效QTL位点Fhb1和Fhb2,其赤霉病抗性来源于亲本扬麦6号。10个衍生品种中,生选4号与宁麦9号的遗传背景高度相似,扬辐麦4号与宁麦9号的遗传相似系数最小。宁麦衍生系的抗扩展与低毒素积累抗性相关性较高,但抗侵染性受环境影响较大,表现更为复杂。不同衍生品种的抗扩展性有差异,但总体毒素含量水平较高。衍生品种宁麦13抗性位点数多于宁麦9号,且赤霉病抗性水平最高,与宁麦9号均可作为抗性亲本直接应用于小麦抗赤霉病育种。本研究为今后赤霉病抗性基因的进一步研究和小麦抗赤霉病分子育种提供理论参考。     

黄淮北片冬麦区抗赤霉病基因Fhb1种质挖掘及溯源

小麦赤霉病是一种危害性很强的小麦真菌病害,而Fhb1是抗赤霉病的主效基因。为了筛选黄淮冬麦区携带Fhb1基因的种质材料,利用TaHRC-Kasp和His-InDel标记对来自河北、河南、山东、陕西、江苏和安徽的共336份小麦材料进行检测,共筛选出2份来自河北省的材料(石家庄75和紫茎白)携带Fhb1基因。通过序列分析,其His基因序列与苏麦3号一致,为抗赤霉病类型。利用9 779个SNP位点对供试的336份材料进行PCA主成分分析,结果显示,石家庄75和紫茎白与江苏的材料亲缘关系较近。石家庄75是建国初期的育成品种,紫茎白是河北省的地方农家种,其携带Fhb1基因,说明最初Fhb1基因可能在国内一些地方品种中有所分布,但在现代育种进程中受到人工选择而消失。研究结果为黄淮冬麦区抗赤霉病小麦育种提供了宝贵的遗传信息及亲本材料。     

基于高代回交分离群体的小麦抗赤霉病QTLFhb4和Fhb5的遗传互作模式分析

为了明确2个小麦抗赤霉病侵入的主效QTL Fhb4和Fhb5的抗性遗传和互作模式,采用土表法并结合扬花期喷洒孢子液接种,以病小穗率(PDS)为鉴定指标,对携带Fhb4和Fhb5的不同遗传背景的BC3F1、BC3F2以及抗感对照进行了抗赤霉病侵入的表型鉴定和评价。结果表明,Fhb4和Fhb5在温麦6号和周麦22这2个不同的遗传背景中,PDS表现出杂合基因型和供体亲本望水白基因型的差异不显著,而与轮回亲本基因型之间的差异达到显著水平,抗感分离比经卡方检验符合9∶3∶3∶1的分离比例,其抗性遗传遵循2个独立的遗传因子控制的显性遗传模式;同时,Fhb4和Fhb5抗侵入性效应相当,它们之间存在加性效应,二者累加后的病小穗率显著低于单个Fhb4或Fhb5。因此,在育种实践中对这2个抗赤霉病显性基因的聚合利用将有助于提高育种材料的基础抗性。     

小麦–黑麦易位系T1BL·1RS在小麦品种中的分布及其与小麦赤霉病抗性的关联

黑麦1R染色体短臂(1RS)携带条锈病、叶锈病、秆锈病、白粉病和蚜虫等抗性基因。为了检测1RS上是否携带与赤霉病抗性相关的基因,本研究采用1RS特异标记Xscm9对192个来自不同国家的品种/系构成的小麦自然群体和1个重组自交系(RIL)群体(宁7840与Chokwang杂交的F_7群体,共184个系)进行了分子检测,并在2011 2013年采用单花滴注法于温室中进行赤霉病抗性鉴定。结果发现,自然群体中22个品种携带1RS,携带1RS的株系三季赤霉病平均病小穗率(PSS)均显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01),表明1RS对降低病小穗率有显著作用。分子标记和基因组原位杂交(GISH)检测结果表明,宁7840携带1RS。通过对宁7840/Chokwang衍生的RIL群体进行赤霉病抗性鉴定和基因型分析,发现不论主效赤霉病抗性基因Fhb1(标记Xsts142)存在与否,携带1RS株系的PSS显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01);方差分析表明,宁7840携带的Fhb1与1RS在赤霉病抗扩展性上无显著互作(P0.05)。因此认为,黑麦1RS染色体很可能携带赤霉病扩展抗性相关基因,与Fhb1基因有累加效应。     

