高粱抗丝黑穗病分子遗传机制研究进展

抗丝黑穗病是高粱品种审定考虑的最重要的指标之一。尽管接种能有效鉴定和培育抗丝黑穗材料或品种,但高粱抗丝黑穗病基因和分子机制还不清楚,限制了该抗病基因在育种和材料抗性鉴定中的应用。文中简要综述了高粱丝黑病遗传及基因定位,探讨了高粱丝黑穗病抗病分子机理,并介绍了高粱抗丝黑穗病全基因关联分析初步结果。高粱抗丝黑穗病基因克隆与分子标记鉴定有利于提高高粱丝黑穗病抗性材料鉴定的可靠性和精准性,提升抗丝黑穗育种效率,也将为高粱抗丝黑穗病分子机制研究提供候选基因。     

云南省区试玉米新品种抗性鉴定与RGA分析

2006年和2007年人工接种鉴定云南省区域试验42份新品种对灰斑病、大斑病(northern leaf blight.NLB)、小斑病southem leaf blight,SLB)、弯孢霉叶斑病(Curvtdaria/leaf spot,CLS)、纹枯病(sheath blight,SB)、茎腐病(stem rot,SR)、穗腐病(ear rot,ER)、丝黑穗病(head smut,HS)、锈病(rust)等9种玉米病害的抗性,仅 海97-4能兼抗7种病害,占2.38%.7个品种兼抗6种病害,占16.67%.13份品种兼抗5种病害,占30.96%.能兼抗5种以上病害的品种共20份,占总数的47.62%.采用抗病基因类似序列(resistance stance gene analogue.RGA)分析,可把这42份品种划分为6个类群.第1类群,对弯孢霉叶斑病、丝黑穗病表现出抗性;第2类群.对灰斑病、丝黑穗病表现抗性;第3类群对弯孢霉叶斑病、茎腐病、丝黑穗病表现抗性;第4类群,对丝黑穗病、大斑病、小斑病表现抗性;第5类群对弯孢霉叶斑病、大斑病、小斑病病表现抗性;第6类群对大斑病、小斑病表现抗性.     

高粱丝黑穗病抗源筛选及遗传多样性分析

对37份高粱育种材料进行抗丝黑穗病鉴定,并利用微卫星分子标记技术进行遗传多样性分析,以获得高粱丝黑穗病抗源材料,同时利用分子标记辅助选择手段为抗病亲本的选择提供理论指导。结果表明,37份材料中,遗传距离(GD值)在0.115~0.513之间,抗病资源主要存在于印度材料(第1组)和美国材料(第2组)中。因此,今后在继续筛选抗病材料的同时,还需要对配合力高的育种材料(来源于我国)进行抗病基因(来源于印度和美国)的导入,来创建新的抗病种质,以进一步扩宽抗病亲本的选择范围,为今后杂交种选育奠定基础。     

高粱育种资源丝黑穗病抗性鉴定评价

采用人工接菌方法 ,对国内外高粱育种资源中的 10 2份主干亲本系进行高粱丝黑穗病 3号生理小种抗病鉴定。结果表明 ,参试材料中 35份材料表现免疫 ,4 4份材料表现高抗 ,8份材料表现抗病 ,9份材料表现中抗 ,6份材料表现感病。同时对这些育种资源在我国高粱遗传育种研究中的应用进行了讨论     

高粱种质资源抗丝黑穗病菌新小种鉴定

用近年来我国高粱产区普遍流行的高粱丝黑穗病菌优势小种，即３号生理小种，通过土壤接种法对１１９０份中、外高粱不育系、恢复系及品种进行了抗病性评价，鉴定出抗病性为０级免疫不育系３０份，中国高粱品种３７份，国外种质资源８７份。此外，用病菌３号小种接种测定７４份对２号小种免疫和５２份对２号小种表现高抗的资源的致病性，测定结果表明，３号小种的致病力强于２号小种     

