以Taichung29为背景的小麦抗条锈病近等基因系转育进展

自1988年起,系统开展了以Taichung29为背景的小麦抗条锈病近等基因系转育及其基础性研究。采用回交法和系谱法相结合的转育方法,以春性品种Taichung29为轮回亲本作母本,分别与25个抗性供体即中国小麦条锈病菌鉴别寄主和国际上重要的抗条锈基因载体品种杂交、回交和自交。通过基因推导分析、单体分析和SSR标记技术检测目的基因,选育抗条锈近等基因系,现已获得重要进展,成功选育出8个以Taichung29为背景的抗条锈病单基因近等基因系,即Taichung29*6／Yr1、Taichung29*6／Yr2、Taichung29*6／Yr5、Taichung29*6／Yr7、Taichung29*6/Yr9、Taichung29*6／Yr10、Taichung29*6/YrSpP、Taichung29*6/YrKy2。另有9个组合转育获得343个抗性稳定株系,正检测其目的基因,3个组合转至BC₆F₃,自交纯合筛选抗性稳定株系,5个组合转至BC₅,继续回交转育。     

春小麦品种墨波成株期抗条锈基因遗传解析

为明确春小麦品种墨波成株期抗条锈性遗传基础,以墨波与感病品种Taichung29(T29)杂交创建F_(2∶3)分离群体,通过青海西宁市和海东市2个试验点2年田间病圃鉴定,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型单个分离世代分析方法对墨波/T29 F2群体的抗性遗传效应进行了分析。结果发现群体单株/家系的病害严重度和反应型在2个试验点均未呈现连续性分布,但是在不同区段内,群体株系间又表现出较明显的连续性变异,初步推测,墨波成株期对小麦条锈病抗性具有由主效基因和微效基因共同控制的特征;遗传分析结果表明,墨波的成株期抗条锈性最优遗传模型均为2对主基因遗传,并受微效基因影响,在海东市试验点用反应型数据分析得到的最优遗传模型为C-6模型2MG-EEAD,即2对等显性主基因遗传,在海东市及西宁市试验点用严重度数据分析得到的最优遗传模型均为C-1模型2MG-ADI,即2对主基因加性-显性-上位性遗传。     

小麦品系P81抗条锈性遗传分析

小麦条锈病是小麦生产中最重要的病害,培育抗病品种是防治条锈病的有效措施。小麦品系P81在苗期和成株期对当前流行的条锈菌小种条中30、31和32均表现免疫。以感病品种川麦28、Taichung29作母本,P81作父本通过杂交分别配制了F1、F2和BC1、BC2代,用人工接种方法研究P81及其杂交后代对条中32号的苗期抗性并进行了遗传分析;同时,将P81分别与含有抗条锈基因的Yr5、Yr10、Yr15、Yr26材料进行杂交配制F2,用条中32号小种对其F2进行抗感鉴定,确定抗性基因的等位性。结果表明,P81与川麦28、Taichung29杂交F1代植株对条锈菌条中32号小种表现出与P81相似的高抗,说明P81中的抗条锈基因为显性表达。根据P81与川麦28、Taichung29杂交的F2、BC1、BC2代植株的抗性分离情况及F1代植株及亲本的抗性表现,说明P81对条中32号的抗性由1对显性抗条锈病基因控制;用条中32号小种接种鉴定P81与已知抗锈基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr26构建的F2群体时均出现了感病植株,说明P81中的抗条锈病基因与Yr5、Yr10、Yr15、Yr26不相同;系谱分析表明,该基因来源于叙利亚普通小麦品系叙29。     

小麦品种Libellula和N. strampelli抗条锈病主效、微效基因遗传分析

 小麦品种Libellula和N. strampelli是甘肃陇南小麦条锈病常发易变区2个典型的持久抗病性品种,其不仅具有良好的成株抗病性,而且具有一定的全生育期抗病性。为了明确其全生育期抗条锈性遗传机制,本研究采用常规杂交分析和潜育期变温处理相结合的方法,分别在苗期常温(昼18℃/夜10℃)和高温(昼24℃/夜15℃)2种温域下,对其主效和微效抗条锈病基因进行遗传分析。结果表明,Libellula常温下对CYR29-mut3的抗病性由1对隐性主效基因控制,高温下对CYR29、CYR31和CYR32的抗病性由2对隐性温敏微效基因累加作用控制。N. strampelli常温下对CYR31的抗病性由2对隐性主效基因互补控制,高温下对CYR32的抗病性由2对隐性温敏微效基因互补控制。Libellula和N. strampelli既含有全生育期主效抗条锈基因,又含有温敏微效基因,建议在小麦抗条锈病育种中加以有效利用。     

