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。     

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。     

小麦抗白粉病基因pm30种质改良及鉴定

白粉病是威胁我国乃至世界小麦生产的最主要病害之一。筛选和培育抗病品种是预防小麦感病减产的一条安全有效途径。为了将合成六倍体小麦中的白粉病抗病基因Pm30导入综合农艺性状好、产量高的优良小麦品种中,利用自育中抗白粉病的优良品系冀资356与合成小麦Synthetics(He-48)(T.dicoccon PI94625/Ae.squarrosa)杂交,经过连续6年的选育,选育出高抗白粉病且农艺性状优良的品系7份。利用与Pm30连锁的SSR标记Xgwm159对这7份品系进行检测,用中国春和Pm30做对照,结果表明,14YF650和14YF675 2个品系扩增出430,460,500 bp条带,说明这2份材料携带来自于野生二粒小麦的抗白粉病基因Pm30。这2个品系表现矮秆抗倒、大穗、综合农艺性状较好,可以作为抗白粉病的亲本直接应用于抗病育种。     

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。     

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。     

小麦3个抗白粉病基因聚合于推广品种后代抗性的遗传分析

为了明确不同抗小麦白粉病基因聚合于推广品种后代的抗性表现,通过复合杂交,将抗小麦白粉病基因Pm4b,Pm13,Pm21聚合并转入推广品种,其后代(F1,F2)进行人工接种和表型抗病调查.结果表明,F1中凡是含有抗白粉病基因之一的材料均表现高抗或免疫.F2中Pm4b,Pm13和Pm21抗病基因聚合的抗病株占的比例最大(71.82%),Pm13和Pm21,Pm4b和Pm21聚合的抗病株占的比例次之(66.67%,64.14%),Pm4b和Pml3抗性基因聚合的抗病株占的比例较小(63.93%).2个抗病基因聚合体中含有Pm21基因的抗性最好.     

小麦新品种济麦22抗白粉病基因的分子标记定位

为明确济麦22携带抗白粉病基因的染色体位置,利用济麦22与感病亲本中国春杂交,用小麦白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)强毒性小种E20对F₂抗、感分离群体和F_2:3家系进行抗病鉴定和遗传分析。结果表明,济麦22携带1个显性抗白粉病基因, 暂被命名为PmJM22。运用SSR和EST标记及分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA),将其定位在2BL染色体上,与4个SSR和5个EST标记间的连锁距离为7.7 cM (Xwmc149)到31.3 cM (Xbarc101)。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的来源、染色体位置和抗性反应,认为PmJM22不同于Pm6、Pm26、Pm33和MlZec1。     

普通小麦品种“豫麦66”抗白粉病基因的鉴定与分子标记

豫麦66是对小麦白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)具有良好抗性的小黑麦后代品种。本试验通过抗病鉴定与遗传分析, 明确了豫麦66携带1个抗白粉病显性单基因, 暂命名为PmYm66。采用2个以豫麦66为抗病亲本的杂交组合(豫麦66/铭贤169和豫麦66/ND3509)F2代抗、感病分离群体和F3代家系, 利用集群分离分析法(BSA)找到了与PmYm66连锁的分子标记XKsum193、EST48、EST83和EST84, 抗病基因和分子标记的顺序为EST48—EST83 (EST84)—Xksum193—PmYm66, 并通过中国春缺体-四体、双端体和缺失系将PmYm66基因及其连锁的分子标记定位在2AL染色体臂末端。多小种鉴定结果表明PmYm66(豫麦66)与2AL染色体臂上已有的Pm4a(Khapli/8Cc)和Pm4b(Armada)基因存在致病反应型差异。     

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。     

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。     

簇毛麦6VS上4个新分子标记的鉴定及与抗白粉病基因Pm21的连锁分析

Pm21具有强抗白粉病特性，位于簇毛麦6V染色体短臂（6VS）上。染色体分析和白粉病抗性检测表明，Pm21在受体小麦内是稳定遗传的。筛选与Pm21相连锁分子标记，在小麦抗白粉病辅助选择育种上有重要意义。利用RAPD和AFLP分子标记方法，对簇毛麦6V染色体和含有6V的小麦-簇毛麦代换系、6VS的易位系6AL/6VS、6DL/6VS进行分子标记筛选，以分析位于6VS上的分子标记及其与Pm21的关系。RAPD检测表明，OPK08910特异片段存在于含簇毛麦6V染色体的代换系（6A/6V）、易位系（6AL/6VS，6DL/6VS）和簇毛麦中。AFLP检测显示，PstⅠ+AGG / MseⅠ+CAC、PstⅠ+ACC / MseⅠ+CCT和PstⅠ+ AAG / MseⅠ+CGC 共3对引物分别可以在6A/6V、6AL/6VS、6DL/6VS和VV中扩增出264 bp、218 bp和232 bp特异带，并与抗白粉病基因Pm21共分离，因此，上述来源于6VS上的4个新的分子标记，可作为源自簇毛麦Pm21基因的选择标记，用于小麦抗病育种。     

