河南小麦新育成品种(系)白粉病抗性鉴定与分子标记检测

利用华北地区流行的白粉菌菌株E09和E20,分别对河南省小麦新品种(系)区域和预备试验参试材料908份(2009—2013年度)和412份(2009—2012年度)进行苗期白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm2、Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测相关抗病基因的分布。结果显示,抗E09的材料占21.9%(199/908),抗E20的材料占9.5%(39/412),同时抗E09和E20的材料仅占3.6%(15/412)。在908份供试材料中,580份含有1BL/1RS,占63.9%,含Pm8或新的1RS来源抗白粉病基因;另有2份材料含6AL/6VS来源广谱抗白粉病基因Pm21,8份可能携带Pm2,2份可能含有Pm4a;有6份材料可能含有多个抗白粉病基因。表明河南省近年育成的小麦新品种(系)依然含有对我国白粉菌菌系有效的抗白粉病基因,但抗源遗传基础较窄,部分已经或正在丧失抗性,应加快引进和利用新的多样化抗病基因资源。     

小麦抗白粉病基因的分子标记检测及其抗性评价

为了解小麦抗白粉病基因的组成类型以及分布状况,以加快小麦育种进程.本研究收集260份小麦作为亲本材料,根据已开发的小麦白粉病抗性基因Pm2、Pm4、Pm13和Pm21J的分子标记对其进行辅助标记鉴定.统计结果显示,260份亲本材料中,有124份材料含有Pm2单基因(占47.690/01;1份材料含有Pm13单基因(占0.38%);10份材料含有Pm2+Pm4聚合基因(占3.84%);7份材料含有Pm2+Pm13聚合基因(占2.69%);4份材料含有Pm2+Pm21聚合基因(占1.54%1;其余114份材料经上述4种标记检测没有发现相应的带型.结合田间自然诱发鉴定的结果表明:含有Pm2单基因的材料抗性不稳定,含有Pm2、Pm4、Pm13和Pm21聚合基因的材料抗性稳定,其余没有检测出上述相应标记带型的材料中也存在抗性优异的材料,但其抗病机理还需进一步研究,以期为小麦抗病育种提供新的抗源.     

39份外引小麦种质抗病基因的分子标记检测及其抗病性评价

为了初步明确39份外引小麦种质中条锈病和白粉病抗性基因组成,利用共分离或紧密连锁的分子标记对抗条锈病基因Yr5、Yr10、Yr18和抗白粉病基因Pm4、Pm13、Pm21进行检测,同时结合田间鉴定,对外引种质的抗病性进行评价。结果表明,携带Yr18基因的种质有6份,对条锈病菌表现近免疫至中抗,抗性表现稳定; Yr5连锁标记S1320阳性的种质有21份,Yr10连锁标记SC200阳性的种质有2份,但标记阳性的种质中抗病性表现不一致,可能跟载体品种的遗传背景有关,利用这些分子标记进行辅助育种时,要结合接种鉴定结果综合判断。Pm4基因基本丧失白粉病抗性,携带该基因的7份种质中仅有1份抗病。在39份种质中,均未检测到抗白粉病基因Pm13和Pm21。此外,有2份种质澳阿优1号和bermude兼具条锈病和白粉病抗性,综合抗病性好,在育种中可以合理利用。为小麦抗病育种亲本选择和种质资源的合理利用提供了参考依据。     

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。     

96份小麦品种资源抗白粉病基因的分子检测

小麦白粉病已成为当前小麦生产的严重威胁之一,加快白粉病抗性基因在小麦育种及生产中的应用具有重要的意义.利用前人已开发的Pm 21、Pm 30、Pm 34的STS、SCAR和SSR标记对96份小麦品种资源进行检测.结果表明,96份材料中,4份材料含有Pm 21基因(占4.17％)、9份材料含有Pm 30基因(占9.37％)、21份材料含有Pm 34基因(占21.87％);其中l份材料以Pm21 +Pm30(占1.04％)聚合形式存在;另l份材料以Pm 30 +Pm 34(占1.04％)聚合形式存在;没有发现Pm21 +Pm34聚合类型以及Pm 21+ Pm 30+ Pm 34聚合类型.上述结果可以为小麦抗病育种中抗病亲本的选配提供参考信息.     

