宁夏小麦品种慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的小麦慢叶锈/慢条锈基因,可用于小麦锈病抗性改良。为了明确Lr34/Yr18基因在宁夏小麦中的分布特点,利用STS标记csLV34对111份宁夏小麦品种中慢锈基因Lr34/Yr18的等位变异进行了分子检测,并且进行了成株期条锈病抗性鉴定。结果表明,20份材料携带Lr34/Yr18基因,占18.0%。不同来源的小麦品种中Lr34/Yr18基因分布频率不同,农家品种中分布频率最高,占90.9%;引进品种中所占比例为14.3%;育成品种中所占比例最低,仅占7.7%。含有Lr34/Yr18基因的品种对条锈病具有较好的抗性,可作为今后宁夏小麦抗锈病育种的重要抗源。     

河南71个重要小麦生产品种的抗叶锈性鉴定

为给防治中国小麦叶锈病和培育抗叶锈病小麦品种奠定基础,本研究以36个携带已知抗病基因的载体品种和71个河南主栽小麦品种为材料,在苗期接种16个小麦叶锈菌生理小种进行基因推导,并利用系谱分析和分子标记检测对推导结果进行验证,于2014－2015年度在河北保定小麦试验田及2014－2015和2015－2016两年度在河南周口黄泛区农场进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现,71个河南小麦品种中,36个品种在苗期共鉴定出7个抗叶锈病基因（ Lr1 、 Lr2b 、 Lr10 、 Lr26 、 Lr17 、 Lr34 和 Lr39 ）,其中27个品种含有 Lr26 ,4个品种含有 Lr39 ,2个品种含有 Lr10 ,含有 Lr1 和 Lr17 的品种各有8个,含有 Lr2b 和 Lr34的品种各有1个。成株期抗叶锈性鉴定结果表明,仅有7个品种具有成株期慢锈性,可能含有成株期抗性基因,可进一步用于培育抗叶锈病品种和抗叶锈病基因的合理布局。     

23个二倍体小麦材料抗叶锈性的分子鉴定

为了通过分子手段鉴定小麦基因组供体二倍体材料中可能舍有的抗叶锈病基因,用22株小麦叶锈菌单孢茵系对23个二倍体小麦材料进行抗叶锈性鉴定,通过苗期、成株期离体鉴定,苗期室内鉴定及成株期大田鉴定,筛选出13个在苗期和9个成株期对至少11个茵株有抗性的品种.用抗叶锈基因LrP.Lr10、Lr19,Lr20,Lr24,Lr29、Lr35和Lr37的STS或SCAR标记对这些品种进行分子辅助鉴定.其中,材料Y92、Y96、Y168、Y128、Ae38、Ae43和Ae46中可能含有Lr19;Y2009、Y2034、Y2039、Y2049、Y2072和Y2073中可能含有Lr35.所测试的23个材料不合Lr9、Lr10、Lr20、Lr24、Lr29和Lr37.     

69份国外小麦品种(系)抗叶锈性鉴定及基因分析

为给抗叶锈病育种提供优异抗源,选用17个不同毒力的叶锈菌生理小种,对69份国外小麦品种（系）及36份已知抗病基因的近等基因系进行苗期抗叶锈病基因推导,并结合11个已知基因的分子标记进行标记检测;于2017-2018年度分别在河北保定试验田和河南周口黄泛区农场对69份国外小麦材料进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现,在69份国外小麦品种（系）中共检测到6个抗小麦叶锈病基因 （Lr1、Lr10、Lr19、Lr26、Lr34和Lr37）,携带苗期抗病基因Lr1、Lr10、Lr19和Lr26的分别有6、19、5和10份品种（系）,携带成株抗病基因Lr34和Lr37的分别有10和26份品种（系）,田间鉴定具有成株慢锈性的品种（系）共有46份。     

部分小麦材料及黄淮南片区试品种 Lr34/Yr18/Pm38基因型检测

为了给我国小麦慢病性品种的选育提供材料和依据,用最新开发的STS标记Cssfr5 对部分小麦材料的 Lr34/Yr18/Pm38基因型进行了检测,结果表明,147份小麦材料中仅有8个品种携带这些抗病基因,占供试材料的5.4%。表明在我国小麦抗病育种工作中, Lr34/Yr18/Pm38慢病性基因的利用未受到足够重视,在抗病育种中具有很大的发展空间。本研究筛选的慢病性材料可用于培育具持久抗病性的小麦品种。     

