小麦抗条锈病一致性数量性状位点(MQTL)图谱构建

 小麦条锈病是造成小麦减产和品质劣化的最重要病害,定位小麦染色体上一致性条锈病抗性基因/位点/区段是小麦条锈病抗性分子育种的重要基础。本研究对至今分子标记和遗传定位的342个条锈病抗性基因/位点/区段进行数据搜集整理,借助Maccaferr和Andrzej的参考图谱,基于元分析技术进行Meta-QTL(MQTL)检测,共获得194个小麦抗条锈病MQTL,包括74个与严重度(Disease severity, DS)相关,46个与反应型(Infection type, IT)相关、19个与病程曲线下面积相关(Area under disease progress curve, AUDPC)、28个与DS和IT共相关、6个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关、6个与其他条锈病抗性性状相关。这些抗条锈病一致性QTL定位于小麦21条染色体上,呈非均匀分布,且部分MQTL集中成簇。通过与已发表的正式命名抗条锈病基因比较分析,发现大多数正式命名基因定位于MQTL簇区段,说明这些MQTL簇区段很可能是控制小麦条锈病抗性热点区域。控制小麦抗条锈病一致性QTL遗传图谱的构建为小麦条锈病抗性基因精细定位及抗病育种提供了遗传信息参考依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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‘Waikea’抗条锈病基因的遗传分析

‘Waikea’是当前美国西北部地区大面积种植的小麦品种,研究证实该品种对中国条锈菌小种CYR31、CYR32及CYR33三种菌的混合菌苗期表现为感病,成株期表现免疫的抗性水平.采用苗期室内潜育期变温处理方法(常温昼15℃,夜10℃和高温昼24℃,夜18℃)对3个小种分别进行抗病性鉴定,明确其是否含有温敏微效基因,田间成株期抗性鉴定对其成株抗病基因进行遗传分析.结果表明‘Waikea’不含温敏微效抗病基因,至少含有一显一隐2对成株期主效抗病基因,以重叠或独立方式控制抗病性.美国西北部小麦品种‘Waikea’含有成株抗病基因,成株期对中国当前流行小种CYR33表现高抗,建议在抗病育种中加以充分利用.     

小麦持久抗条锈病品种Champlein的抗性遗传分析

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最经济、有效、安全的措施。‘Cham-plein’引自法国,对条锈菌生理小种表现良好持久抗性。为了明确其抗性遗传特点,以感病品种‘铭贤169’与其杂交、自交和回交获得了F1、F2、F3和BC1代,人工接种小麦条锈菌生理小种CY32,在温室和田间对‘Champlein’进行遗传分析。结果表明:苗期‘Champlein’对CY32的抗病性由1对显性基因控制;成株期‘Champlein’对CY32的抗病性由2对显性和1对隐性抗条锈病基因以互补方式控制;系谱分析表明基因可能来源于‘Vilmorin27’。     

导入Z4抗条锈病基因春小麦后代主要农艺性状遗传分析

将春小麦与小麦—中间偃麦草二体异附加系Z4杂交,F0代幼胚培养、回交,得到0P1341-1等4份对条锈病免疫、高抗的株(穗)系;分析了株高等农艺性状,各性状的遗传变异系数变幅较大,在8.04%～149.59%,变异系数最大的是单株穗数,其次是千粒重,主要产量性状的遗传变异效应有利于丰产性状的选定。1343-1的综合品质性状最好,总体上籽粒粗蛋白含量呈超亲遗传效应,而湿面筋含量和沉淀值的遗传呈双亲均值和负向遗传效应。     

