抗病优质小麦种质材料的细胞学鉴定及其抗条锈性遗传学分析

为了解从抗条锈病小麦-黑麦渗入系148与优质小麦-偃麦部分双二倍体BE-1有限回交获得的一批抗病优质小麦种质材料的条锈病抗性遗传特点,应用连续C-分带、基因组原位杂交(sequent C-banding-GISH)和分子标记技术对这些抗性材料进行鉴定和分析。结果表明,抗性后代属1BL/1RS易位系。对O-46-1(BC2F3)进行条锈病分小种鉴定表明,其对小种CYR33和CRY32表现为抗感分离,对CYR33的抗性由位于1RS上一单显性基因控制。该基因抗当前我国所有的流行小种,鉴于目前1BL/1RS上抗性基因Yr9抗性已丧失,推测该基因很可能是不同于Yr9的新基因或者是其等位基因,暂将其命名为YrGW。品质分析结果表明,这些抗性系在蛋白质含量、湿面筋含量和Zeleny沉淀值等品质性状方面都得到显著改良。     

小麦中的1BL/1RS染色体易位

1BL／1RS易位在世界小麦品种中广泛分布,在世界小麦育种特别是在中国小麦育种中占有重要地位。通过种间特定的染色体易位和替换,黑麦（Secale cereale L．）染色体1R的短臂（1RS）已存在于大量普通小麦（Triticum aestivwm L）的染色体组中,许多对农艺性状具有重要作用的基因和抗性基因由此从黑麦转入小麦基因组中。1RS主要用于转移抗真菌病害的基因,尤其是抗锈病、白粉病的基因（Yr9、Lr26、Sr31、Pm8）,1BL／1RS能增加小麦根系的生物量,并可提高小麦籽粒产量和蛋白质含量。然而,由于1RS替换了1BS,造成了1BS上重要基因位点Glu-3、Gli-1的丢失和1RS上Sec-1位点的引入。Sec-1编码的γ-黑麦碱、w-黑麦碱不能补偿Glu-3、Gli-1编码的低分子量麦谷蛋白和γ-醇溶蛋白、w-醇溶蛋白的品质效应,引起小麦的麦谷蛋白聚合物结构的改变和数量的减少。因此,1BL／1RS易位小麦面粉的烘烤加工品质较差,从而降低了1RS易位系小麦的利用价值。另一方面1BL／1RS易位小麦面粉的可溶性纤维含量高于一般小麦,对人体有益,因此利用不含黑麦碱的改良1BL／1RS新易位采替换中国小麦品种中普遍存在的1BL／1RS易位＋既可保持1BL／1RS易位系的优点又能改善其烘烤加工品质,这为提高1BL／1RS易位小麦的品质提供了新的途径。1RS片段能与异源细胞质互作导致雄性不育,这可用于小麦的杂种优势利用。本文主要阐述1BL／IRS易位的特征、检测方法、地理分布、在小麦育种中的应用以及给小麦品质带来的影响,并探讨了解决其负面影响的策略。     

衍生于"矮孟牛V"与92R137的小麦新品系南农1258的系统鉴定

为了更好地利用小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系的含抗白粉病基因Pm21和抗条锈病基因Yr26,通过小麦种质"矮孟牛V"与T6VS·6AL易位系92R137杂交,从杂种Fs中选育出兼抗白粉和条锈病、矮秆、白皮的小麦新品系南农1258.染色体分带、双色基因组原位杂交结合染色体构型分析表明,该品系染色体组成为20" "T6VS·6A1,除涉及1对T6VS·6AL外,其余染色体未见明显变化;SDS-PAGE分析揭示其高分子量麦谷蛋白亚基组成为0/7 8/5 10;抗病、矮秆和硬度等基因的分子标记分析表明,该品系同时携有来自92R137的抗白粉病基因Pm21和抗条锈病基因Yr26,矮秆基因为Rht2,硬度基因为PinbDla.多年多点鉴定表明,该品系为春性,株高75cm左右,抗性稳定,分蘖成穗率高,千粒重379,是小麦抗病优质育种的新亲本.     

