硬粒小麦白粉病成株抗性QTL的遗传分析

小麦白粉病是世界范围内广泛流行的小麦叶部真菌病害,显著影响小麦的产量和品质。由于现有品种的白粉病抗性不断丧失,使得进一步挖掘新的白粉病抗源及抗病基因十分重要。本研究以硬粒小麦品种UC1113和Kofa构建的包含93个株系的F₈代RIL群体为材料,利用235个多态性标记构建遗传图谱,并结合白粉病成株抗性表型数据,对4个环境下的白粉病成株抗性进行QTL定位。结果表明,在RIL群体中共定位到4个与白粉病成株抗性相关的QTL,分别位于1AL、4AL（2）和5AL染色体上。其中,来自UC1113的3个QTL（ QPm.hnau-1AL 、 QPm.hnau-4AL.1 和 QPm.hnau-4AL.2 ）为新的白粉病成株抗性QTL。本研究为小麦白粉病抗性基因挖掘和抗病育种提供了重要信息。     

小麦PR-1、PR-2、PR-5基因的白粉菌和水杨酸诱导表达分析及白粉病抗性研究

病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5是植物抗病基因介导的抗病反应和系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的标志基因。为了研究病程相关蛋白基因和水杨酸在小麦(TriticumaestivumL.)抗白粉病反应中所起的作用,以抗白粉病和感白粉病小麦品系为材料,在白粉病菌(Blumeria graminisf.sp.tritici,Bgt)诱导不同时间,或水杨酸处理不同时间后,用半定量RT-PCR技术检测了小麦叶片中PR-1、PR-2和PR-5基因的表达变化。结果表明,白粉病菌的侵染激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录。与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强。水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大。白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用。PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因。水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病信号传导途径中起一定作用。     

小麦PR-1、PR-2、PR-5基因的白粉菌和水杨酸诱导表达分析及白粉病抗性研究

病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5是植物抗病基因介导的抗病反应和系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的标志基因.为了研究病程相关蛋白基因和水杨酸在小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病反应中所起的作用,以抗白粉病和感白粉病小麦品系为材料,在白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)诱导不同时间,或水杨酸处理不同时间后,用半定量RT-PCR技术检测了小麦叶片中PR-1、PR-2和PR-5基因的表达变化.结果表明,白粉病菌的侵染激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病信号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病 号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

Identification of RAPD Markers and Development of SCAR Markers Linked to a Powdery Mildew Resistance Gene,and their Location on Chromosome in Wheat Cultivar Brock

Abstract

Wheat cultivar Jing 411 which is susceptible to powdery mildew, and wheat cultivar Brock and NILs of Jing 411, which are resistant to powdery mildew were analysized for polymophisms using 213 random amplified polymorphic DNA primers. Only one primer (S2092) stably produced a polymorphic band between the resistant and susceptible plants. Linkage analysis of this marker (S2092₉₇₂) revealed that the polymorphism existed in a 131 F₂ segregating population. S2092₉₇₂ was closely linked to a powdery mildew resistance gene in wheat cultivar Brock, at a linkage distance was 4.9 cM. S2092₉₇₂ was converted to sequence characterized amplified region (SCAR) markers SCAR₈₆₀ and SCAR₂₀₀. The two SCAR markers were used for detecting F₂ segregating population. SCAR₈₆₀ and SCAR₂₀₀ existed in resistant plants but were absent in the susceptible plants. We concluded that S2092₉₇₂ was located on the chromosome 3BL. These markers will be useful for marker-assisted selection and gene pyramiding in wheat resistance breeding.     

我国主要麦区101个小麦生产和区试品种（系）及高代品系抗白粉基因推导

为了明确我国小麦品种（系）中抗白粉基因的组成,利用基因推导法对来自我国主要麦区的101个小麦品种（系）进行了抗白粉病基因推导。结果表明,近一半的供试生产品种对所有供试菌株表现感病;供试的大多数区试品种具有有效地抗白粉基因,应加快这些抗病品种的大面积推广;近1/3的高代品系含有有效地抗白粉基因。供试小麦生产品种和区试品种（系）及高代品系中具有已知的抗白粉基因主要有Pm4b、Pm8、Pm2 Mld、Pm4a、Pm2、Pm2 6、Pm30等。此结果对于我国小麦白粉病的抗病育种和品种布局有重要的参考价值。     

