国际上已知小麦抗叶锈病基因在中国的可利用性研究

 1997～ 1999年间利用我国 2 94个小麦叶锈菌株和主要流行小种 ,对目前国际上发现和命名的 4 3个抗叶锈病基因 (Lr基因 )进行了苗期抗病性、成株抗病性及抗性稳定性等系统研究。结果表明 ,Lr9、Lr19、Lr2 4、Lr2 5、Lr2 8、Lr2 9、Lr38和Lr4 2等 8个基因表现为全生育期抗病 ,这些基因除Lr2 9对温度反应敏感 (高温感病 )外 ,其余基因的抗病性表现均不受温度变化的影响 ,侵染型表现稳定或较稳定 ,具有很高的开发应用价值 ;Lr12、Lr13和Lr2 3虽然苗期表现无效 ,但成株期对我国小麦叶锈菌具有很好的抗性 (免疫至高抗 ) ,属于典型的成株抗病基因 ;Lr34、Lr35两个基因苗期感病、成株期侵染型表现为中感 ,但终期病害比率 (病害平均严重度 )小于 10 % ,具有明显的慢叶锈病特征 ,值得进一步研究利用 ;Lr3ka、Lr16、Lr17、Lr18、Lr39、Lr4 0、Lr4 1、Lr4 3等基因虽然终期病害比率较高(40 %以上 ) ,但侵染型表现为中抗或中间型 ,其中 ,Lr39、Lr4 0、Lr4 1在苗期属有效抗病基因 (无毒基因频率在 85 %以上 ) ,亦具有一定的开发利用价值。其余抗叶锈病基因无论在苗期还是在成株期对我国小麦叶锈菌均表现无效 ,在小麦抗锈育种中的可利用价值不高。选用BBB、DHS、PGT和PHT等 4个叶锈菌致病类型并设置 5 / 10℃、15 / 2 0     

小麦抗叶锈病基因Lr19 的SSR标记

 选取小麦感叶锈病亲本Thatcher、6个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈近等基因系及TcLr19与Thatcher杂交F2代为材料，开展了小麦抗叶锈基因Lr19的微卫星分子标记研究；从13对微卫星引物中筛选出了1对在亲本及TcLr19×Thatcher F2抗感群体间揭示多态性的引物Xgwm44，并获得了1个与小麦抗叶锈基因Lr19紧密连锁的SSR标记Xgwm44139bp，此标记位点与Lr19基因之间的遗传距离为0.9cM。该研究可为分子标记辅助育种及构建遗传图谱、物理图谱和基因克隆奠定了基础。     

小麦抗叶锈基因Lr37 ISSR分子标记的初步研究

利用ISSR(内部简单重复序列)技术对感病品种Thatcher及20个以Thatcher为轮回亲本的小麦抗叶锈病近等基因系进行分析,找到1个与Lr37基因连锁的ISSR标记。经过多次重复发现,在一套ISSR引物中,引物UBC812在小麦抗叶锈基因Lr37近等基因系间表现多态性。当用这个引物对已知含Lr37基因的3个抗病材料及其它不含Lr37基因的感病材料进行检测时,多态性标记UBC812-1200可以从3个含Lr37基因的抗病材料中检测到1条1200bp的多态性带,而在其它感病材料中均未出现。     

小麦抗叶锈病基因Lr19的AFLP标记

 以Thatcher和23个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系及TcLr19与Thatcher杂交F2代植株为材料，利用AFLP技术开展了小麦抗叶锈病基因Lr19的分子标记研究。共获得7个与小麦抗叶锈病基因连锁的分子标记：P-AGT/M-GAG289bp（3.3cM）、P-ACA/M-GGT102bp（4.1cM）、P-ACA/M-GGT106bp（4.1cM）、P-AAC/M-CAG123bp（4.9cM）、P-AAC/M-GGT203bp（5.0cM）、P-ACA/M-GGT290bp（5.7cM）和P-ATC/M-GAG293bp（9.6cM）。这些特异性片段经回收、克隆、测序得出了特异带的序列。该研究可促进遗传图谱、物理图谱的构建和小麦抗叶锈病基因Lr19的克隆。     