引进美国玉米自交系材料的丝黑穗病抗性种质资源鉴定

为筛选出新的抗丝黑穗病玉米种质资源,以100份新引进美国玉米自交系为试验材料,采用人工接种的方法于2013-2015年进行丝黑穗病抗性鉴定与评价。结果表明:在100份供试材料中,针对丝黑穗病表现抗病的种质共有67份,其中29份种质表现高抗(HR),12份种质表现抗病(R),26份种质表现中抗(MR),为增加种质资源遗传多样性以及丝黑穗病抗病育种提供了材料基础。     

高粱品种资源抗丝黑穗病鉴定

高粱丝黑穗病是土壤传染的病害。生产实践证明,药剂或栽培措施的防治,有不易实现,不够经济,以及防治效果不够理想或造成污染等局限性。据国内外研究,丝黑穗病在各地的严重为害,主要是由于种植了感病品种,当改种抗病品种后,病情立即减轻。因此,引入抗源,选育抗病品种,是防治高粱丝黑穗病的重要途径。为此,从1979年开始进行了高粱品种资源抗丝黑穗病鉴定研究,本文是四年来的鉴定结果。一、材料与方法     

贵州玉米地方种质抗丝黑穗病的机理研究

为探索贵州玉米地方种质抗丝黑穗病机理,采用玉米抗丝黑穗病田间接种鉴定和高效液相色谱法等方法,研究了贵州玉米地方种质丁布含量与抗玉米丝黑穗病的关系。结果表明:供试的30份玉米种质材料中,高抗材料、抗病材料和中抗材料分别为6份、7份和6份,感病材料和高感材料分别有10份和1份;萌发7d的玉米幼苗丁布含量与丝黑穗病发病率呈极显著负相关(r=-0.934 6,p=0.000 1),表明,丁布是贵州玉米地方种质抗丝黑穗病的重要因子。     

外引玉米种质资源对丝黑穗病抗性鉴定与评价

采用田间人工接种的方法对新引进的168份的国外玉米种质资源进行了玉米丝黑穗病的抗性鉴定与评价。鉴定结果表明:供试的国外玉米种质对丝黑穗病的抗性表现存在明显差异,总体对丝黑穗病的抗病能力较低,表现抗病的种质仅有62份,其中高抗25份、抗病6份、中抗31份,其余106份种质表现感病或高度感病。     

高粱丝黑穗病菌3号生理小种抗性遗传研究及抗病基因分子标记

【目的】筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记,从而实现实验室内对抗丝黑穗病的选择,免去在育种中对抗丝黑穗病的田间鉴定。【方法】本研究采用SSR技术,应用分离群体分组分析法,分别利用恢复系分离群体(2381R/矮四)和保持系分离群体(Tx622B/7050B),筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记。【结果】试验得出结果如下,高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性属于质量性状遗传,抗性表现为显性,只要亲本之一抗病,F1代即表现抗病;发现了2个在抗病品系中稳定出现、可作为高粱抗丝黑穗病菌3号生理小种基因标记应用的SSR标记:Xtxp13和Xtxp145。Xtxp13位于B染色体上,Xtxp145位于I染色体上,与抗病基因的重组率分别为9.6%和10.4%,距离抗病基因的遗传图距分别约为9.6cM和10.4cM。【结论】高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性可能受2对彼此独立的非等位基因控制,并且基因之间存在着互作;筛选SSR标记时发现,高粱抗丝黑穗病基因的分子标记较易在保持系群体中找到,在恢复系群体中DNA片段多态性较少,表明恢复系和保持系在抗性机制上可能存在差异。     

长根茎玉米自交系及群体材料抗丝黑穗病鉴定与评价

2006—2009年在田间采用人工接种的方法,对山西省农科院作物遗传研究所的72份玉米自交系及2份玉米群体材料进行了抗丝黑穗病的鉴定评价。结果表明,对玉米丝黑穗病表现高抗的自交系有LR9701,LR147,LR2051,LR综63和P138共5份,大多数玉米自交系对玉米丝黑穗病表现感病和高感。加强玉米种质资源的收集、鉴定与评价,对玉米抗病育种非常重要。     