黑麦抗白粉病基因向小麦转移的细胞遗传学检测

白粉病是普通小麦的重要病害之一。已知小麦中约有20个抗白粉病基因，多数已用于品种改良。然而，许多抗性基因受到白粉病真菌的抑制，不再有效。因此，需要不断探寻新的抗源。最近，作者报道了一个抗白粉病的新抗原，它是分异于黑麦品种Prolific6R染色体臂上，定名为MIP6L。研究目的是将MIP6L转移到在细胞学上稳定的小黑麦染色体易位系中。这里报道了通过同源重组从单体6RL（6D）染色体代换系将MIP6L转移到细胞学稳定的T6BS·6RL小黑麦染色体易位系，抗白粉病基因为Pm20．C-带分析用于重组易位系T6BS·6RLrec末端第3条染色体中Pm20的自然图谱。抗性基因成功地转移，通过人工接种白粉病真菌予以验证。此外，还讨论了将异源种质附加有用基因转移到小麦的策略问题。     

ω-黑麦碱基因表达缺失的1BL/1RS易位系种质创新

1BL/1RS易位系是小麦育种的重要亲本,但1RS Sec-1位点表达的ω-黑麦碱是导致小麦加工品质不佳的重要因素。为消除ω-黑麦碱的不良影响,进一步挖掘1BL/1RS易位系的育种潜力,本研究利用低能N+离子束处理1BL/1RS易位系小麦干种子,利用醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)筛选ω-黑麦碱表达缺失突变株系,1RS染色体特异引物鉴定携带1RS染色体的突变株系,结果共创制出9个ω-黑麦碱基因Sec-1位点表达缺失的新的1BL/1RS易位系种质。农艺性状和品质性状分析结果表明,这些1BL/1RS易位系新种质的籽粒蛋白含量、面筋指数、稳定时间等加工品质性状显著提高,株高、穗数、千粒重等农艺性状无显著变化。ω-黑麦碱表达缺失突变体的育成为培育优质抗逆小麦品种提供了新的方法。     

引进小麦白粉病二线抗源的鉴定与改良利用

针对我国小麦推广品种白粉病抗源单一的问题,从美、英等国引进Y um a/8*Chancellor、TP 114、C I12633和M aris D ove等白粉病二线抗源,经连续多年的流行菌种诱发鉴定和生理小种接种鉴定,这些抗源抗白粉病性强而稳定,证明Pm 4a、Pm 2 Pm 6和Pm 2 M ld基因在江苏为有效抗病基因。以这些二线抗源作为抗白粉病供体,开展抗源改良和兼抗种质的创新研究,获得了宁麦资19~宁麦资32、宁麦资57~宁麦资65等一批抗性稳定、育性和农艺性状得到明显改良、育种上可以直接利用的新种质。利用这些二线抗源或创新种质为亲本,已经选育出扬麦10号、扬麦11号、扬麦12号、扬麦13号等系列品种,并已在生产上累计推广种植280.4万hm2。     

ICARDA小麦种质抗条锈资源筛选和抗病基因分析

为给中国小麦抗条锈病育种筛选有效抗源,对203份来自ICARDA的小麦种质,利用杨凌人工病圃和天水、江油自然诱发病圃进行成株期条锈病抗性鉴定,利用条锈菌当前流行小种条中32(CYR32)和条中34(CYR34)在温室进行苗期分小种鉴定,利用 Yr5、 Yr9、 Yr10、 Yr15、 Yr17、 Yr18、 Yr26等抗条锈病基因已开发的分子标记进行基因检测。结果表明,203份材料中107份具有稳定的成株期抗性,31份苗期表现为专化抗性。从这些具有稳定抗病性的材料中,检测到抗条锈病基因 Yr9(51份)、 Yr10(2份)、 Yr17(30份)和 Yr18(56份),未检测到 Yr5、 Yr15、 Yr26;有12份抗条锈表现良好的材料未检测到任何基因,推测其可能携带未开发分子标记的已知基因或新基因。因此,这107份具有稳定抗性的材料可用于中国小麦抗条锈病育种,其中12份可能含有未知基因的材料有待进一步的遗传研究。     

小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价

为了给培育持久性抗条锈病小麦品种提供抗源,利用此前温室鉴定的48份小麦抗病种质于2006~2010年利用多个小麦条锈菌流行小种在陕西杨凌进行分小种、混合小种人工接种抗条锈病鉴定,并在甘肃天水自然发病条件下进行了抗条锈病鉴定。结果表明,供试材料中26份有较好的成株期抗性;结合农艺性状和白粉病抗性的综合表现以及天水自然发病鉴定圃的抗病表现,筛选出16份具有成株期广谱抗条锈性的小麦抗源,其它部分农家种和国外引进种质虽然具有良好的成株期抗条锈性,但其农艺性状、生育期及抗白粉病等需要进一步改造。     