周麦11、西农1163-4抗叶锈病基因与周8425B中LrZH84的关系

为了明确周麦11、西农1163-4抗叶锈病基因与周8425B中Lr ZH84的关系,用叶锈菌小种THTT接种周麦11/中国春的145个F2单株,而另一叶锈菌生理小种FHTT分别接种周麦11/中国春的285个F2单株、西农1163-4/Thatcher的232个F2单株;2个与Lr ZH84紧密连锁的标记gwm582、ω-secalin/Glu-B3用于检测3个群体中是否携带抗叶锈病基因Lr ZH84。结果显示:周麦11对叶锈菌生理小种THTT的抗性由2个显性抗病基因控制,经标记检测发现,周麦11中1个抗病基因是Lr ZH84,另1个抗叶锈病基因为未知基因;周麦11对叶锈菌生理小种FHTT的抗性由单基因控制,标记检测发现该基因不同于Lr ZH84,为未知抗叶锈病基因;西农1163-4对叶锈菌生理小种FHTT的抗性由单基因控制,分子标记检测结果表明,该基因可能为Lr Xi,由于Lr ZH84对FHTT表现感病,表明Lr Xi不同于Lr ZH84。通过研究证实,周麦11中含有Lr ZH84和1个未知的抗叶锈病基因,西农1163-4中的抗叶锈病基因Lr Xi与Lr ZH84不同;同时,周麦11、西农1163-4中可能还含有其他抗病基因,有待进一步研究。研究将为抗病基因聚合、基因布局、培育抗病新品种奠定理论基础。     

小麦抗叶锈病基因Lr24的TRAP分析

 【目的】获得与Lr24基因紧密连锁并可能作为探针的TRAP分子标记。【方法】应用TRAP技术,选用90对引物组合对小麦抗叶锈病基因Lr24、感病亲本Thatcher及其F2代抗感各10株组成的抗、感基因池（Br、Bs）的扩增带型差异进行分析,用筛选获得的多态性引物对TcLr24×Thatcher F2群体进一步筛选,进而用获得的特异引物对45个小麦抗叶锈病近等基因系和30个小麦二倍体材料进行分析。【结果】获得10对能够在TcLr24、Br与Thatcher、Bs间产生多态性的引物,多态性引物检出率为11.11%。其中1对在F2抗感群体中有差异且稳定扩增的TRAP引物ARBI1/RGA-2F,其161bp 扩增产物仅在F2抗病单株中出现,感病单株中缺失。用该引物对45个近等基因系和30个二倍体材料检测发现,近等基因系TcLr19、TcLr29、TcLr38、Lr42和TcLr44中有相同大小片段的扩增产物,30个二倍体材料中未出现相应扩增产物。【结论】本研究获得的一个与Lr24紧密连锁的TRAP标记,该标记可筛选含有Lr24基因的育种后代群体,可作为探针用于文库的筛选。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2代抗病性及分子标记鉴定

为给宁夏小麦抗病育种提供优异资源,以宁春4号、河东乌麦及其杂交F₂代331个单株为材料,进行了群体抗病性与分子标记鉴定。结果表明:宁春4号中感白粉病、条锈病和叶锈病,河东乌麦中抗至高抗白粉病、中抗条锈病和叶锈病。在F₂代分别鉴定出68、54、52个单株抗白粉病、条锈病、叶锈病,比例依次为20.54%、16.32%、15.71%,其中,50个单株同时抗白粉病和条锈病,44个抗白粉病和叶锈病,32个抗条锈病和叶锈病,29个抗白粉病、条锈病和叶锈病。在F₂代群体中检测到239个单株携带Pm16基因,22.59%携带该基因的单株表现田间抗白粉病;202个携带Yr2基因,16.83%携带该基因的单株抗条锈病;246个携带Lr24,17.07%携带该基因的单株抗条锈病;148个单株同时携带基因Pm16和Yr2,185个单株同时携带基因Pm16和Lr24,155个单株同时携带基因Yr2和Lr24,119个单株同时携带基因Pm16、Yr2和Lr24。新开发的6个SSR标记共检测到10个抗病性数量性状基因座(QTL),涉及2A、5A、3B、5D等4条染色体,加性效应为-0.15~0.08,对表型贡献率为2%~4%,连锁系数(LOD值)最大为10.40,其中,5A、3B和5D染色体存在抗病的QTL富集区。     

巨麦6号抗叶锈病基因的推导和分子定位

巨麦6号在田间表现出很好的抗叶锈性,鉴定其抗叶锈病基因对小麦抗叶锈病育种具有重要意义。在小麦苗期对36个含有已知抗叶锈病基因的对照品种和巨麦6号接种15个中国小麦叶锈菌小种进行抗叶锈病鉴定,推导巨麦6号中可能含有的抗叶锈病基因。以巨麦6号为抗病亲本与感病品种郑州5389进行杂交、自交获得F1、F2代群体,苗期利用叶锈菌小种FHBQ接种F2代群体进行抗叶锈病遗传分析。结果表明,巨麦6号中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1,其抗叶锈性由1对显性的抗病基因控制。利用与Lr1共分离的STS标记WR003进一步检测F2单株DNA,结果显示,该标记与抗叶锈病基因共分离,进一步证实巨麦6号携带已知抗叶锈病基因Lr1。     