BTH和INA诱导小麦抗条锈病性的研究

用不同浓度的苯(1,2,3)噻二嗪-7-硫代羧酸-S-甲酯(BTH)或2,6-二氯异烟酸(INA)喷雾处理小麦幼苗,进行小麦诱导抗病性研究。结果表明,以1.0mmol(毫摩尔)INA处理后接种小麦条锈病的诱导抗性效果最好。以1.0mmolINA和0.3mmolBTH处理小麦叶片5d后接种,叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)的活性均有明显上升,且PAL、PPO和INA、BTH的诱导抗性表达都呈正相关关系。BTH和INA水溶液对小麦条锈菌夏孢子的萌发均无明显抑制作用。据此认为,处理后病情指数的下降是由于试剂处理提高了小麦幼苗的抗病性,即麦苗产生了诱导抗性而引起的。     

86份贵协系小麦种质资源对条锈病的抗病性评价

小麦条锈病是发生于甘肃陇南麦区小麦生产上的最主要病害,利用和种植抗病品种(系)是防治该病害最经济有效且有利于保护环境的措施。2011-2013年度连续两年在甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站田间对86份来自贵州大学的贵协系小麦种质资源材料进行了成株期抗条锈病鉴定,结果发现仅有‘贵协1’、‘贵协2’、‘贵协3’、‘贵协7’、‘贵协011-2-6’、‘贵协011-3-16’、‘贵协011-3-29’、‘贵协011-3-31’、‘贵协011-3-34’等9份材料表现抗病,且抗病性相对稳定,可作为一线抗源材料在陇南抗病育种中充分利用。     

基于基因混池测序技术的小麦条锈菌对三唑酮抗性位点相关分析

为探究小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici对三唑类杀菌剂产生抗药性的相关机理,以小麦条锈菌抗药性菌株YQ324与敏感性菌株贵1-2在转主寄主堆花小檗Berberis aggregata上构建的有性遗传群体为材料,通过离体叶段法对F₁代杂交及F₂代自交后代的夏孢子群体进行三唑酮敏感性生物学测定,并在F₂代夏孢子群体中筛选20株抗药性菌株和20株敏感性菌株分别构建DNA抗、感池。在对抗、感混池进行高通量测序之后,通过质量检测和数据分析得到2个极端混池中的变异信息。根据ΔIndex为1的筛选标准在小麦条锈菌中鉴定出67个与三唑酮抗性显著相关的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）位点;利用SNPEff软件对这些SNP位点引起氨基酸非同义突变所在的基因序列进行功能注释,最终在pcontig_030上筛选到Pst104E_09436和Pst104E_09437这2个基因作为小麦条锈菌对三唑酮抗性相关的候选基因。     

Mapping of Aegilops umbellulata‐derived leaf rust and stripe rust resistance loci in wheat

Aegilops umbellulata, a non‐progenitor diploid species, is an excellent source of resistance to various wheat diseases. Leaf rust and stripe rust resistance genes from A. umbellulata were transferred to the susceptible wheat cultivar WL711 through induced homoeologous pairing. A doubly resistant introgression line IL 393‐4 was crossed with wheat cultivar PBW343 to develop a mapping population. Tests on BC₂F₇ RILs indicated monogenic inheritance of seedling leaf rust and stripe rust resistance in IL 393‐4 and the respective co‐segregating genes were tentatively named LrUmb and YrUmb. Bulked segregant analysis placed LrUmb and YrUmb in chromosome 5DS, 7.6 cM distal to gwm190. Aegilops geniculata‐derived and completely linked leaf rust and stripe rust resistance genes Lr57 and Yr40 were previously located in chromosome 5DS. STS marker Lr57/Yr40MAS‐CAPS16 (Lr57/Yr40‐CAPS16), linked with Lr57/Yr40 (T756) also co‐segregated with LrUmb/YrUmb. Seedling infection types differentiated LrUmb from Lr57. Absence of leaf rust‐susceptible segregants among F₃ families of the intercross (IL 393‐4/T756) indicated repulsion linkage between LrUmb and Lr57. YrUmb expressed a consistently low seedling response under greenhouse conditions, whereas Yr40 expressed a higher seedling response. Based on the origin of LrUmb/YrUmb from the U genome and Lr57/Yr40 from the M genome, as well as phenotypic differences, LrUmb and YrUmb were formally named Lr76 and Yr70, respectively. These genes have been transferred to Indian wheat cultivars PBW343 and PBW550, and advanced breeding lines are being tested in state and national trials.     