一个黑麦碱基因Sec-1表达缺失的抗白粉病新材料的鉴定和抗源分析

小麦品系1002是经多年自交繁衍形成的稳定品系,对当前生产上流行的白粉菌生理小种表现苗期和成株期免疫抗性。为深入了解1002白粉病抗性的遗传基础,本研究对其抗性来源、遗传特性和细胞学背景进行了分析。结果表明,1002的白粉病抗性受一对显性基因控制,细胞核遗传,并能在感病品种中有效表达,与感病品种杂交F1代表现为免疫。1002是一个不含有中间偃麦草和簇毛麦遗传背景的黑麦碱基因Sec-1表达缺失的1BL/1RS易位系,其白粉病抗性基因与1BL/1RS染色体无关,与当前有效的白粉病抗性基因Pm37、Pm40、Pm43、PmCN17和PmL962并不相同。因此,推断1002携带一个新的抗白粉病基因。     

153份四川小麦主推品种和后备品系抗病基因的分子检测

为了解四川现有主栽小麦品种的抗病现状,发现并推广多抗性小麦品种,选用四川省153份小麦主要推广品种和后备品系,采用条锈菌接种诱发鉴定的方法于2018—2019和2019—2020年度进行条锈病成株期抗性鉴定与分析,同时利用已知抗病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26、Pm21和Fhb1的分子标记分别对其进行抗条锈病、赤霉病和白粉病基因检测。结果显示,在153份供试小麦材料的条锈病成株期抗性鉴定中,两年度均表现为抗病的材料有122份,占供试材料的79.7%。分子标记检测结果表明,可能携带抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18和Yr26的小麦材料分别有12、25、77、12、4和90份,分别占供试材料的7.8%、16.3%、50.3%、7.8%、2.6%和58.8%;可能携带抗白粉病基因Pm21的小麦材料有40份,占供试材料的26.1%;可能携带抗赤霉病基因Fhb1的小麦材料有12份,占供试材料的7.8%;有15份抗病材料未检测到本研究所测基因。     

黑麦白粉病抗性基因向小麦渗入

本研究针对黑麦可能提供白粉病新的抗源,对最近育成的一组小麦-黑麦附加系、代换系和易位系进行了分析.同时,对以上各系与一组带有抗性基因Pm1-9和Mlk的品种/品系进行了比较.四倍体和六倍体的Thatcher小麦,对小麦白粉病高度感染,而由四倍体Thatcher和Prolific黑麦衍生而来的小黑麦系,则高度抗病.黑麦染色体1R、4R和7R不决定供试的白粉病分离物的任何抗性.2D/2R代换系的白粉病抗性高度有效,而假设来源于2R染色体的Pm7基因,则主要表现为感病反应.对带有Pm7的Transec小麦进行细胞学分析(采用Giemsa C-显带技术进行染色体鉴定)的结果表明,"Transec"易位包括一条小麦染色体4B的完整短臂和该条染色体长臂大约一半的近端区以及由黑麦染色体5R的长臂远端区衍生来的黑麦片段.结构异染色质经不同的染色后,2D/2R代换系的染色体2R显示出特定的C-带型.黑麦染色体6R决定着对所有供试白粉病分离物的绝对抗性,同时还表明,这种抗性基因就位于6R染色体的长臂上.对于此种抗性,笔者提出了临时基因符号MlP6L.此外,笔者还提出了利用6BS/6RL小麦-黑麦易位系转易这种抗性基因的途径.     

航天诱变小麦衍生系对主要真菌病害的抗性

为了解航天诱变小麦后代衍生系对条锈病、白粉病和赤霉病的抗性特点,进而从中筛选出高抗且多抗的抗源材料,分别设置了CYR32和CYR33的混合条锈病鉴定圃、关中混合菌系的白粉病鉴定圃、强致病性混合小种CH1的赤霉病鉴定圃。鉴定结果表明,在供试的74份衍生系中,在条锈病方面,感病选系27个,成株期抗病选系30个,全生育期抗病选系17个;在白粉病方面,高感选系13个,中感选系38个,中抗选系19个,高抗选系4个;在赤霉病方面,高感选系33个,中感选系33个,中抗选系8个。三种病害抗性综合鉴定发现,兼抗条锈病和白粉病的选系有23个,其中包括高抗条锈病、高抗白粉病但高感赤霉病的选系3个,中抗条锈病、中抗白粉病但中感赤霉病的选系10个,兼抗条锈病和赤霉病的选系5个;筛选出1个对三种病害都表现中抗特征的选系SPW57-35。这些高抗和多抗突变体衍生系可作为小麦新型抗源材料。     