湖北省主要小麦品种抗病基因分析

明确主导品种和有潜力新品种的抗病基因的组成及其抗性形成机制,可为利用MAS方法高效利用抗病基因、快速聚合主效基因以及多抗小麦新品种的培育提供参考。本研究在明确具有代表性湖北品种抗病性的基础上,选用52个小麦抗赤霉病、条锈病、白粉病和纹枯病的基因(QTL)的功能标记或连锁标记对其进行分子鉴定和分析。分析表明:湖北省主要小麦品种的抗病性整体不强,特别是纹枯病和赤霉病抗性亟待提高;除Fhb1和Fhb4外,其他检测的抗赤霉病主效位点均可以在参试品种中检出3个抗条锈病性基因(Yr2,Yr5和Yr48)和8抗条锈病基因(Pm2,Pm8,Pm16,Pm24,Pm32,Pm33,Pm34和Pm35)可以在参试品种中检出,其中Yr2、Yr48和Pm2存在于所有参试品种中;13个抗纹枯病抗性标记在参试品种中可以被检出。分子检测部分解释了湖北省主要小麦品种的抗病分子基础,为分子标记辅助选择高效利用抗病基因提供参考。     

小麦Fhb1基因定位、克隆及其在抗赤霉病育种中利用的研究进展

赤霉病已成为小麦第一大病害,严重影响小麦的产量和品质。目前,抗性品种结合化学防治的方法成为当前防治赤霉病的最有效途径。小麦赤霉病抗性受多种基因控制,其中,Fhb1基因抗性效应最大,且抗性稳定,在小麦赤霉病抗性方面具有重要作用。本文综述了赤霉病主效抗性基因Fhb1的定位、分子标记和克隆技术的最新研究进展。利用选择性回交技术和矮败小麦平台将Fhb1基因导入当地小麦中可提升赤霉病抗性,进而结合化学防治方法为我国小麦安全生产提供保障。     

小麦品种赤霉病抗性的遗传研究

利用8个不同抗性小麦品种双列杂交的F1及其亲本,以赤霉病病粒率为抗性指标,研究了小麦赤霉病抗性的遗传。结果表明,参试品种间存在3～4对赤霉病抗性基因的差异,苏麦3号、宁麦9号和扬麦158具有较多控制赤霉病抗性遗传的显性基因,对于减少它们杂交后代的病粒率有较高的一般配合力。小麦赤霉病抗性符合加性-显性模型。赤霉     

小麦镰刀菌毒素DON积累抗性研究进展

赤霉病是影响小麦生产的重要病害。小麦赤霉菌侵染寄主后,不仅影响小麦产量和品质,感病子粒中的真菌毒素（主要为脱氧雪腐镰刀菌烯醇,Deoxynivalenol,DON）还对人畜安全造成危害,培育抗病特别是抗DON积累品种是减轻赤霉病危害的有效途径。目前,在赤霉病5种抗性类型中仅抗侵染（类型Ⅰ）和抗扩展（类型Ⅱ）的研究较为深入,随着近年来对食品安全的重视,对毒素DON积累抗性类型（类型Ⅲ）的许多研究也陆续展开。本文系统地综述了抗毒素DON积累种质资源筛选、抗性遗传和抗病基因的分子标记等方面的进展。     

小麦新品种鄂麦170抗病基因的遗传分析

通过已开发分子标记对湖北省有潜力的新品种鄂麦170及其双亲的抗赤霉病、条锈病、白粉病和纹枯病基因进行分子鉴定和分析。结果表明,鄂麦170含有3个主效抗赤霉病基因(Fhb1,Fhb5和以Xwmc273为标记的基因)、3个抗条锈病基因(Yr2,Yr5和Yr26)、8个抗白粉病基因(Pm2,Pm8,Pm16,Pm21,Pm31,Pm33,Pm35和Pm36)和6个抗纹枯病基因(分别以Xwmc397,Xgwm212,Xgdm67,Xwmc497,Xgwm644和Xgwm526为标记)。经分析鄂麦170中可能还有未被检测到的赤霉病抗性位点,而鄂麦170赤霉病抗性优于双亲可能与超亲优势有关;Yr5基因可能对鄂麦170的抗条锈病特性起重要作用;抗白粉病基因Pm21已表现出了感病特征;所检测到的纹枯病抗性位点的表型变异解释率较低。本研究解释了鄂麦170的抗病分子基础,为该品种的推广应用和作为骨干亲本培育多抗小麦新品种提供了参考。     