棉花抗黄萎病种质豫棉19、21号的抗性遗传研究

以豫棉19号和豫棉21号为抗黄萎病亲本,冀棉11号和中棉所10号为感黄萎病亲本配制的8个正反交组合的4个分离群体(F_1、F_2、BC_1、BC_2)为材料,以中等致病力的安阳菌系接种,研究豫棉19号和豫棉21号的抗黄萎病遗传规律。各组合F_2和BC_2的抗病和感病单株的分离比例符合3:1和1:1,表明豫棉19号和豫棉21号的黄萎病抗性是由一个显性基因控制的。正反交没有差异,不存在细胞质效应。     

458份小麦品种(系)抗病性状功能基因的KASP标记检测

[目的]研究不同小麦品种(系)抗病性状功能基因的分布状态,分析小麦品种(系)的抗病功能基因,为小麦抗病育种提供理论依据.[方法]利用KASP技术通过1个抗白粉病分子标记(Pm21)、1个抗条锈病分子标记(Yr15)和2个抗叶锈病分子标记(Lr14、Lr68),检测458份小麦品种(系).[结果]筛选出携带Pm21标记材...     

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的SRAP-SSR(eSSR)分析

小麦抗叶锈基因Lr38在我国高抗叶锈病,直到目前该基因的分子标记开发较少,开发其分子标记对于该基因的研究与利用具有重要意义。利用594对SRAP-SSR(eSSR)引物组合对以Thatcher为背景小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38和Thatcher进行PCR扩增。引物组合ARBI8-Xcwem8R和ARBI2-Xgwm497F在TcLr38中分别扩增出300和400bp多态性条带。利用47个小麦抗叶锈近等基因系进一步检测,引物ARBI8-Xcwem8R仅在TcLr38中扩增出特异条带。经TcLr38×Thatcher F2代分离群体验证,该标记与Lr38遗传距离较远。对该片段克隆测序,片段长度为277bp,BLAST比对与GenBank中所收录序列无相似性,该片段为与Lr38相关的新的序列。     

TcLr35小麦中抗病相关基因S2A2的抗叶锈性分析

NBS-LRR是已克隆植物抗病基因的高度保守氨基酸区域。前期工作中,笔者成功克隆获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S2A2的cDNA序列,该序列含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域,且在小麦叶片中为低丰度组成型表达。进一步根据S2A2基因在TcLr35与Thatcher中扩增获得的基因序列差异位点设计特异性引物,分别以TcLr35、Thatcher为模板进行扩增,筛选出了具有较高稳定性和可重复性的3对引物。利用3个多态性引物对TcLr35、Thatcher及其F2代群体进行扩增和遗传性分析,并用Mapmanager软件计算分子标记与抗叶锈病基因之间的遗传距离,结果发现这3对引物获得的标记与Lr35基因遗传距离较远。利用这3个多态性引物扩增33个不同小麦抗叶锈病近等基因系材料,并回收测序,结果表明该基因序列在不同近等基因系材料中广泛存在。     

苹果抗轮纹病遗传的初步研究

以筛选出的2个抗病、感病苹果品种及抗病×抗病、抗病×感病、感病×感病3类杂交组合的F1为材料,通过3年人工接种鉴定的方法,研究了F1单株间的抗轮纹病情况。结果表明,不同的杂交组合、同父本组合、同母本组合间抗病性差异显著,正反交组合之间差异不显著。试验初步筛选了抗病杂种株系150多份,对轮纹病抗性较强组合1个。     