黑麦染色体1R和5R单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的变异和易位

利用普通小麦品种绵阳11作母本,抗病的威宁黑麦(Sceale cereale L.)作父本,在其杂交和回交后代中分别鉴定出一个1R和5R单体附加系。为获得新的1BL·1RS初级易位系以及小麦-黑麦5R染色体易位,采用基因组原位杂交和荧光原位杂交相结合的方法,对1R和5R单体附加系的自交后代进行了鉴定。在1R单体附加系的后代中,筛选到一个纯合1R(1B)染色体代换系和一个新的纯合1BL·1RS初级易位系。该1R(1B)代换系表现出比小麦亲本较差的农艺性状;新1BL·1RS初级易位系表现出比其小麦亲本更好的农艺性状以及条锈病和白粉病抗性,而且穗粒数显著增加,是高产抗病小麦育种的新资源。在5R单体附加系的后代中,筛选出一个涉及3BS染色体片段与5RL的易位,发生易位的植株占分析植株总数的1.89%。5R染色体单体附加极其不稳定,在一个世代交替中完整的5R染色体传递率仅有28.3%。除自身的不稳定外,5R染色体单体附加同时导致小麦染色体7B、3B和4D的断裂和丢失,总变异频率达到15.09%;尤其对7B染色体影响较大,含7B染色体变异的植株占分析植株总数的11.32%。5R染色体单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的高度不稳定现象值得进一步研究。     

小麦抗条锈基因Yr10的抗病通路研究

小麦抗条锈病基因Yr10作为全生育期抗性基因,对国内大部分的条锈菌生理小种表现抗性,为探究Yr10介导的抗病通路,以小麦AvocetS(AvS)和其近等基因系AvS Yr10NIL(AvS+ Yr10)为材料,接种条锈菌CYR31后分别构成亲和与非亲和体系,通过分析含有抗病基因Yr10非亲和体系中的信号分子变化,比较非...     

普通小麦“宁7840×Clark”RIL群体抗条锈病QTL分析(英文)

为了解小麦条锈病抗病基因在染色体上的位置,对源自小麦杂交组合宁7840×Clark的重组自交系(RIL)群体进行了抗条锈病QTL分析。结果表明,在染色体1BS上检测到一个主效的QTL即QYr-hwwg-1B。该QTL由抗病亲本宁7840提供,位于SNP标记Xsnp3620和Xsnp5435之间,区间长度为2.5cM,可解释55.8%的表型变异。根据宁7840的小种抗性推测QYr-hwwg-1B可能是由来自1B/1R易位系的抗病基因Yr9引起的。抗性基因Yr9、Yr10、Yr15、Yr24、Yr26、YrH52和YrAlp均位于小麦1B染色体短臂的一端,形成一个抗条锈基因簇,并与SSR标记Xgwm11紧密连锁。另外,有56个SNP标记与该标记区间共分离,可以用于小麦抗条锈基因精细定位图谱的构建及分子标记辅助选择育种。     

305份国内外小麦种质条锈病与白粉病抗性鉴定与评价

为获得抗病小麦种质以促进其在育种上的应用,利用与抗条锈病基因和抗白粉病基因紧密连锁或共分离的分子标记对国内外的305份小麦种质进行检测。结果显示,携带 Yr10、 Yr15、 Yr18、 Yr26、 Yr46、 Pm8、 Pm21和 Pm34基因的材料分别为5、10、23、0、4、100、1、95份,占比依次为1.63%、3.28%、7.54%、0、1.31%、32.79%、0.33%、31.15%。携带上述抗性基因且表现出中抗水平以上的材料分别依次有2、3、7、0、3、59、1、62个,还有部分表现抗病的种质未检测到以上8个基因,其抗性可能由其他基因控制。本研究中没有一个种质材料同时携带两个多效抗病基因 Yr18和 Yr46,但 Yr18和 Yr46分别通过与 Yr10、 Pm8和 Pm34等抗病基因的组合,极大提高了品种的综合抗病能力,如CA0548( Yr18+ Yr10)、川麦42( Yr46+ Pm34)、Fr03717( Yr18+ Pm34)、鄂恩5号( Yr46+ Pm8),以上材料对条锈病和白粉病均具备中抗以上的抗性。因此,以后要充分发挥多效抗性基因的优势并培育兼抗性小麦品种。     