小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因PmCH7124的分子定位

小麦新种质CH7124由八倍体小偃麦TAI8335与高感白粉病小麦品种晋麦33杂交后代衍生而来,在苗期对白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2表现免疫或高抗,抗病表现与TAI8335及其野生亲本中间偃麦草相似。基因组原位杂交未检测到CH7124含有外源染色体信号。利用CH7124与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种鉴定和遗传分析证实,CH7124成株期对E09的抗性由1对显性核基因控制,暂命名为Pm CH7124。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)对SY95-71/CH7124的F6群体进行SSR标记扫描,发现抗性基因Pm CH7124与5对SSR标记连锁,与两翼邻近标记Xgwm501和Xbarc101的遗传距离分别为1.7 c M和4.5 c M。利用中国春缺体–四体和双端体材料,将Pm CH7124及其连锁标记定位在小麦2B染色体长臂上。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的抗谱、抗性来源、物理图谱位置以及连锁标记在Pm CH7124作图群体中的多态性,认为Pm CH7124不同于2BL上已知的抗白粉病基因Pm6、Pm33、Pm JM22、Ml Zec1、Ml AB10和Ml LX99。     

小麦3个抗白粉病基因聚合于推广品种后代抗性的遗传分析

为了明确不同抗小麦白粉病基因聚合于推广品种后代的抗性表现,通过复合杂交,将抗小麦白粉病基因Pm4b,Pm13,Pm21聚合并转入推广品种,其后代(F1,F2)进行人工接种和表型抗病调查.结果表明,F1中凡是含有抗白粉病基因之一的材料均表现高抗或免疫.F2中Pm4b,Pm13和Pm21抗病基因聚合的抗病株占的比例最大(71.82%),Pm13和Pm21,Pm4b和Pm21聚合的抗病株占的比例次之(66.67%,64.14%),Pm4b和Pml3抗性基因聚合的抗病株占的比例较小(63.93%).2个抗病基因聚合体中含有Pm21基因的抗性最好.     

分子标记辅助选择小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a、Pm21 的聚合体

利用与小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a和Pm21紧密连锁的PCR标记,对含有Pm2、Pm4a和Pm21的小麦品系复合杂交后代经3轮分子标记选择,得到了一批聚合有Pm2+Pm4a+Pm21 3个基因的抗病植株,以及若干株Pm2+Pm21、Pm4a+Pm21和Pm2+Pm4a 2个基因聚合的植株。同时,还对中选植株进行抗病性人工接种鉴定。结果表明,含有Pm21的聚合体与Pm21基因单独存在时抗性相当,均对白粉病免疫,聚合体Pm2+Pm4a的抗性好于Pm2或Pm4a单独存在时的抗性。为降低分子标记选择成本,将检测Pm4a和Pm21的2种PCR放在一个反应体系中进行,扩增产物经1次电泳,可同时检测出Pm4a和Pm21,不同引物之间没有明显交叉扩增现象。     

小麦遗传资源抗白粉病基因的STS标记检测

从小麦中筛选抗白粉病基因,为小麦抗病育种提供抗病亲本,为育种后代抗病基因鉴定提供理论依据和技术支撑。以河北省保存的65份小麦遗传资源为材料,利用STS标记技术,对其所携带的抗白粉病基因进行检测。结果表明:检测出携带Pm21、Pm4a和csLV34抗白粉病基因的品种各一个,分别为金禾7178、河农7069和秋麦。这些资源可以作为抗病亲本在小麦抗白粉病育种中利用。     

兼抗型成株抗性小麦品系的培育、鉴定与分子检测

小麦条锈病、叶锈病和白粉病是我国小麦的重要真菌病害,培育兼抗型成株抗性品种是控制病害最为经济有效和持久安全的方法。本研究选用由成株抗性育种方法培育的21份冬小麦高代品系和96份春小麦高代品系,在多个环境下进行这3种病害的成株期抗性鉴定,并利用紧密连锁的分子标记检测了兼抗型基因Lr34/Yr18/Pm38、Lr46/Yr29/Pm39和Sr2/Yr30的分布。田间鉴定表明,21份冬小麦品系中有17份兼抗3种病害,占80.9%;96份春小麦品系中有85份兼抗3种病害,占88.5%。分子标记检测发现,21份冬小麦品系均含QPm.caas-4DL,其中7份还含QPm.caas-2BS,9份还含QPm.caas-2BL;96份春小麦品系中,18份含Lr34/Yr18/Pm38,37份含Lr46/Yr29/Pm39,29份含Sr2/Yr30。以上结果表明,分子标记与常规育种相结合,可有效培育兼抗型成株抗性品种,为我国小麦抗病育种提供了新思路。     

