宁麦9号及其衍生品种的赤霉病抗性分析及抗性溯源

针对小麦赤霉病抗性,利用与3个抗扩展性QTL位点、1个抗侵染性QTL位点和1个控制低毒素积累的QTL位点紧密连锁的11个分子标记,对中抗赤霉病小麦品种宁麦9号及其10个衍生品种进行抗性溯源,同时利用单花滴注、病麦粒接种和ELISA方法分别进行赤霉病抗扩展、抗侵染和低毒素积累抗性进行鉴定。结果表明,宁麦9号拥有抗扩展性主效QTL位点Fhb1和Fhb2,其赤霉病抗性来源于亲本扬麦6号。10个衍生品种中,生选4号与宁麦9号的遗传背景高度相似,扬辐麦4号与宁麦9号的遗传相似系数最小。宁麦衍生系的抗扩展与低毒素积累抗性相关性较高,但抗侵染性受环境影响较大,表现更为复杂。不同衍生品种的抗扩展性有差异,但总体毒素含量水平较高。衍生品种宁麦13抗性位点数多于宁麦9号,且赤霉病抗性水平最高,与宁麦9号均可作为抗性亲本直接应用于小麦抗赤霉病育种。本研究为今后赤霉病抗性基因的进一步研究和小麦抗赤霉病分子育种提供理论参考。     

小麦赤霉病与DON积累的抗性及其相关SSR位点差异

以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schwabe)菌株进行穗部喷雾和单花滴注接种,评价了10个小麦抗源的赤霉病和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)积累抗性。结果表明,望水白、苏麦3号、延岗坊主、繁60096属于高抗品种,Frontana表现感病,其余品种表现中抗。除Frontata外,所有抗源DON含量在3 mg/kg以下。不同接种方法间、不同致病菌株间的病小穗率和DON含量以及同一处理内的病小穗率和DON含量间呈极显著相关。利用与已报道的赤霉病抗性QTL相关SSR引物对供试材料进行PCR扩增,比较扩增产物等位位点的差异,除4B染色体的GWM113标记外,其余标记在品种间具有2~8个等位位点,多态信息含量为0.14~0.85。单倍型分析表明,延岗坊主具有与望水白一致的3B主效QTL的SSR标记位点,扬麦158和新中长分别在2D和4B上具有多个与武汉1号一致的抗性QTL相关SSR位点,翻山小麦在3B和6B上具有多个与苏麦3号或望水白一致的抗性QTL相关SSR位点,繁60096在2D上有多个与武汉1号一致的QTL相关SSR标记,而镇麦7459和温州红和尚与已报道的小麦赤霉病抗性多数SSR位点不一致,可能具有不同的抗性基因。     

小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点SSR标记分析

为揭示小麦纹枯病抗源的遗传多样性,发掘优异的抗性种质,利用沟带接种法对前期筛选出的88份抗性种质进行了3年田间抗性鉴定,鉴定出抗或中抗纹枯病的小麦种质32份。利用分布于全基因组的SSR标记对这些抗源进行了遗传多样性分析,59个SSR标记共检测到308个等位变异,每个标记可以检测到2~13个等位基因,平均5.2个;多态性信息含量(PIC)的变异范围为0.12~0.89,平均为0.61,表明材料的遗传丰富度较高。根据聚类分析和主成分(PCA)分析,32份小麦纹枯病抗源按照遗传相似系数可划分为2个组群,国外引进品种和国内改良品种聚为一类,国内农家品种聚为一类,并且与地理分布特征相符。利用与纹枯病抗性QTL紧密连锁的14个SSR标记对32份抗源进行基因型分析,发现与抗性QTL连锁的2BS上的Xwmc154和7DS上的Xbarc126普遍存在,可用于分子标记辅助选择。在武农148、陕983、陕农78、Coker 983、H-Line、Mason和Compair中仅检测到一个已报道的抗病QTL,而在Tyalt中没有检测到已知抗病QTL,这些材料有可能携带新的纹枯病抗性基因/QTL,可以在育种中加以利用。     

利用"永久F2"群体定位抗赤霉病QTL

为了研究抗赤霉病侵染性的遗传, 利用感赤霉病品种南大2419和抗赤霉病品种望水白杂交单粒传获得的重组自交系群体132个株系间的随机配对组合, 构建了一个包含198个株系的“永久 F2”群体。通过两年抗侵染田间试验和QTL作图, 定位了6个抗侵染QTL, 其中抗性等位位点源于望水白的Qfhi.nau-4B和Qfhi.nau-5A以及源于南大2419的Qfhi.nau-2B的效应较为稳定。Qfhi.nau-4B和 Qfhi.nau-5A的效应较大且以加性效应为主, 前者存在部分显性基因效应。此外, 还检测到4对显著的互作位点。这些结果进一步说明赤霉病抗性遗传的复杂性, 同时也表明在利用望水白进行抗赤霉病育种时早代选择抗侵染性是可行的。     