利用小麦单染色体代换系研究赤霉病抗性和抑制毒素产生的基因

由赤霉菌引起的小麦赤霉病是小麦生产的主要病害之一,小麦赤霉病抗源十分贫乏,而且多数表现为多基因遗传,在小麦育种中较难应用。从小麦近缘属种中寻求赤霉病抗性基因并把它引入栽培品种中,有重要的学术意义和经济价值。本研究以来自抗病小麦材料PI481521和栽培小麦Langdon杂交得到的14个4倍体小麦单条染色体代换系为试验材料,进行室内赤霉病的抗性鉴定,同时用脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)试剂盒来测定接种后籽粒中的毒素含量。表型鉴定结果表明,14个代换系的抗病性存在较大的差异,其中代换系LDN(PI481521-3A)和LDN(PI481521-7B)分别在感染小穗数和小穗感染百分率上与抗性亲本无显著性差异,不存在抗病性高于抗性亲本的类型;毒素含量分析表明,2个亲本的毒素含量没有显著差异,各代换系的毒素含量均高于抗性亲本PI481521、LDN(PI481521-1A)、LDN(PI481521-2A)及LDN(PI481521-6A)的毒素含量较高,与2个亲本存在显著差异。这一鉴定结果为下一步抗性基因和毒素基因的定位研究提供了基础材料,对赤霉病抗性指标进行相关性分析,发现小穗感染百分率与麦粒毒素含量呈显著正相关。因此,在田间进行抗赤霉病种质筛选及抗病育种后代选择时,可以小穗感染百分率作为衡量指标以简化操作程序。     

云南小麦品种（系）锈病和赤霉病抗性功能基因的KASP标记检测

利用5个锈病成株期抗性基因的KASP标记Sr2_ger9 3p、Lr34jagger、CSTM4_67G、Lr68-2、VPM_SNP和抗赤霉病基因Fhb1的KASP标记TaHRC-KASP,对云南省育成的42个小麦品种（系）进行检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省持久抗病小麦新品种（系）的选育提供材料。结果表明,4个材料含兼抗型成株抗锈病基因Lr34/Yr18/Sr57,频率为9.52%;6个品种（系）含兼抗型成株抗锈病基因Lr67/Yr46/Sr55,频率为14.29%;7个材料含抗慢叶锈病基因Lr68,频率为16.67%;含兼抗型成株抗锈病基因Sr2/Yr30和成株抗叶锈基因Lr37的材料各有1个,频率均为2.38%;未检测出含抗赤霉病基因Fhb1的品种（系）。云麦69、云麦75、云麦56、宜麦1号和宜麦3号等兼有2个成株期抗锈病基因,可作为今后云南持久抗锈病育种的抗源材料。     

小麦赤霉病与DON积累的抗性及其相关SSR位点差异

以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schwabe)菌株进行穗部喷雾和单花滴注接种,评价了10个小麦抗源的赤霉病和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)积累抗性。结果表明,望水白、苏麦3号、延岗坊主、繁60096属于高抗品种,Frontana表现感病,其余品种表现中抗。除Frontata外,所有抗源DON含量在3 mg/kg以下。不同接种方法间、不同致病菌株间的病小穗率和DON含量以及同一处理内的病小穗率和DON含量间呈极显著相关。利用与已报道的赤霉病抗性QTL相关SSR引物对供试材料进行PCR扩增,比较扩增产物等位位点的差异,除4B染色体的GWM113标记外,其余标记在品种间具有2~8个等位位点,多态信息含量为0.14~0.85。单倍型分析表明,延岗坊主具有与望水白一致的3B主效QTL的SSR标记位点,扬麦158和新中长分别在2D和4B上具有多个与武汉1号一致的抗性QTL相关SSR位点,翻山小麦在3B和6B上具有多个与苏麦3号或望水白一致的抗性QTL相关SSR位点,繁60096在2D上有多个与武汉1号一致的QTL相关SSR标记,而镇麦7459和温州红和尚与已报道的小麦赤霉病抗性多数SSR位点不一致,可能具有不同的抗性基因。     

解淀粉芽胞杆菌AX-3对禾谷镰刀菌有良好的拮抗作用

正禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)可引起小麦赤霉病,该病严重威胁中国小麦的质量安全。南京农业大学生命科学学院/农业部农业环境微生物工程重点开放实验室等单位合作从生物防治的角度出发,分离筛选拮抗菌,研究了拮抗菌的拮抗特性和拮抗能力。试验采用系列稀释法和平板对峙法从小麦样品中分离筛选获得禾谷镰刀菌拮抗菌AX-3,根据16S rD NA基因、     

许金荣教授团队解析小麦赤霉病发生过程中的分子识别和信号传导机制

<正>禾谷镰刀菌是引起小麦赤霉病的主要致病菌,除了造成小麦减产,其分泌的脱氧雪腐镰刀菌烯醇等真菌毒素还可污染小麦及小麦制品,威胁人畜健康。禾谷镰刀菌侵染过程的启动依赖于对寄主的识别。禾谷镰刀菌对小麦的识别依赖其细胞膜上的受体,然而目前关于病原真菌膜受体识别的分子机制还不够清楚。GPCR是一大类膜蛋白受体