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–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。     

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。     

小麦白粉病新抗源——基因Pm21

利用C-分带技术,从(扬麦4号或扬麦5号×6V代换系)F_2或M_3代选择的100个抗白粉病单株中,鉴定出17株涉及6VS/6AL易位。易位断点靠近着丝粒。易位系在MI平均每个PMC有0.00—0.80Ⅰ和20.69—21.00Ⅱ,易位染色体在中期Ⅰ基本配对成环状二价体,在细胞学上已稳定。不同小种不同菌系的白粉病鉴定表明,易位系在苗期和成株期均表现对白粉病免疫。在簇毛麦6VS上的抗白粉病基因不同于现有抗性基因,根据McIntosh的建议已将该基因定名为Pm21,并被收录于第八届IWGS小麦基因目录中。     

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。     

源于长穗偃麦草的小麦新品系CH7034抗白粉病基因的染色体定位

CH7034是一个兼抗小麦白粉病和条锈病的新种质材料,通过普通小麦与八倍体小偃麦"小偃7430"杂交、回交选育而成.为明确其白粉病抗性的遗传机制及抗性基因的染色体位置,用小麦高感品系"SY95-71"与CH7034杂交,所获F1、F2及其双亲在温室用白粉病E09菌系的15号小种接种,对CH7034的白粉病抗性进行鉴定和遗传分析.结果表明,无论是苗期还是成株期,CH7034对白粉病菌均表现为免疫,且具有与其抗性供体小偃7430及野生亲本长穗偃麦草相似的白粉病抗性,F1代抗病反应型为O或O'级,F2代抗感分离比符合R:S=3:1,说明CH7034抗性受显性单基因控制.用307对小麦微卫星引物对一个148株的F2群体进行分析,发现小麦微卫星标记xgwm311与抗病基因连锁,遗传距离为12.4 cM.用中国春缺-四体和双端体材料进一步验证与抗病相关的片段位于2A染色体的长臂上,进而将CH7034所含的抗白粉病基因定位于小麦的2AL上.     

簇毛麦6VS特异转录序列P21461及P33259的获得及其分子标记在鉴定小麦-簇毛麦抗白粉病育种材料中的应用

簇毛麦6V#2S和6V#4S染色体臂分别携带抗白粉病基因Pm21和Pm V,在与小麦的杂种后代中,抗病基因与外源染色体臂共分离。开发鉴定2条外源染色体臂间多态性的序列,尤其是遗传信息相对缺乏的6V#4S染色体臂的序列,对于其在遗传与育种上的应用具有重要意义。本研究以携带6V#4S·6DL染色体的小麦易位系Pm97033及感病小麦亲本宛7107接种白粉菌的叶片转录组数据为资源,通过差异基因筛选、共线性分析、簇毛麦基因组扩增及测序验证的方法,鉴定出来自6V#4S的表达序列P21461和P33259,其中基于P21461序列设计的引物P461-5在簇毛麦6V#2S和6V#4S染色体臂的扩增产物具有30 bp的In Del和4 nt的多态性。用该引物转化的标记P461-5a可以鉴定抗白粉病小麦品种和高代品系所含的外源染色体,显示其在簇毛麦抗源鉴别和小麦抗病育种辅助选择中潜在的应用价值。根据P33259开发的标记P259-1可以对含有6V#4S染色体臂的材料进行特异扩增,但对6V#2S·6AL易位染色体没有扩增产物,因此P259-1可作为6V#4S·6DL易位染色体的特异分子标记。q RT-PCR分析结果显示,P21461的表达不受白粉菌诱导,而P33259在接菌后12 h和24 h的转录水平比接菌前提高约2倍,推测其可能参与Pm97033与白粉菌的早期互作。     

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。     

携带抗白粉病基因Pm21的小麦–簇毛麦小片段易位染色体在不同小麦背景中的传递率及遗传稳定性

抗白粉病基因Pm21来自小麦近缘种簇毛麦。小麦一簇毛麦小片段顶端易位系NAU418(T1AS·1AL-6VS)和小片段中间插入易位系NAU419(T4BS·4BL-6VS-4BL)携带Pm21,高抗白粉病,是小麦抗病育种新种质。为了对其育种利用提供依据,以NAU418和NAU419为亲本分别与来源于不同生态区的郑麦9023等12个小麦品种杂交,杂种F_1再分别与来源于不同生态区的农艺亲本进行正、反回交,研究两种易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。DNA分子原位杂交结果表明,在杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(Pollen Mother Cell,PMC MI),两种易位染色体分别可以与对应的小麦染色体配对形成棒状二价体。正、反交结果分析表明,NAU418中的小片段顶端易位染色体T1AS·1AL-6VS通过雌配子和雄配子的传递率分别为8.00%~50.98%和7.89%~45.07%,NAU419中的小片段中间插入易位染色体T4BS·4BL-6VS-4BL通过雌配子和雄配子的传递率分别为29.17%~52.38%和7.69%~47.06%。表明2个易位系中的易位染色体都可以通过雌、雄配子传递,但是其通过雄配子的传递率均显著低于通过雌配子的传递率。     