利用“永久F2”群体定位抗赤霉病QTL

为了研究抗赤霉病侵染性的遗传, 利用感赤霉病品种南大2419和抗赤霉病品种望水白杂交单粒传获得的重组自交系群体132个株系间的随机配对组合, 构建了一个包含198个株系的“永久F2”群体。通过两年抗侵染田间试验和QTL作图, 定位了6个抗侵染QTL, 其中抗性等位位点源于望水白的Qfhi.nau-4B和Qfhi.nau-5A以及源于南大2419的Qfhi.nau-2B的效应较为稳定。Qfhi.nau-4B和Qfhi.nau-5A的效应较大且以加性效应为主, 前者存在部分显性基因效应。此外, 还检测到4对显著的互作位点。这些结果进一步说明赤霉病抗性遗传的复杂性, 同时也表明在利用望水白进行抗赤霉病育种时早代选择抗侵染性是可行的。     

黄淮麦区Fhb1基因的育种应用

小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌引起的一种世界性重要病害,严重威胁小麦生产安全。黄淮麦区作为我国小麦主产区,赤霉病危害日趋严重,因缺乏半冬性抗源,抗赤霉病育种进展缓慢。Fhb1基因是迄今发现的效应最大、抗性最稳定,也是被广泛应用于全球小麦赤霉病抗性育种的主效基因,但Fhb1基因在黄淮麦区尚未被广泛应用。本研究以感病品种矮抗58为轮回亲本, H35为Fhb1基因供体亲本,通过有限回交和分子标记辅助选择,同时利用双单倍体育种和传统系谱选育两种方法,培育出了一批综合性状较好、具有Fhb1基因的优良新品系,其中徐麦DH9和徐麦17252经多年鉴定均达到中抗水平。在以徐麦36和徐麦2023为杂交父本的后代品系中,含Fhb1基因的家系赤霉病平均抗性明显优于感病对照。Fhb1基因的导入显著提高了赤霉病抗性,但部分家系对赤霉病仍旧表现出高感水平,说明赤霉病抗性还受到Fhb1基因以外其他遗传因素的显著影响。本研究为Fhb1基因在黄淮麦区抗赤霉病小麦育种中的应用提供了成功的经验。     

抗赤霉病主效QTL Fhb5紧密连锁分子标记的开发及其在小麦分子育种中的应用

赤霉病是世界范围内小麦生产的严重病害。起源于我国江苏溧阳的望水白是世界公认的少数几个小麦赤霉病抗源之一。Fhb5是望水白的抗赤霉病侵入主效QTL。为获得与Fhb5紧密连锁的分子标记,本研究利用BAC文库序列信息设计引物,获得了2个与Fhb5紧密连锁的分子标记WGRB0805和WGRB0950。利用这两对标记进行Fhb5区间的前景选择,同时选用均匀分布于基因组的98对SSR标记进行背景选择,将Fhb5导入到不同遗传背景的品种中,显著提高了品种的赤霉病抗性。该标记的发掘增加了与Fhb5紧密连锁的分子标记的数量,为利用分子标记辅助选择培育抗赤霉病小麦品种提供了新的可利用标记。     

甜瓜白粉病抗源鉴定与抗性遗传分析

在空调温室利用风媒接种方法对从国内外搜集的357份甜瓜种质资源进行了白粉病抗性鉴定，鉴定出69份抗源，其中国外抗源品种有52份；国内种业市场或育种单位搜集的当前推广的品种只有10份抗白粉病；在所鉴定的133份中国薄皮甜瓜和菜瓜地方品种资源中有6份甜瓜和1份菜瓜抗白粉病，表明中国甜瓜地方品种资源中蕴涵着潜在的改良甜瓜白粉病抗性的基因。抗源自交后代抗病株明显多于感病株，初步认为抗源基因的遗传可能表现为显性。     

基因聚合选育抗赤霉病小麦新品系百农4299

小麦赤霉病是一种严重危害小麦生产的真菌性病害,其抗性由多基因控制,抗性机制复杂。type Ⅰ(抗侵入)和type Ⅱ(抗扩展)是小麦抵御赤霉病侵害的2种最主要抗性类型。在抗赤霉病育种中兼顾2种抗性,对于保证生产上抗性的稳定和持久有着重要意义。在前期研究中,作者所在课题组从小麦地方品种望水白中克隆了抗赤霉病扩展的主效QTL Fhb1,精细定位了Fhb4和Fhb5,获得了功能性/紧密连锁的分子标记。本研究利用这些标记,以小麦品系NMAS022作为供体亲本,现代小麦品种百农4199作为受体亲本,通过分子标记辅助回交育种方法选育成了聚合望水白Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦新品系百农4299。与百农4199相比,百农4299在2年的田间试验中type Ⅰ抗性至少增加了73%～74%, type Ⅱ抗性至少增加了83%～88%(以病小穗数计),并且产量潜力也得到了提高。上述结果证明了通过分子标记辅助选择聚合不同类型抗赤霉病QTL以提高小麦赤霉病抗性的可行性。抗赤霉病小麦品系百农4299有望成为一个新的抗赤霉病小麦品种。     