持久抗病基因Yr18在中国小麦抗条锈育种中的应用

持久抗病基因Lr34/Yr18/pm38赋予小麦对叶锈、条锈和白粉的广谱抗性。为明确该基因在我国的分布及应用状况,对495份生产小麦品种或高代系和30份小麦核心种质进行了抗病鉴定,并以该基因特异性标记cssfr3和cssfr5对Lr34/Yr18/pm38位点进行精确检测。结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在成株期对我国所有小种都表现中度抗病。分子检测结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在生产品种和高代品系中比例很低,只有2.02%;而在核心种质中的比例却很高,达到13.3%。这表明,这一基因位点曾在我国广泛应用,但在随后的育种过程中逐步丢失。     

小麦抗叶锈病中间材料的Lr24、Lr38分子标记辅助选择

为加速小麦抗叶锈优质品种的培育,利用Lr24、Lr38的分子标记对优质品种豫麦34、中优9507和高抗叶锈品系1R17的杂交F3:4代的优质材料进行了目的基因的鉴定。结果从150份杂交后代F3:4中筛选出了70份聚合Lr24和Lr38的高抗优质材料,其余80份材料表型为抗叶锈病,但不含Lr24和Lr38或仅含二者之一。本研究避免了小麦抗叶锈病育种的盲目性,提高了抗叶锈基因选择的准确度。     

小冰麦33温敏抗叶锈性基因分析

小冰麦33是一个高产、高蛋白、抗多种病害的小麦品种,并具有温敏抗叶锈性.为了明确小冰麦33所含有的温敏性抗叶锈基因,选用4个不同毒性基因组合的小麦叶锈菌生理小种在5℃/10℃(黑暗/光照)、15℃/20℃(黑暗/光照)和25℃/30℃(黑暗/光照)三个温度条件下对小冰麦33进行了温敏抗叶锈性基因推导.通过比较3个不同温度下小冰麦33与7个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈近等基因系(分别含有Lr11、Lr13、Lr14a、Lr18、Lr23、Lr34、Lr37温敏基因)对4个小麦叶锈菌生理小种的反应型模式,推导出该品种可能含有Lr18及其他新的温敏抗叶锈性基因.     

小冰麦33温敏抗叶锈性基因分析

小冰麦33是一个高产、高蛋白、抗多种病害的小麦品种,并具有温敏抗叶锈性。为了明确小冰麦33所含有的温敏性抗叶锈基因,选用4个不同毒性基因组合的小麦叶锈菌生理小种在5℃／10℃（黑暗／光照）、15℃／20℃（黑暗／光照）和25℃／30℃（黑暗／光照）三个温度条件下对小冰麦33进行了温敏抗叶锈性基因推导。通过比较3个不同温度下小冰麦33与7个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈近等基因系（分别含有Lr11、Lr13、Lr14a、Lr18、Lr23、Lr34、Lr37温敏基因）对4个小麦叶锈菌生理小种的反应型模式,推导出该品种可能含有Lr18及其他新的温敏抗叶锈性基因。     

中国小麦主要抗叶锈病基因的有效性评价

为了给小麦抗叶锈基因的发掘和利用提供理论指导,对目前我国小麦主要抗叶锈病基因的有效性进行了评价。认为Lr1、Lr3、Lr3bg、Lr10、Lr11、Lr14a、Lr16和Lr26等基因单独应用已基本失效,但与Lr13和Lr34等合适的基因组合起来能够表现出残余的抗病作用;Lr9、Lr19、Lr24和Lr38等是典型的垂直抗病性基因,应慎重应用;虽然Lr13具有慢锈性、Lr23表现免疫,但这两个基因均对致病类型有专化性,遇到毒性致病类型时慢锈性或免疫特性均会失效。认为目前我国小麦中对叶锈病起抵抗作用的主要是Lr12、Lr13、Lr23、Lr34和Lr35等成株抗病基因、某些未知基因和水平抗病性基因。     