普通小麦DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移

普通小麦品系DH155对白粉病菌表现高抗。为明确DH155所携带抗白粉病基因的遗传方式及与抗病基因连锁SSR标记,利用DH155与高感小麦品系SN2890杂交获得的F2和F2:3群体进行接种鉴定和遗传分析,发现DH155对白粉菌菌株E09的抗性受1对显性基因控制,暂命名为Ml DH155。BSA和分子标记分析结果显示,Ml DH155与SSR标记Xcfd81和Xcfd18连锁。利用已发表的中国春和粗山羊草D基因组序列开发新标记,进一步将Ml DH155定位于标记Xsdau K525和Xsdau K527之间,其遗传距离分别为0.2 c M和0.8 c M。将DH155与感白粉病优良品系HB133-4和旱10杂交,在F2~F4代,结合优良农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗白粉病鉴定,获得3个高抗白粉病且农艺性状优异的株系(SDAU2100、SDAU2101和SDAU2102)。利用14个白粉菌菌株对DH155进行苗期接种鉴定表明,DH155对13个菌株表现抗病反应型。这些菌株对DH155的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但DH155对Bg78-3和Bg44-5菌株的反应型与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。结合本试验结果和Pm2基因的相关报道,推测Ml DH155可能是Pm2或其等位基因。     

河南省小麦品种白粉病抗性基因的分子鉴定及分子标记辅助育种

对河南省50年来大面积推广的30个小麦品种进行白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm2,Pm4,Pm8,Pm13,Pm21及Pm24紧密连锁的PCR标记对这些主推品种进行抗白粉病基因鉴定。其中仅有3个品种抗白粉病,20世纪80年代以前的品种几乎没有上述抗白粉病基因,80年代以后利用Pm8较多,Pm2,Pm4和Pm24也得到了一定的应用,而Pm13和Pm21没有在这些品种中得到使用。同时利用这些标记对2005年在河南省收获面积大于6.67万hm2的14个品种进行鉴定。采用回交育种及分子标记技术相结合将Pm13,Pm21,Pm30和Pm33等抗性基因导入了大面积生产应用的小麦品种郑麦9023之中,获得了抗白粉病的郑麦9023近等基因系,育成郑麦9023抗白粉病的多系品种。采用杂交育种与分子标记技术相结合,育成郑麦835、郑麦863等白粉病抗性基因聚合的新品种和含有Pm21的抗病品种郑麦883。     

利用SNP芯片和BSA分析规模化定位小麦抗白粉病基因

规模化定位小麦品种携带的抗白粉病基因对于抗病性种质创新和新品种选育具有重要的意义。本研究采用Illumina Infinium iSelect 90k SNP芯片结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对36个河南省小麦新品系携带的抗白粉病基因进行了定位。SNP芯片检测表明,在24个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到一个明显富集的SNP峰,表明其可能携带单一主效抗白粉病基因;在其他12个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到多个SNP峰,推测其可能含多个抗白粉病基因。有26个小麦品系在2AL染色体上检测到的SNP数目最多,推测其携带位于2AL染色体上的Pm4b抗白粉病基因。开发出与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记Xwggc116,可用于这些小麦品系中抗白粉病基因的分子检测。研究结果表明高通量SNP分析技术平台可以用来规模化定位小麦品种中的抗白粉病基因,明确了河南省抗白粉病小麦品系中携带Pm2、Pm4b、Pm21和新1BL/1RS易位等有限的抗白粉病基因,抗病基因资源非常狭窄,亟需引进新的多样化抗病基因资源,拓宽遗传基础,培育抗病小麦新品种。     