30个重要小麦生产品种抗叶锈性基因分析

【目的】小麦叶锈病是影响中国小麦产量的重要病害之一,培育持久抗病品种可以经济、有效地控制该病害。论文通过基因推导结合系谱分析、分子标记及成株抗病鉴定对小麦生产品种中抗病基因进行鉴定,从而确定小麦品种中所携带的抗病基因。【方法】选用18个小麦叶锈菌菌系(PHGQ、THJT、PHJT、KHJS、PHJS、THTT?、KHHT、FHRT、FHJQ、PHTT、THTT?、PHTT、FHTR、FHHT?、FHHT?、TGGT、FHTT、FGMT)接种36个已知抗叶锈病基因载体品种和中国的30个小麦生产品种进行苗期抗叶锈病基因推导,进一步利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,同时系谱分析法确定供试小麦品种中所携带的已知抗叶锈病基因。为了鉴定小麦品种的成株抗性基因,在2014—2015和2015—2016年度将30个小麦品种、慢锈对照品种SAAR和感病对照品种郑州5389种植于河北农业大学小麦试验田和河南周口黄泛区农场试验田,田间用混合生理小种(FHRT、THTT、THJT)接种进行成株抗叶锈性鉴定,进一步运用软件IBM SPSS Statistics 19.0进行方差分析(ANOVA),根据苗期与成株期的侵染型排除具有主效抗性基因的品种,将田间最终严重度(当达到发病高峰时调查的严重度为最终严重度,final disease severity,FDS)明显小于或与慢锈对照SAAR无显著差异的作为慢锈品种,从而筛选出表现慢锈的小麦品种。【结果】基因推导、系谱分析结合标记检测结果表明,30个小麦生产品种中有4个品种(鄂恩5号、鄂麦14、陕229和西农979)含有抗病基因Lr1,10个品种(鄂恩1号、鄂恩5号、鄂恩6号、贵农16、陕225、陕354、陕715、陕合6号、陕麦509和陕农7859)携带有抗病基因Lr26,2个品种(陕225和小偃81)经分子标记检测含有慢锈抗病基因Lr46,另外还有3个品种(西农979、陕229和贵农16)可能含有基因Lr13,所有供试品种均不含Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24和Lr34抗病基因。根据2年2点的田间抗叶锈病鉴定筛选出18个表现慢锈的品种,且方差分析结果表明各品种间和地点间差异均极显著,年份间差异显著,品种与地点间、品种与年份间差异均极显著,而品种与重复间和重复间均不显著,这表明小麦叶锈病抗性的表达受基因型和环境互作共同影响。【结论】30个小麦品种中共检测到Lr1、Lr26、Lr13和Lr46等4个抗叶锈病基因,其中Lr46为成株抗病基因,通过田间抗性鉴定共检测出18个品种可能携带成株慢锈基因,所有慢锈材料中可能含有未知成株抗叶锈病基因,需要进一步进行遗传鉴定。     

四川小麦条锈病菌贵农22致病类群流行对小麦品种抗性的影响

为了解小麦条锈病菌贵农22致病类群在四川流行后小麦品种田间抗性表现,将134份抗条锈基因载体材料和84份四川小麦生产品种,播种于四川省盐亭县黄溪乡、郫县太清镇和江油市武都镇病圃,乳熟后期调查。结果表明,Lee(Yr7,Yr22,Yr23,YrLe1,YrLe2)、Heines Kolben(Yr2,Yr6)、T.spelta album(Yr5)、Hybrid 46(Yr3b,Yr4b,YrH46)、Hobbit(Yr3,Yr4)、VPM1(Yr17)、Renan、Alba(YrAlba)、Avocet S*6/Yr15、Jupateco R Yr18、Kalyansona Yr2、Palula Yr30、Opata 85 YrSk、C591(Yr591)、Armada、Reichersberg 42和中四等17份材料,川麦45、川麦58、川农19、川农27、川育18、川育20、川育23、国豪麦3号、绵麦43、绵阳29号、先麦99和玉脉1号等12份四川小麦生产品种,连续两年中在各病圃均表现抗病;该致病类群流行前表现抗病的贵农22(Yr10)、兰天17(Yr26)和铭贤169*6/Yr10等材料和品种的抗性已丧失作用。品种抗性监测结果表明,贵农22致病类群流行过程中毒性不断增强。     

小麦品种对土传小麦黄色花叶病毒病抗性遗传的初步研究

本试验通过杂交、回交和抗病性鉴定等方法,测定了14个组合的F_1代对土传小麦黄色花叶病毒病的抗性遗传。根据双亲正反杂交表现型一致的结果,可以确定控制小麦品种对该病毒病的抗性为细胞核遗传。通过对F_1、F_2、BC_1及BC_2各代群体抗病株和感病株分离比值的分析,初步确定有关土传小麦黄色花叶病毒病的抗性遗传可能受两对致病显性基因(S_1、S_2),和一对抑制基因(I)所控制,作者并对这一问题与前人工作作了比较和讨论。     