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。     

黑龙江省春小麦主要品质性状和慢锈抗病基因的分子标记检测

1B·1R易位系、高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性、黄色素含量等因素都对小麦加工品质有重要影响,慢锈基因Lr34既抗叶锈,又抗条锈、白粉和秆锈病.为了明确这些基因在黑龙江小麦品种中的分布,并为优质抗病小麦分子标记辅助育种提供材料和方法,本研究利用高分子量谷蛋白亚基Dx5 、By8、1B·1R易住系、PPO、PSY基因和Lr34位点的特异性分子标记对黑龙江省不同地区的169份小麦品种进行鉴定.结果表明,Dx5亚基的频率为43.2％,By8亚基的频率为30.8％,1B·1R易位系的频率为4.7％,Ppo-A1b的频率为33.1％,Psy-A1b的频率为33.7％,含Lr34位点的频率为24.9％;不含1B·1R易位系、同时又具有Dx5和By8、Ppo-A1b、Psy-A1b及Lr34位点的品种只有2份,占1.2％.     

粗山羊草苗期抗叶锈性离体鉴定及抗叶锈基因推导

为明确来自加拿大的17份粗山羊草含有的苗期抗叶锈病基因,选用15个小麦叶锈菌菌株和42个小麦叶锈病近等基因系,采用苗期离体叶片对其抗叶锈性进行鉴定和抗叶锈基因推导。结果表明,17份粗山羊草材料中,30942对15个菌株均表现免疫,30941对13个菌株表现免疫,说明这两个材料抗锈谱广,含有效的抗叶锈基因。经基因推导,这些粗山羊草材料中可能含有Lr1、LrB、Lr2b、Lr18、Lr21、Lr32、Lr33及未知抗叶锈基因。     

Lr1基因在四个小麦骨干亲本衍生系中的分布及选择效应

为了解Lr1基因在小麦育种中的利用情况,通过PCR分子标记技术检测了小麦抗叶锈病基因Lr1在小麦骨干亲本南大2419、阿夫、燕大1817和碧蚂4号及其328个衍生品种中的分布情况。结果显示,Lr1基因在4个骨干亲本衍生品种中的频率为:燕大1817(80.0%)阿夫(78.1%)南大2419(54.3%)碧蚂4号(32.4%);Lr1基因在各个亲本衍生后代的最高频率分别是:阿夫子三代90.0%,燕大1817子三代100.0%,南大2419子五代100.0%,碧蚂4号子三代45.0%。Lr1基因的分布频率呈现出从冬小麦区到春小麦区上升的趋势。研究表明骨干亲本的选用更注重其综合性状而非是否含有Lr1基因,环境条件、亲本和杂交方式的选择及其相互作用影响了Lr1基因在骨干亲本衍生品种中的分布形势,其基因的表现型可能与选择牵连效应有关。     

25份澳大利亚小麦种质的性状表现及利用

为给黄淮南片冬麦区小麦育种提供信息,对25份澳大利亚小麦种质于2016-2018年度在新乡进行了部分农艺性状调查,对其品质性状及优质亚基等进行了分析。结果表明,25份澳大利亚小麦种质多表现为春性,综合农艺性状较差;千粒重低于黄淮麦区高产对照品种周麦18,变化范围为31.4 g～43.1 g;湿面筋含量、面筋指数、稳定时间、弱化度的变化范围分别为28.0%～39.1%、55.2%～96.5%、4.0 min～25.0 min、5%～100%。从澳大利亚小麦种质中,筛选出了具有湿面筋含量高、面筋指数高、稳定时间长、面粉粉色白等优良品质特性的材料,鉴定出了含5+10亚基、7+8~*亚基(7超量表达亚基)、17+18亚基、13+16亚基、低PPO活性基因及 Wx-B1基因缺失等优异品质材料,筛选出了含有 Rht-D1b矮秆基因以及 Lr34和 Lr46抗叶锈基因的材料。利用澳大利亚小麦种质为改良亲本,与黄淮麦区表现突出的小麦品种配制三交或四交组合,按常规系谱方法对优良性状进行定向选择,培育出了综合农艺性状表现好、品质表现突出的小麦新品系。