小麦-黑麦6RS/6AL易位染色体的遗传稳定性及其在配子中的传递

小麦-黑麦6RS/6AL易位系HM812-41携带抗白粉病基因Pm56。为评价其育种利用潜力,以HM812-41为亲本分别与推广品种蜀麦580、蜀麦830和蜀麦969杂交,杂种F1与中国春进行正反交,研究6RS/6AL易位染色体在不同背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。同时,利用"双顶交"法改良易位系的综合农艺性状。基因组原位杂交结果表明, 6RS/6AL易位染色体在传递过程中结构稳定。6RS/6AL易位染色体可以高频率地通过雌、雄配子传递,其传递率分别为45.05%～53.33%和43.94%～53.04%。初步分析"双顶交"F2分离群体表明, 6RS/6AL易位染色体对主要农艺性状如株高、穗长、小穗数和自交结实率没有明显的不利影响。用"双顶交"法可以快速地改良易位系的综合农艺性状。     

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.     

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。     

分子标记辅助选育小麦抗白粉病、优质高分子量麦谷蛋白亚基聚合体

现代小麦育种的目标是选育丰产、综合抗逆性好的优质小麦新品种,将分子标记技术与传统育种方法相结合可以大大提高育种效率.本研究利用与小麦抗白粉病基因Pm21紧密连锁的共显性PCR标记、以及优质高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5 1Dy10特异的PCR标记对以小麦品种安农94212、安农92484为优质亲本和以抗白粉病小麦簇毛麦易位系为抗病亲本的杂交高代材料进行标记位点的检测,结合田间抗病性鉴定结果,筛选、培育出聚合有Pm21和1Dx5 1Dy10的抗白粉病小麦聚合体,为小麦抗病、优质育种提供了具有重要利用价值的中间材料.     

241份小麦品种(系)白粉病抗性鉴定与分子标记检测

为了发掘更多的小麦白粉病抗性种质资源,利用我国当前白粉菌流行小种E09和E20分别对241份小麦材料进行苗期白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm8、Pm2、Pm4a、Pm21、Pm30和Pm38基因连锁的分子标记检测其分布情况。结果表明,在供试241份小麦材料中,单抗E09、单抗E20以及兼抗E09和E20的材料分别占9.5%,20.7%和12.4%。携带抗病基因Pm38和Pm30的材料较多,分别有59份和40份,携带抗病基因Pm8、Pm21、Pm2和Pm4a的材料偏少,分别有10、2、13和10份,携带两个或两个以上抗病基因的材料很少,尤其在育成品种中更少。综合分析抗性表现与分子标记检测结果,除携带Pm21基因的2份材料对E09和E20均表现抗病外,携带其它抗病基因的材料与E09和E20的抗性没有必然的关系。     

小麦抗白粉病基因Pm43定位区段内RGA分析

利用普通小麦测序草图可从基因组范围内对小麦单条染色体上的某个区段进行分析。Pm43是作物遗传与分子改良山西省重点实验室在小麦2D染色体长臂上定位的一个抗白粉病基因。利用信息学方法分析Pm43所在物理图谱、遗传图谱和基因组图谱上的位置,可为其精细定位乃至候选基因的确定提供参考。试验采用Pm43两侧标记序列进行比对,将Pm43定位于染色体C-2DL3-0.49区间的79~99 c M内,所在基因组区段为2DL_9835990~2DL_9823315。利用目前已克隆小麦抗病基因的保守基序作为探针,从目标区段内检索出89条包含抗病基因类似物(Resistance gene analogues,RGA)序列的scaffold,其中,36条scaffold被诊断出含有SSR位点,之后针对SSR位点开发分子标记。利用携带有Pm43的普通小麦材料CH5025、感白粉病材料台长29以及CH5025×台长29的F2作图群体的抗感池DNA,对开发的SSR标记进行连锁性检测,共筛选出4个多态性标记,从而将目标区段进一步确定在标记PK_9908430和NBS_9908778之间。最后经聚类分析,筛选出与已克隆Pm基因同源性较高的1个PK序列和1个NBS序列,且在粗山羊草2D染色体和水稻第4染色体中均存在与这2个序列同源的RGA表达序列。     

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.