玉米自交系抗丝黑穗病的遗传研究

采用人工接种鉴定法评价了24份玉米自交系对丝黑穗病的抗性。在24份玉米自交系中抗病自交系有16份,所占比例为66.7%,感病自交系有8份,所占比例为33.3%。采用完全双列杂交和不完全双列杂交试验设计对玉米抗丝黑穗病进行了遗传模型测验。结果表明:玉米抗丝黑穗病的遗传符合加性-显性模型,玉米抗丝黑穗病基因加性效应和显性效应真实存在。其中,加性效应起主要作用,显性效应作用较小。在玉米对丝黑穗病的抗性上,抗病对感病呈不完全显性。在抗丝黑穗病选育上不仅要重视玉米自交系抗病性的鉴定,也要合理组配杂交种。     

抗叶斑病苏丹草杂交制种技术及其种质创新

通过高粱胞质型不育系“2 0 98A”(♀ )和抗叶斑病苏丹草恢复系“2 0 98”( )的分期播种试验 ,探明了抗叶斑病杂交制种中父母本花期相遇且制种产量高的适宜播期为 4月 2 5日至 5月 10日。通过苏丹草与拟高粱远缘杂交 ,成功获得了F1代杂种 ,经鉴定为高抗叶斑病型 ,系苏丹草抗叶斑病育种的创新种质资源。     

吉林省玉米主推品种抗丝黑穗病及叶斑病性状鉴定

对吉林省玉米主推品种进行了丝黑穗病及叶斑病的抗病性鉴定。结果表明：四单158、登海1、登海9、丹638、农大108、吉单209、吉单156、垦粘1、掖单19、吉单141、吉单306等较感染丝黑穗病。多数品种均不同程度感染灰斑病、弯孢菌叶斑病及褐斑病。对丝黑穗病及叶斑病抗性均较好的品种为“吉单180”。     

早熟、耐密高粱杂交种吉杂90选育报告

吉杂90是吉林省农科院作物所于1996年以4190A为母本,9060R恢复系为父本组配成的高粱杂交种。该杂交种矮秆、早熟、高产、稳产、抗叶斑病、抗丝黑穗病、抗蚜虫、抗倒伏。     

71份新选育自交系对主要玉米病害的抗性分析

抗病育种是防治玉米病害的主要手段,本研究田间调查了71份新选育玉米自交系对玉米大斑病、灰斑病、丝黑穗病和瘤黑粉病的抗病性,旨在明确不同种质资源的抗病能力,为抗病育种提供资源.结果表明,69％的种质对4种病害表现为中抗及以上水平,其中抗大斑病材料占59.2％,高抗和抗病种质各有21份;高抗灰斑病材料67份,抗病材料1份,总占比为95.8％;瘤黑粉病高抗和抗病材料分别为36份和24份,占鉴定材料的85.9％;对丝黑穗病表现抗性以上的种质68份,占总鉴定种质的95.8％.71份新选育自交系中高抗丝黑穗病和灰斑病的资源较为丰富.     

高粱丝黑穗病3号生理小种抗性遗传研究及抗病基因分子标记

 【目的】筛选抗丝黑穗病3号生理小种基因的分子标记,从而实现实验室内对抗丝黑穗病的选择,免去在育种中对抗丝黑穗病的田间鉴定。【方法】本研究采用SSR技术,应用分离群体分组分析法,分别利用恢复系分离群体（2381R/矮四）和保持系分离群体（Tx622B/7050B）,筛选抗丝黑穗病3号生理小种基因的分子标记。【结果】试验得出结果如下,高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性属于质量性状遗传,抗性表现为显性,只要亲本之一抗病,F1代即表现抗病;发现了2个在抗病品系中稳定出现、可作为高粱抗丝黑穗病3号生理小种基因标记应用的SSR标记：Xtxp13和Xtxp145。Xtxp13位于B染色体上,Xtxp145位于I染色体上,与抗病基因的重组率分别为9.6%和10.4%,距离抗病基因的遗传图距分别约为9.6 cM和10.4 cM。【结论】高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性可能受2对彼此独立的非等位基因控制,并且基因之间存在着互作;筛选SSR标记时发现,高粱抗丝黑穗病基因的分子标记较易在保持系群体中找到,在恢复系群体中DNA片段多态性较少,表明恢复系和保持系在抗性机制上可能存在差异。     