波斯小麦Cypa35-3成株期抗白粉病基因定位

源自苏联的波斯小麦Cypa35-3对陕西关中地区白粉菌优势小种表现为成株期高抗白粉病。为明确Cypa35-3抗白粉病基因所在染色体位置及其抗白粉病基因的遗传规律,利用Cypa35-3与高感白粉病的加拿大二粒小麦Flavescens进行杂交,在成株期自然发病条件下对亲本及其杂交F₁、F₂、F_2∶3群体进行白粉病抗性评价与遗传分析;选用分布于A、B染色体组14对染色体上共计601对SSR标记,利用分离群体分组分析法(BSA)对Cypa35-3的F₂群体进行多态性标记筛选。结果表明,Cypa35-3的成株期白粉病抗性受1对显性基因控制,暂命名为PmCypa35-3。通过群体筛选,获得4对位于1B染色体上的SSR标记,分别为Xbarc81、Xcfd48、Xbarc61、Xbarc302,其中Xbarc81、Xcfd48位于PmCypa35-3两侧,遗传距离分别为25.2 cM、8.6 cM。由此将成株期抗白粉病基因PmCypa35-3初步定位于1B染色体。通过与1B染色体上及波斯小麦中正式命名的抗白粉病基因...     

Investigation and genome-wide association study of grain copper content in Chinese common wheat

Copper is a necessary trace mineral for the human body, and its deficiency threatens human health. Here, a panel of 243 Chinese wheat cultivars from five replications was used to measure the grain copper content (GCC) by atomic absorption spectrometry. Phenotypic analysis results revealed that the averaged GCC of surveyed cultivars ranged from 6.81 to 11.36 mg/kg with an average of 9.23 mg/kg. A genome-wide association study (GWAS) indicated that a total of 489 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were significant, explaining 10.1%–32.6% of the phenotypic variation and were mainly distributed on chromosomes 2A and 5A. Further analysis indicated that GCC_Hap_2A1, GCC_Hap_3B1, and GCC_Hap_5A1 may be important genetic loci that regulate GCC in wheat. Linkage mapping using a bi-parental population detected four QTLs on 1D, 6A, 6B, and 7D, explaining 8.66%, 7.55%, 8.21%, and 4.71% of the phenotypic variation, respectively. Additionally, two of the significant SNPs were located on 1D, as detected by GWAS, and were within the interval of QGCC.hau-1D, suggesting that this locus plays an important role in regulating wheat GCC. This study dissected the genetic mechanism of GCC in wheat and provides useful information for the utilization of high-GCC wheat germplasm by marker-assisted selection in wheat quality breeding.     

我国主要麦区101个小麦品种（系）的抗白粉病基因推导

为了明确当前我国小麦品种（系）中抗白粉病基因的组成,利用基因推导法对来自我国主要麦区的１０１个小麦生产品种、区试品系和高代品系进行了抗白粉病基因推导。结果表明,近一半的供试生产品种对所有供试菌株表现感病;供试的大多数区试品系具有有效的抗白粉病基因;近１／３的高代品系含有有效的抗白粉病基因。供试小麦生产品种和区试品系及高代品系中具有已知的抗白粉病基因主要有Ｐｍ４ｂ、Ｐｍ８、Ｐｍ２＋Ｍｌｄ、Ｐｍ４ａ、Ｐｍ２、Ｐｍ２＋６、Ｐｍ３０ 等。     

小麦主要农艺性状及抗病性的灰色关联度分析

应用灰色关联度分析方法,对云南省小麦良种区域试验中23个品种(系)6个主要农艺性状(生育期、基本苗、株高、有效穗、穗粒数、千粒重)及2个常发性病害(条锈病、白粉病)与产量的关联度及相互间关系进行分析。结果表明:与小麦产量密切相关的性状依次是有效穗(r=0.797 8)生育期(r=0.752 7)基本苗(r=0.719 7)穗粒数(r=0.715 3)白粉病(r=0.697 9)千粒重(r=0.678 9)条锈病(r=0.670 6)株高(r=0.649 0)。根据小麦主要农艺性状间的关系,对产量影响最大的有效穗与生育期、基本苗关系最密切,其后依次是白粉病、条锈病、穗粒数、千粒重、株高。说明在小麦新品种区域试验中,在保证基本苗较一致的前提下,应重视具有白粉病和条锈病综合抗性的品种,注重选择生育期适当偏长、有效穗多、穗粒数多、千粒重高的小麦新品种(系),同时不要忽略对株高的选择。     

小麦抗白粉病基因及其分子标记研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一、应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因31个．其中对20个基因位点的25个抗白粉病基因进行了标记和作图。本文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源、评价利用及其分子标记研究现状进行了综述,并对分子标记在小麦抗病遗传育种中的应用进行了探讨。     

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。     

利用微卫星标记定位一个新的小麦抗白粉病基因

小麦农家品种ZB90是一个广谱抗白粉病材料.苗期和成株期鉴定表明,其白粉病抗性由显性单基因控制.从位于不同染色体上的53对微卫星引物中筛选出3对引物(Wms382、Wms311和Wms312),对144株F2分离群体进行抗病连锁性分析.另外,与Pm4a共分离的STS标记STS-470也被用于基因定位.这4个标记和抗病基因在染色体上的顺序为:基因位点-Xgwm382-Xgwm311-STS-470-Xgwm312,它们之间的遗传距离分别为2.9、4.5、23.1和49.6 cM,与小麦染色体2AL上已构建的微卫星图谱顺序一致.根据材料来源和抗病基因的染色体定位结果,确定该基因为一个新的小麦抗白粉病基因,并命名为PmZB90.文中还讨论了PmZB90和其他位于染色体2AL上的基因之间的关系.     