小麦新抗源CH7103抗条锈基因的遗传及其与已知基因的关系

为了更好地利用小麦条锈病新抗源,以衍生于八倍体小偃麦“小偃7430”的新抗源CH7103为材料,对其抗条锈性及抗病基因的来源、遗传模式和细胞学特征及其与已知抗病基因的关系进行了分析和鉴定。结果表明,CH7103苗期和成株期对条锈菌系条中31、32号生理小种表现免疫或近免疫,与其抗性供体小偃7430及其野生亲本的抗病侵染型相似,而其小麦亲本均感病,说明CH7103对条锈病的抗性来自彭提卡偃麦草。抗×感的F₁代均表现免疫,侵染型为0～0; 级,且F₂、F_2∶3、BC₁代的抗、感分离比均符合显性单基因控制的分离模式。通过等位性检测,初步明确CH7103含有的抗条锈病基因与已有的抗CYR32小种的基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr41不存在等位关系,可能属于新的抗小麦条锈病基因。细胞学研究表明,CH7103及其与小麦品种“中国春”等杂种F₁的染色体数目均为2n=42,绝大多数花粉母细胞具有2n=21Ⅱ的配对构型,并能与小麦染色体完好配对。说明CH7103不含较大的外源染色体片段,是一个携带偃麦草抗条锈病基因的异源渐渗系。     

以色列野生二粒小麦苗期抗病性鉴定

野生二粒小麦是小麦抗病育种的重要资源库之一。为了了解野生二粒小麦对我国小麦白粉病和锈病的抗性表现，通过接种试验对采自以色列16个不同地区的152份野生二粒小麦材料进行了白粉病和条锈、叶锈病的苗期抗性鉴定。结果表明，其中有86．8％的材料对小麦白粉菌15号小种表现高抗，对小麦条锈菌小种条中29、31、32的抗性主要集中在来自Mt．Hermon地区的材料上。所有鉴定材料均不抗小麦叶锈菌小种THT和PHT。由于野生二粒小麦与普通小麦杂交比较容易，因而其抗病性可通过杂交和回交向普通小麦转移，可进一步丰富我国小麦抗病育种的抗源。     

一个成株抗白粉病小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系的选育

白粉病是威胁全球小麦生产的一种严重病害,从小麦野生近缘种发掘成株抗白粉病基因资源对培育持久抗性品种十分重要。本研究从硬粒小麦-簇毛麦01I139（V#6）双二倍体AABBVV-3与普通小麦NAU0686杂交、回交的后代中鉴定到一个小麦-簇毛麦2V#6（2D）异代换系11-2V-1,利用11-2V-1在染色体2V和2D之间产生重组,将11-2V-1与高感白粉病普通小麦NAU0686杂交,F₁自交。利用GISH/FISH和分子标记对F₂世代131个单株进行分子细胞学鉴定,获得了小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系11-2V-2、2V#6S端体系11-2V-3和2V#6L端体系11-2V-4新种质。白粉病抗性鉴定发现,所有F₂单株苗期均高感小麦白粉菌生理小种E09,但成株期含有2V#6和2V#6L染色体臂的所有单株均表现高抗（IT=1~2）,而仅含有2V#6S染色体臂或无外源染色体的单株均高感白粉病（IT=7~9）,表明簇毛麦01I139的2V#6L染色体臂上携带成株抗白粉病基因,该基因可能与小麦-簇毛麦T2BS·2V#5L易位系携带的Pm62是等位基因。遗传效应分析表明,T2DS·2V#6L易位染色体在小麦背景传递正常,对主要农艺性状没有显著的负向影响,对穗长、每穗粒数和单株粒重还表现出一定程度的正向效应。因此,本研究创制的成株抗白粉病T2DS·2V#6L易位系11-2V-2为小麦抗白粉病育种提供了新抗源,也为后续簇毛麦2VL上优异基因遗传定位和图位克隆奠定了基础。     

小麦条锈病新抗源92R149的初步利用与评价

抗条锈病小麦新种质92R149系南京农业大学细胞遗传研究所利用簇毛麦创造的普通小麦6VS/6AL易位系。经绵阳市农科所5年的观察和利用研究,发现它具有对条锈病和白粉病高抗～免疫、抗性遗传力强、配合力好、综合农艺性状较好等突出特点,是四川省小麦抗病育种可资利用的难得的优良抗条锈病和白粉病新抗源。但其植株偏高,分蘖力强,有效穗数偏少,籽粒偏小且为红粒,在利用中应注意予以改善。