小麦条锈菌中国鉴别寄主阿夫的抗条锈病基因单体分析

应用单体分析技术,用2E16单孢菌系对小麦条锈菌中国鉴别寄主阿夫进行抗条锈病主效基因分析及染色体定位。结果表明,阿夫对2E16菌系的抗性是由1对显性抗条锈基因控制,未发现其中含有与Sonalike相同的抗条锈病基因,确认阿夫中除含YrA外至少还含有1对未知的显性抗条锈病基因,并将其定位在3B染色体上,暂定名为YrFun。     

印度圆粒小麦抗条锈病新基因YrSph的遗传分析和SSR标记定位

 抗条锈病小麦新种质D31是以印度圆粒小麦（Triticum sphaerococcum Perc.）AS384与普通小麦品系94-3854杂交、回交选育而成的新品系。用中国小麦条锈病菌（Puccinia striiformis f.sp. stritici）流行生理小种条中32号对D31和Taichung29的杂交后代进行苗期及成株期抗条锈性遗传分析。结果表明,D31对生理小种条中32号表现为全生育期近免疫抗性反应,其抗性由1对隐性基因控制,暂命名为YrSph。利用BSA法对构建的F²遗传作图群体进行SSR标记分析。通过对400对微卫星引物的筛选和群体分析表明,抗性基因与 Xwmc149、Xwmc246、Xgwm372和Xwmc198 具有连锁关系,其中与 Xwmc246 标记连锁较近,遗传距离为8.8 cM。基因和标记之间的顺序为 Xwmc149-YrSph-Xwmc246-Xgwm372-Xwmc198 。根据作图结果,将D31所含的抗条锈病基因YrSph定位于2A短臂上。基于该基因的作图位置与系谱分析,认为该基因可能是1个新的抗条锈病基因。     

22份中国小麦生产主栽品种抗条锈病基因解析

为挖掘新的小麦抗条锈病基因,掌握小麦生产主栽品种的抗条锈病基因携带情况,有效防控小麦条锈病,采用抗性鉴定、基因推导分析和分子标记技术对22份小麦生产上主栽品种进行了研究,通过抗性鉴定比较22份小麦主栽品种与已知基因载体品种的抗谱。结果显示,共推测出14份供试品种携带已知抗条锈基因,8份供试品种携带未知抗条锈基因,是新的抗锈基因资源;聚类分析结果显示,供试22份小麦品种可分为2个大类6个亚类;利用SSR分子标记检测抗条锈病基因Yr1、Yr10和Yr24的携带情况发现,11份品种携带Yr1基因,2份品种携带Yr10基因,22份品种均不携带Yr24基因。部分生产主栽品种携带新的抗条锈病基因,表明小麦品种选育中避免了抗性基因单一化,并加强了未知基因的利用。     

青海春小麦品种‘青春38’成株期抗条锈性遗传解析

为明确青海春小麦品种‘青春38’成株期抗条锈性的遗传基础,以‘青春38’为父本与感病春小麦品种‘Taichung 29’(T29)杂交构建F2∶3代分离群体。在青海西宁和互助两地田间病圃进行了抗条锈性鉴定,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型单个分离世代分析方法,解析‘青春38’的抗条锈性遗传特点。结果表明,‘青春38’/‘T29’F2∶3群体单株的病害严重度和反应型在两个试验点均未呈现连续性分布,也不符合正态分布,初步推测‘青春38’对小麦条锈病的成株期抗性具有质量性状特征;以严重度或反应型数据进行遗传分析,‘青春38’在两个试验点对小麦条锈病的成株期抗性表现的最优遗传模型均属2对主基因遗传,只是主基因的作用方式(C-1:2MG-ADI加性-显性-上位性,C-4:2MG-EA等加性,C-6:2MG-EEAD等显性)有所不同。     