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。     

168份小麦不同病害抗性材料白粉病抗性鉴定及其Lr34/Yr18/Pm38位点的分子检测

为了发掘更多的小麦白粉病抗性种质资源,对收集到的168份小麦不同病害抗性材料进行了白粉病苗期和成株期抗性鉴定,并利用STS标记csLV34以及功能标记cssfr3、cssfr4、cssfr5和Yr18E11a对其Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型进行检测。结果表明,在168份小麦种质中,共鉴定出41份白粉病苗期抗性品种(系)以及96份慢白粉病品种(系)。功能标记cssfr3和cssfr4可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点第11外显子中的等位变异,而功能标记cssfr5和Yr18E11a在检测时存在小频率的错判。在96份慢白粉病材料中,有24份材料携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型,这些材料在2个年份下的白粉病田间MDS均低于不携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型的材料。     

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。     

陕西小麦地方品种白粉病抗性的遗传分析

为给小麦抗性育种提供更多的种质资源,通过连续三年白粉病抗性鉴定,筛选出了7份对白粉病表现高抗的陕西省小麦地方品种,它们分别为阴山小白麦、芒麦、矮秆芒麦、白葫芦、大红头、红油麦、红麦.用这7个地方品种分别与感病品种杂交,对其杂种后代进行抗病性遗传分析.结果表明,阴山小白麦、芒麦、矮秆芒麦、红油麦、红麦各含有3对隐性抗白粉病基因,白葫芦含有1对隐性抗白粉病基因,大红头含有两对显性互补抗白粉病基因.     

分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病、白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38

长江中下游麦区是中国弱筋小麦优势产业带,小麦赤霉病、白粉病和条锈病是该麦区主要病害,当前弱筋小麦主导品种综合抗性较弱,影响其生产安全。为培育多抗优质弱筋小麦品种,以高产中筋小麦品种扬麦16为轮回亲本,以兼抗白粉病、条锈病的软质小麦92R137为供体亲本,构建了BC₁群体,利用分子标记在BC₁F₂代基础农艺性状较优良的株行中筛选抗白粉病基因 Pm21、抗条锈病基因 Yr26和软质麦相关基因 Pinb-D1a均纯合的单株,并鉴定BC₁F₆代对赤霉病、白粉病和条锈病的抗性,同时检测籽粒硬度、湿面筋含量、面团形成时间、稳定时间等重要品质指标以及小区产量,最终育成高抗赤霉病、免疫白粉病和高抗条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38,于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定。     

意大利硬粒小麦和面包小麦推广品种对白粉病的抗性

本文介绍了意大利近年来小麦主要推广品种（80个硬粒小麦品种和7 3个面包小麦品种）1992－1996年在田间对白粉病的成株抗性情况，和13个意大利硬粒小麦和20个面包小麦品种及11个中国小麦品种（系）用意大利10个主要菌系进行的苗期抗性鉴定情况。在田间成株抗性监测中，12．2％和58．9％的硬粒小麦品种和面包小麦器分别表现抗病或中抗；在苗期抗性鉴定中，参试的很多中国品种（系）对大部分意大利菌株表现免疫、近免疫或高抗。由于意大利小麦品种或含有其亲本血缘的中国品种曾经在我国小麦育种和生产中起过比较重要的作用，因此希望这些信息对育种和植病工作者有所帮助。     

152个黄淮地区小麦主要品种(系)的多抗性鉴定

为给小麦抗病抗虫育种提供依据,于2004～2006年在山东济南对152份来自黄淮地区的小麦主栽品种(系)进行了抗小麦条锈病、叶锈病、白粉病及蚜虫鉴定.结果表明,在供试品种(系)中表现高抗条锈病的品种(系)占46.71%,中抗品种占25.66%;高抗叶锈病的品种占23.68%,中抗品种占24.34%;高抗白粉病的品种占28.29%,中抗品种占55.92%;高抗蚜虫的品种(系)占5.26%,中抗品种占13.16%.综合来看,对小麦条锈病、叶锈病和白粉病表现中抗以上的品种(系)47个,占30.92%;兼抗(中抗以上)小麦条锈病、叶锈病、白粉病和麦蚜的有5个品种(系),占3.29%.