小麦品种C591的抗条锈性遗传分析

C591是原产于印度的普通小麦品种,苗期和成株期均对中国小麦生产上流行的条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)主要生理小种表现良好抗性。本文以感病品种Taichung29作母本、C591作父本通过杂交制备了F₁代、F₂代和BC₁代种子,用人工接种方法研究了C591及其杂交后代对小麦条锈菌不同生理小种的苗期抗性并进行了遗传分析。结果显示,C591与Taichung29杂交F₁代植株对小麦条锈菌条中19号、条中29号和条中32号小种均表现出与C591相似的高抗,说明C591中的抗条锈基因主要为显性表达。根据杂交F₂代、BC₁代植株的抗性分离情况和F1代植株及亲本的抗性表现,说明C591中至少具有3对抗条锈基因,针对条锈菌不同的生理小种其有效性是不同的。对条中32号小种的抗性受1对显性基因控制,对条中29号小种的抗性受1对显性基因和2对隐性基因的独立控制,对条中19号小种的抗性受2对显性基因独立控制。结果表明,C591作为抗源在我国小麦抗锈育种中具有较大应用价值。     

成株期抗条锈小麦品种的筛选和鉴定

采用CY32对492个小麦品种的温室苗期和田间成株期进行抗病性鉴定.结果表明,共有58个品种对CY32表现出成株抗病性,占供试品种的10.98%,其中表现高度抗锈型的品种14个,中度抗锈型品种38个,介于高抗与中抗之间的类型品种6个.这些品种可能具有高温抗病性.     

小麦条锈菌鉴别寄主尤皮Ⅱ号抗条锈性遗传分析

小麦品种尤皮Ⅱ号是重要的中国小麦条锈菌鉴别寄主.为研究尤皮Ⅱ号的抗条锈性遗传基础,将该品种分别与感病品种铭贤169及其它抗病品种杂交,获得各组合的F1、BC1和F2代群体.在温室对各组合亲本及F1、BC1和F2代群体进行了苗期抗性鉴定.结果表明,尤皮Ⅱ号对CY29菌系的抗性由两对隐性基因独立或重叠遗传控制;对CY23的抗性由两对显性基因互补遗传控制;对CY31的抗性亦由两对显性基因互补遗传控制,而对Su-1的抗性则由一对显性基因控制.抗CY29的两对基因不抗CY23、CY31和Su-1,因此将这两对基因暂定名为YrJu1和YrJu2.抗CY23的两对基因中,其中一对同时抗CY31和Su-1,该基因与Spaldings prolific中的一对基因等位或紧密连锁,将该基因暂定名为YrJu3;另一对则与抗引655中的一对抗性基因等位或紧密连锁,暂定名为YrJu4.YrJu1、YrJu2、YrJu3和YrJu4均与其它供试品种中的已知抗性基因不同.     

临夏地区小麦条锈菌越夏特点

通过多年对临夏州小麦条锈病的调查,明确了小麦条锈病在临夏州的流行规律及越夏条件。临夏州小麦条锈病具有流行危害时期长,越夏菌源量大,突发性强,发生范围广及新的生理小种出现频率高等特点,提出了综合治理临夏州小麦条锈病对保护全国小麦生产的重要意义。     

冀鲁豫部分小麦生产品种在甘肃陇南的抗条锈性表现

2007-2008年,在甘肃省农科院植保所甘谷试验站及天水市的不同海拔高度地区,对收集到的146份冀鲁豫生产品种进行了全生育期抗条锈性鉴定及成株期抗条锈性监测。结果发现,仅有绵麦39抗性表现稳定,对接种鉴定及自然诱发的条锈病均表现免疫,合选18、许6、矮抗58等3份材料的抗性表现也相对较好,抗性比例仅为2.74%,其余142份材料均表现感病。文中还对各品种利用前景、评价等进行了讨论。