小麦抗条锈病一致性数量性状位点(MQTL)图谱构建

 小麦条锈病是造成小麦减产和品质劣化的最重要病害,定位小麦染色体上一致性条锈病抗性基因/位点/区段是小麦条锈病抗性分子育种的重要基础。本研究对至今分子标记和遗传定位的342个条锈病抗性基因/位点/区段进行数据搜集整理,借助Maccaferr和Andrzej的参考图谱,基于元分析技术进行Meta-QTL(MQTL)检测,共获得194个小麦抗条锈病MQTL,包括74个与严重度(Disease severity, DS)相关,46个与反应型(Infection type, IT)相关、19个与病程曲线下面积相关(Area under disease progress curve, AUDPC)、28个与DS和IT共相关、6个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关、6个与其他条锈病抗性性状相关。这些抗条锈病一致性QTL定位于小麦21条染色体上,呈非均匀分布,且部分MQTL集中成簇。通过与已发表的正式命名抗条锈病基因比较分析,发现大多数正式命名基因定位于MQTL簇区段,说明这些MQTL簇区段很可能是控制小麦条锈病抗性热点区域。控制小麦抗条锈病一致性QTL遗传图谱的构建为小麦条锈病抗性基因精细定位及抗病育种提供了遗传信息参考依据。     

小麦抗条锈病一致性数量性状位点(MQTL)图谱构建

 小麦条锈病是造成小麦减产和品质劣化的最重要病害,定位小麦染色体上一致性条锈病抗性基因/位点/区段是小麦条锈病抗性分子育种的重要基础。本研究对至今分子标记和遗传定位的342个条锈病抗性基因/位点/区段进行数据搜集整理,借助Maccaferr和Andrzej的参考图谱,基于元分析技术进行Meta-QTL(MQTL)检测,共获得194个小麦抗条锈病MQTL,包括74个与严重度(Disease severity, DS)相关,46个与反应型(Infection type, IT)相关、19个与病程曲线下面积相关(Area under disease progress curve, AUDPC)、28个与DS和IT共相关、6个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关、6个与其他条锈病抗性性状相关。这些抗条锈病一致性QTL定位于小麦21条染色体上,呈非均匀分布,且部分MQTL集中成簇。通过与已发表的正式命名抗条锈病基因比较分析,发现大多数正式命名基因定位于MQTL簇区段,说明这些MQTL簇区段很可能是控制小麦条锈病抗性热点区域。控制小麦抗条锈病一致性QTL遗传图谱的构建为小麦条锈病抗性基因精细定位及抗病育种提供了遗传信息参考依据。     

Genetic analysis of resistance to Puccinia striiformis in the wheat differential cultivars Heines VII, Heines Peko and Strubes Dickkopf

One major gene for resistance to isolate WYR 85-22 of race 6E0 of Puccinia striiformis was identified by genetic analysis of the differential cultivars Heines Peko, Strubes Dickkopf and Heines VII. This gene was different from Yr2 Yr6 already identified in Heines Peko ( Yr2 Yr6 ) and Heines VII ( Yr2 ), was allelic in the three cultivars and also to a gene expressed in the other differentials Reichersberg 42 ( Yr7 ) and Clement ( Yr9 ). In Heines Peko, Strubes Dickkopf and Heines VII, a minor gene was also postulated, which, it is proposed, gave only a low level of resistance by itself but strengthened the expression of the major gene when the latter was homozygous or heterozygous. The genetics of the resistance was analysed using six resistance classes and applying multidimensional analyses. The number of resistance genes was hypothesized using data from F3 families from crosses between the three differentials and the cultivar Heines Kolben, which is susceptible to this race.     

Genetic analyses of resistance of the wheat differential cultivars Carstens V and Spaldings Prolific to two races of Puccinia striiformis

Genetic analysis of resistance of wheat seedlings to two races of Puccinia striiformis was conducted on F₁, F₂ and F₃ generations from crosses Carstens V (CV) × Lee, Spaldings Prolific (SPA) × Lee and CV × SPA. F₂ generations from crosses of CV and SPA with Strubes Dickkopf (SD) were also studied. The plants were classified into six resistance classes and analysed by factorial correspondence analysis and nonhierarchical classification. The two P. striiformis isolates tested were a French isolate of race 43E138 and a Lebanese isolate of race 2E16, selected for the differences in their virulence spectra for the common differential cultivars Strubes Dickkopf and Nord Desprez. Resistance of CV and SPA was recessive and dominant to races 43E138 and 2E16, respectively. CV possessed three or four resistance genes, one of them being expressed with both races. Two genes of CV had a cumulative effect for resistance to 43E138 and two or three gave dominant resistance to 2E16. SPA had three resistance genes, all of which gave resistance to 2E16 and two of which also gave resistance to 43E138. SPA had one gene in common with CV for resistance to both races. Furthermore, the gene for resistance to race 2E16 in CV and SPA was allelic with a gene in SD, and was probably Yr25 .     