小麦品种‘武农148’和‘西农928’的抗叶锈病基因分析

本研究选用9个小麦叶锈菌菌系接种36个已知基因载体品种(系)、‘武农148’和‘西农928’进行抗叶锈基因苗期推导分析,在2014—2015和2015—2016连续两年两点对其进行成株抗叶锈性鉴定并结合苗期抗叶锈基因推导与系谱分析;利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,从而得出供试材料的抗性和携带的抗病基因。结果表明,‘西农928’中可能携带抗病基因Lr30、Lr42和携带有未知微效抗病基因,所检测的2个品种均不含抗病基因Lr1、Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24、Lr26、Lr34和Lr46。针对西农928中含有的抗叶锈病基因,可作为小麦抗锈病育种中的抗源材料。     

23个小麦抗叶锈病近等基因系SRAP多态性

 【目的】分析以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系的遗传多样性,探讨SRAP技术在小麦抗叶锈病基因标记及基因克隆研究中应用的可行性。【方法】采用SRAP（sequence-related amplified polymorphism）技术对23个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系和感病对照Thatcher进行分析。【结果】从128对引物中筛选得到41对具有多态性引物,每个引物组合产生6～41个多态性条带,共产生537个多态性条带,多态性条带率达49.5%,平均每个引物组合产生13.1个多态性条带;每个引物组合产生1～13个特异性条带,共产生115个特异性条带,特异性条带率为10.6%,平均每个引物组合产生2.8个特异性条带。聚类分析将23个小麦抗叶锈病近等基因系和Thatcher在相似系数0.72处分为A、B两大类,其中96%的个体归入B类。B类又分为Ⅰ、Ⅱ两个亚类,95%的个体聚在第Ⅱ亚类。第Ⅱ亚类在相似系数为0.785附近分为4小类。【结论】23个小麦抗叶锈病近等基因系间存在一定的差异。SRAP技术是一种简单有效的分子标记系统,可在小麦叶锈病抗病基因的研究中应用。     

大豆抗孢囊线虫4号小种的遗传和转育

根据4个抗×感杂交组合的F_2抗、感分离比率(1:15)提出,大豆对孢囊线虫4号小种的抗性受2个隐性基因控制。以应县小黑豆和兴县灰皮支黑豆抗源为核心,与武乡白等优良品种杂交,获得一批黄种皮、抗病及具有不同农艺性状特点的高代育种材料。     

加拿大小麦生产和锈病防治

小麦是加拿大种植面积最大的作物,大部分种植于加拿大西部曼尼托巴省、萨斯喀彻温省、阿尔伯塔省的草原省份。在加拿大小麦种植面积大约有1 000万hm2,包括700万hm2的六倍体春小麦,200万hm2的硬粒小麦和100万hm2的冬小麦。六倍体小麦又根据不同的质量标准和多样化的食品分类、市场需要等划分成很多类。其中最主要的一类叫加西硬红类(CWRS),是加拿大最主要用于做面包的春小麦品种系列。历史上危害小麦的病害主要是由秆锈菌(Puccinia graminisf.sp.tritici)引起的小麦秆锈病。在加拿大抗秆锈病的第一个重要品种是Thatcher,从20世纪30年代到70年代早期广泛种植。然而Thatcher对由叶锈菌(P.triticina)引起的叶锈病十分感病。多年来,随着含其他抗锈基因(主要是Sr2,Sr6,Sr7a,Sr9b,Lr13,Lr14a,Lr16,Lr34)品种的育成和推广,秆锈病得到了很好的控制,但叶锈病却由于P.triticina种群变化,导致例如Lr13和Lr16抗性基因的抗性丧失,仍然造成很大的损失。小麦条锈病主要由柄锈菌(P.striiformisf.sp.tritici)引起的,长期以来,条锈病是阿尔伯塔南部灌溉区小麦生产上的主要病害,但是自2000年以来,小麦条锈病已经在加拿大中部草原区和安大略南部发现,并造成严重危害。加拿大小麦品种中,只有少数含有中抗水平的Yr18抗条锈基因,而大多数小麦品种对条锈病的抗性基础及抗病遗传尚不清楚。展望未来,锈病仍然是加拿大小麦的主要病害,如条锈病或者是具有高致病力的秆锈病小种,Ug-99可能会是加拿大小麦及谷物生产的新威胁,目前解决这些问题的最好策略是致力于长期的抗锈病遗传育种研究,包括聚合有效耐用的基因,对基因进行有效的部署和聚合抗性基因使遗传资源最大化等手段。将科研重点放在自然遗传抗病方面旨在使加拿大农民能够按对自然环境有利的方式来生产化学残余量最少的小麦,从而在国内和国际市场竞争中占据优势。