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。     

小麦品种汶农14抗白粉病基因的染色体定位

汶农14是近年山东省和国家审定一个半冬性小麦品种。采用来自不同地区的52个小麦白粉菌菌株对汶农14进行抗性鉴定,并利用分子标记分析定位了其抗白粉病基因。汶农14对43个菌株(82.7%)表现抗性反应型,对9个菌株表现感病反应型。这些菌株对汶农14的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但汶农14对11个菌株的反应与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。此外,利用26个菌株的鉴定结果表明,汶农14与携带Pm46的Tabasco相比,与3个菌株的反应型表现不同。汶农14在成株期对白粉病混合菌株表现高抗。利用汶农14×邯4564的F₂和F_2:3群体进行遗传分析,发现汶农14对E09菌株的抗性受1对显性基因控制,暂命名为PmW14。分子标记分析显示,PmW14与Xcfd8、Xcfd81和SCAR203连锁,遗传距离分别为7.5、1.8和7.7 cM。由于这些分子标记被定位于小麦5DS染色体的5DS-1-0-0.63区间,且与Pm2基因紧密连锁,因此推测,PmW14可能与Pm2位于相同的基因座。     

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。     

Pm52——小麦品种良星99抗白粉病基因的有效性

良星99是黄淮冬麦区和北部冬麦区推广的抗白粉病冬小麦品种,其抗白粉病基因位于2BL染色体,已被命名为Pm52。利用来自不同小麦生产区的123个小麦白粉菌菌株进行抗性鉴定,良星99可抗80%的菌株。2012-2016年连续5个生长季抗性鉴定中,良星99在成株期对接种的白粉菌混合菌株都表现免疫或高抗。采用Pm52基因紧密连锁分子标记Xgwm120和27个菌株对10个利用良星99培育的品系进行分子检测和抗性分析发现,衡4568、邯农2312、中信麦99和DH51302可能携带Pm52基因,而郑麦369和冀麦729的白粉病抗性基因可能与Pm52不同。石U09-4366、XR4429、衡10-5039和农大3486苗期和成株期都表现感病,不含Pm52基因。这些品种的成株期抗性反应与苗期的抗性反应一致。本研究的结果有利于良星99的抗白粉病基因Pm52在育种和生产上的有效利用。     

小麦抗白粉病基因pm30种质改良及鉴定

白粉病是威胁我国乃至世界小麦生产的最主要病害之一。筛选和培育抗病品种是预防小麦感病减产的一条安全有效途径。为了将合成六倍体小麦中的白粉病抗病基因Pm30导入综合农艺性状好、产量高的优良小麦品种中,利用自育中抗白粉病的优良品系冀资356与合成小麦Synthetics(He-48)(T.dicoccon PI94625/Ae.squarrosa)杂交,经过连续6年的选育,选育出高抗白粉病且农艺性状优良的品系7份。利用与Pm30连锁的SSR标记Xgwm159对这7份品系进行检测,用中国春和Pm30做对照,结果表明,14YF650和14YF675 2个品系扩增出430,460,500 bp条带,说明这2份材料携带来自于野生二粒小麦的抗白粉病基因Pm30。这2个品系表现矮秆抗倒、大穗、综合农艺性状较好,可以作为抗白粉病的亲本直接应用于抗病育种。     

不同簇毛麦6VS染色体臂的白粉病抗性特异功能标记的开发及应用

小麦6VS·6DL易位系Pm97033和6VS·6AL易位系92R137中的6VS染色体臂来自不同的簇毛麦种质,均表现良好的白粉病抗性,本研究利用分子标记对这2个易位系所包含抗病基因的异同进行了鉴定。利用与Pm21抗白粉病相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Stpk-V基因(GenBank登录号为HQ864471.1)的基因组和cDNA序列为基础,在包含至少1个内含子的2个编码区设计引物,从Pm97033中扩增获得特异的多态性片段。为进一步提高特异性和扩增的稳定性,对特异扩增片段测序并重新设计引物,扩增筛选获得2个引物对,其中PK-F1/PK-R可专一扩增6VS·6DL易位系Pm97033及其抗病亲本,而PK-F2/PK-R可同时特异扩增2个不同来源的簇毛麦6VS染色体,但二者间的特异片段具有多态性。利用这2对引物,对系谱中包含6V(6D)和6VS·6AL、抗白粉病的小麦品系CB037进行检测,发现仅出现与6VS·6AL易位系相同的簇毛麦扩增片段,不存在簇毛麦No. 1026 (Pm97033的6VS供体)的扩增片段。基因组原位杂交结果表明,CB037仅含1对小麦-簇毛麦的易位染色体,用已报道的分子标记检测证明易位涉及的小麦染色体为6A,与本研究开发的分子标记检测结果相吻合,表明CB037携带的白粉病抗性基因来自6VS·6AL易位系92R137,其白粉病抗性可能与Pm97033具有不同的遗传基础。