从野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE18分子标记定位

野生二粒小麦(Triticum turgidumvar. dicoccoides)是小麦抗白粉病遗传改良的重要基因资源。利用野生二粒小麦WE18与普通小麦品种(系)连续多次杂交和自交,育成对白粉病菌生理小种E09高度抵抗的小麦新品系3D249(京双27//燕大1817/WE18/3/温麦4,F₇)。利用高感白粉病品系薛早和3D249组配杂交组合,获得杂种F₁代、F₂分离群体和F₃代家系,进行苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明,小麦品系3D249对E09小种的抗性受显性单基因控制,暂命名该基因为MlWE18。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现4个简单重复序列(SSR)标记(Xwmc525、Xwmc273、Xcfa2040和Xcfa2240)、1个EST-STS标记(Xmag1759)和1个EST-STS序列标记(XE13-2)与抗白粉病基因MlWE18连锁,在遗传连锁图谱上的顺序为Xwmc525–Xcfa2040–Xwmc273–XE13-2–Xmag1759–MlWE18–Xcfa2240。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗白粉病基因MlWE18位于小麦7A染色体长臂末端的Bin 7AL 16–0.85–1.00。与已知定位于该染色体区域的Pm基因遗传连锁图谱比较表明,MlWE18与抗白粉病基因Pm1、MlIW72、PmU、Mlm2033和Mlm80均位于7AL相同染色体区段。     

小麦多基因聚合体YW243的改良与利用

YW243是兼抗白粉、黄矮、三锈5种病害的普通小麦新种质。将其与农艺性状优良的丰产品种进行回交转育，选育出丰产、抗病的小麦新品系CB031、CB032、CB034和CB035。对这些新品系与YW243及回交亲本的抗性、品质、丰产性进行鉴定、比较分析，并用分子标记解析它们抗病性的遗传基础及其决定品质的高分子量麦谷蛋白亚基组成。结果表明，CB031是抗白粉病高产小麦新品系，至少含抗白粉病基因Pm2+6和高分子量麦谷蛋白亚基1, 7+9, 2+12；CB032和 CB034均为白粉病、条锈病免疫的小麦新品系，CB032至少含抗白粉病基因Pm2+Pm4+Pm21、抗条锈病基因YrX 4个基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 2+12；CB034至少含Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 5+10；CB035为免疫白粉病的优质小麦新品系，至少含Pm2+6+Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+8, 2+12。CB031、CB032、CB034和CB035的穗粒性状、千粒重和秆高等农艺性状均较YW243有所改善。YW243是一个优良性状易于遗传、不良性状易于改造的育种亲本，有良好的应用前景。     

若干小麦抗白粉病品系的有效抗病基因的测定

采用具有不同毒性基因的白粉菌菌株进行苗期接种，通过与已知抗病基因材料抗谱的相似性比较，对１７个抗白粉病育种品系的有效抗病基因进行了分析，其中３个阿拉拉特小麦杂种后代品系、４个Ｖ．Ｐ．Ｍ系统的杂种后代品系及另外１个杂交组合的后代品系含主效抗病基因Ｐｍ２；４个具有Ｖ．Ｐ．Ｍ或Ｃ３９血缘的品系及另外１个品系含主效抗病基因Ｐｍ４ ｂ；１个品系含Ｐｍ２＋６；２个普通小麦－黑麦６Ｄ／６Ｒ代换系的抗谱相似，且不     

甘肃省主要小麦生产品种(系)及抗源材料抗白粉病基因推导分析

选用17个致病力不同的小麦白粉病菌菌系,对64个甘肃省主要生产品种(系)及抗源材料进行了苗期白粉病抗性鉴定,并结合系谱分析推导这些品种(系)所含抗病基因。初步判断陇原932含有Pm5及未知抗病基因;西峰20含有Pm6及未知抗病基因;98保1-2含有Pm8及未知抗病基因;863-13和石7816含有Pm19;天选43等6个品种(系)含有Pm21;兰天13等18个品种(系)对所有供试菌系均表现感病,与其他35个供试品种(系)一致,可能含有未知抗病基因或基因组合。聚类分析支持基因推导结果。     

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。     

小麦地方品种小白冬麦抗白粉病基因分子标记

小麦农家品种小白冬麦对小麦白粉病具有良好抗性,对病原菌拥有较广的抗谱,并与其他已知抗白粉病基因的抗谱不同,遗传分析证实小白冬麦的苗期抗性由一个隐性抗白粉病基因控制。为了寻找与小白冬麦所携带抗白粉病基因连锁的分子标记,采用小白冬麦和感病品种Chancellor(CC)正反交组合,在2个F₂群体125和107个单株上进行验证。结果显示,抗白粉病基因mlxbd与引物Xgwm577、Xgwm1267等紧密连锁,通过中国春及其第7部分同源群缺体-四体系,双端体系和缺失系将其定位在7B染色体长臂末端区域(7BL-10,Bin 0.78~1.00), 利用与mlxbd最近的引物Xgwm577扩增23个含有已知抗白粉病基因的小麦品种,检测发现这个引物不能单独用于分子标记辅助选择育种。     

兼抗型成株抗性小麦品系的培育、鉴定与分子检测

小麦条锈病、叶锈病和白粉病是我国小麦的重要真菌病害,培育兼抗型成株抗性品种是控制病害最为经济有效和持久安全的方法。本研究选用由成株抗性育种方法培育的21份冬小麦高代品系和96份春小麦高代品系,在多个环境下进行这3种病害的成株期抗性鉴定,并利用紧密连锁的分子标记检测了兼抗型基因Lr34/Yr18/Pm38、Lr46/Yr29/Pm39和Sr2/Yr30的分布。田间鉴定表明,21份冬小麦品系中有17份兼抗3种病害,占80.9%;96份春小麦品系中有85份兼抗3种病害,占88.5%。分子标记检测发现,21份冬小麦品系均含QPm.caas-4DL,其中7份还含QPm.caas-2BS,9份还含QPm.caas-2BL;96份春小麦品系中,18份含Lr34/Yr18/Pm38,37份含Lr46/Yr29/Pm39,29份含Sr2/Yr30。以上结果表明,分子标记与常规育种相结合,可有效培育兼抗型成株抗性品种,为我国小麦抗病育种提供了新思路。