30个小麦新品系抗条锈病基因分析及成株期抗病性评价

 小麦条锈病是影响我国小麦生产的重要病害之一,利用抗病品种是控制小麦条锈病流行的最经济有效的措施。逐步澄清我国小麦品种抗病基因组成及特点是合理利用抗病品种的基础。     

小麦品种C591的抗条锈性遗传分析

C591是原产于印度的普通小麦品种,苗期和成株期均对中国小麦生产上流行的条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)主要生理小种表现良好抗性。本文以感病品种Taichung29作母本、C591作父本通过杂交制备了F₁代、F₂代和BC₁代种子,用人工接种方法研究了C591及其杂交后代对小麦条锈菌不同生理小种的苗期抗性并进行了遗传分析。结果显示,C591与Taichung29杂交F₁代植株对小麦条锈菌条中19号、条中29号和条中32号小种均表现出与C591相似的高抗,说明C591中的抗条锈基因主要为显性表达。根据杂交F₂代、BC₁代植株的抗性分离情况和F1代植株及亲本的抗性表现,说明C591中至少具有3对抗条锈基因,针对条锈菌不同的生理小种其有效性是不同的。对条中32号小种的抗性受1对显性基因控制,对条中29号小种的抗性受1对显性基因和2对隐性基因的独立控制,对条中19号小种的抗性受2对显性基因独立控制。结果表明,C591作为抗源在我国小麦抗锈育种中具有较大应用价值。     

小麦SSR和SNP标记在Taichung29×白芒麦重组自交系群体中的偏分离分析

为明确小麦SSR和SNP标记在Taichung29×白芒麦重组自交系群体中的偏分离现象及产生原因,提高遗传图谱构建的质量,以我国小麦农家品种白芒麦与感病品种Taichung29杂交构建的包含181个F8代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)为试验材料,利用筛选得到的110个SSR标记和6 859个SNPs多态性标记进行偏分离分析。结果显示,共有1 069个标记位点表现出偏分离,占标记总数的15.3%。其中,683个标记偏向于白芒麦,占偏分离标记数的63.9%;386个标记偏向于Taichung29,占偏分离标记数的36.1%。偏分离位点在染色体上分布大多数是成簇出现,有76.3%的偏分离标记形成偏分离热点区域(segregation distortion region,SDR),共检测到了74个SDR,分布在15条染色体上,其中B染色体组包含有最多的SDR,偏分离方向为白芒麦。抗病亲本白芒麦和感病亲本Taichung29的基因型在RIL群体中分布比例为1.03∶1.00,接近1∶1的理论比例,标记在RIL群体整体分离比基本平衡,显示出偏分离主要是由遗传因素引起。     

小麦抗条锈病已知基因对中国当前流行小种的有效性分析

 小麦条锈病是危害我国小麦生产最为严重的病害之一,评价已知抗条锈病基因相对于当前主要流行小种的抗病性对开展预见性抗病育种工作具有重要的指导意义。本研究利用当前流行频率最高的2个小种(CYR32、CYR33)和1个对Yr26基因有毒性的新菌系V26/CM42对已知抗条锈病(Yr)基因的小麦材料分别进行苗期小种抗病性鉴定和成株期病圃抗病性调查,以评估各已知Yr基因在中国抗病育种中的有效性。结果表明,只有3个Yr基因(Yr5、Yr15和Yr61)对当前流行小种和贵22新菌系表现为全生育期抗病性;3个Yr基因(Yr32、YrTr1和YrTye)具有成株期抗病性;此外,Mega、Ibis、Hyak、Maris Huntsman、Hobbit、CarstensV、Express、Lee和Compair等9个含多个Yr基因组合的抗源品种表现出良好的成株期抗条锈性。