高粱对丝黑穗病3号小种抗性遗传初探

由于高粱丝黑穗病菌(Sphacelothecayeiliana Clinton)小种的分化,使原来抗丝黑穗病的亲本系或杂交组合变成不抗或高感。高粱丝黑穗病每年都有发生,但因年份、茬口不同,发病率也不一样。70年代我国普遍推广以 Tx3197A 配制的杂交种,由于 Tx3197A 对丝黑穗1号小种免疫,使其有效地控制了丝黑穗病的为害,这是运用寄主抗性防治丝黑穗病的有效措施。后来因为丝黑穗病菌小种的分化,产生了2号生理小种,抗性寄主变为感性寄主,Tx3197A 系统的杂交种也由抗病变为感病或高感。80年代初辽宁省农科院开始用对丝黑穗病2号小种为免疫寄主的 Tx622A 系统不育系组配杂交种,头4年抗病的 Tx622A 系统杂交种种植约392万亩,起到了防治丝黑穗病的作用,     

西南糯红高粱抗炭疽病资源筛选及病情危害研究

明确西南高粱炭疽病病级与为害程度的关系,筛选出高粱抗炭疽病种质资源,为抗炭疽病育种奠定材料基础。通过人工培养炭疽病菌强致病力菌株ZG-FS-1进行大田喷雾接种,按病害分级标准进行分级以确定抗性等级。再与未接种组进行比对分析,得出粒重损失率以及发芽损失率。92份高粱资源中,有高抗(HR)资源10份,抗病(R)资源10份,中抗(MR)资源5份,感病(S)资源20份,高感(HS)资源47份。高抗(HR)资源、抗病(R)资源、中抗(MR)资源、感病(S)资源、高感(HS)资源穗粒重平均损失率分别为4.37%、6.69%、8.89%、34.12%和52.50%,千粒重平均损失率分别为1.81%、2.98%、5.59%、14.56%和28.89%,发芽率平均损失率分别为0.97%、5.40%、5.76%、11.11%和20.46%。高粱炭疽病不仅导致高粱大幅减产,还导致高粱种子发芽率降低。高粱炭疽病抗性可通过人工接种准确鉴定,筛选出的抗性资源可作为抗性遗传改良的育种材料。     

42份鲜食玉米品种对丝黑穗病和瘤黑粉病的抗性

为明确鲜食玉米品种对由丝孢堆黑粉菌(Sporisorium reilianum)引起的玉米丝黑穗病和玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)引起的玉米瘤黑粉病的抗性差异,于2019年通过人工接种对42份鲜食玉米进行田间抗性鉴定。对丝黑穗病的鉴定结果表明,在42份鲜食玉米品种中,未发现高抗材料;‘盛甜糯9号’和‘三禾甜加糯6号’表现抗病;‘盛彩甜3号’‘福王9号’和‘脆甜1号’3份材料表现中抗;16份材料表现感病;21份材料表现高感。对瘤黑粉病的鉴定结果表明,3份材料表现高抗,分别为‘脆甜168’‘金陇12’和‘原玉黄糯1168’;‘盛甜糯10号’和‘陇糯2号’表现中抗;9份材料表现感病;28份材料表现高感。参试材料中未发现同时兼抗丝黑穗病和瘤黑粉病的品种,由此说明,在鲜食玉米上,对黑粉类病害的抗性品种较为匮乏,需进一步加强抗性材料的筛选利用,并加快多抗组合的选育。