烟草PVY抗性的遗传分析与分子标记筛选

本文以抗马铃薯Y病毒(简称PVY)的烟草品种RY5,感病品种Coker176为亲本,构建F1、正反交F2和正反交BC1群体,苗期摩擦接种PVY的抗性遗传分析结果表明,接种后第21d群体PVY抗性数据符合孟德尔单基因隐性质量性状的遗传模型。接种后第28d群体PVY抗性数据偏离孟德尔单基因隐性质量性状的遗传模型。提取F2代群体中抗病和感病单株DNA,从多条RAPD引物和一对SCAR引物中,筛选出两个紧密连锁的分子标记。RAPD标记O12V3695与RY5的抗病基因对应的显性等位基因位点(Va)间的遗传距离为2.10cM,而SCAR标记与Va间的遗传距离为2.52cM,这两个分子标记可用于抗PVY抗性育种。     

小麦品种扬麦16赤霉病抗扩展QTL定位及分析

扬麦系列品种赤霉病抗性在世界范围内得到重视,但其抗性遗传机制尚不清楚。扬麦16是近年来大面积推广的抗赤霉病品种,本研究以扬麦16与中麦895杂交构建的174个双单倍体(double haploid lines,DH)系为材料,于2017—2019年连续3年对该群体采用单花滴注进行赤霉病抗扩展鉴定。利用660K SNP芯片构建高密度遗传图谱,共检测到6个抗性QTL,分别位于2DL、3BL、4BS、4DS、5BL和6AS染色体上。除4BS位点外,其他5个抗性等位基因均来源于扬麦16。QFhb.yaas-4DS和QFhb.yaas-6AS均在多年被检测到,可解释8.8%~15.0%的表型变异;QFhb.yaas-2DL、QFhb.yaas-3BL仅在1年被检测到,分别解释10.5%和14.7%的表型变异;QFhb.yaas-5BL和来源于中麦895的QFhb.yaas-4BS仅在1年被检测到且效应仅为6.4%和8.3%。QTL效应分析结果表明,相较于单个位点,多个抗性QTL的聚合可显著降低赤霉病严重度。扬麦16抗赤霉病QTL将为揭示扬麦品种抗性遗传机制及开发相应分子标记奠定基础。     

水稻抗稻瘟病的遗传与育种研究进展

稻瘟病是影响水稻生产的主要病害之一,生产上对稻瘟病的防治没有特效的方法,更多依赖水稻品种自身的抗性来抵御病害的发生。因此,稻瘟病抗性的遗传和育种研究就具有十分重大的意义。在稻瘟病抗性遗传研究方面,到目前已经鉴定和定位了40多个抗稻瘟病基因,克隆了2个稻瘟病抗性基因Pi-b和Pi-ta。培育抗稻瘟病的水稻品种可采用如下策略：广泛收集稻瘟病抗源,经过稻瘟病老重病区长期自然选择得到的高抗材料和含有已定位抗性基因的抗源材料要作为重点抗源亲本;检测稻瘟病菌群体结构的变化,获取小种变化的准确信息;常规的有性杂交和转基因技术相结合导入抗性基因;人工接种抗性鉴定、分子标记辅助选择和病区病圃抗性鉴定技术相结合,提高杂交后代材料抗性鉴定的准确性,加快育种进程。     

利用水稻MAGIC群体关联定位白叶枯病抗性QTL和创制抗病新种质

以8个不同亲本构建的遗传上相互关联的多亲本高代互交系(multi-parents advanced generation inter-cross, MAGIC)群体,包括2个4亲本群体(DC1和DC2)和1个8亲本群体(DC3)为材料,接种我国白叶枯病强致病力V型菌系(GD-V)和弱致病力II型菌系(C2),关联分析定位MAGIC群体对白叶枯病的抗性QTL,筛选抗病种质。结果表明,大多数亲本对C2菌系表现抗病,而对GD-V表现感病,3个MAGIC群体的病斑长度均出现超亲分离。共检测到7个白叶枯病抗性QTL,大多表现数量抗性,而且抗性QTL表达存在明显的遗传背景效应。QBbr11-1和QBbr11-2受遗传背景影响较小,具有一定的育种应用价值。从3个群体筛选出8份不同抗病QTL聚合的抗病材料,表明质量抗性基因和水平抗性数量性状位点的结合可以显著提高抗性水平。8份不同抗病QTL的聚合系可以用作抗病育种的中间抗源。研究结果表明,MAGIC群体可以将遗传研究和育种应用有机结合,是遗传研究和开展标记辅助育种的理想群体。     

大豆对SMV抗侵染与抗扩展的遗传分析

大豆花叶病毒（SMV）抗性研究最早着重于系统病症,后来发现感病材料还存在发病程度上的遗传差异,抗侵染与抗扩展并不相同,从而鉴别出一批具不同类型抗性的抗源。本研究利用抗侵染和抗扩展品种（系）配置10个不同类型杂交组合,在分别接种Sa或SC8株系条件下,研究两类抗性的遗传模式。结果表明,大豆对大豆花叶病毒抗侵染和抗扩展分属不同遗传体系,抗侵染由一对主基因控制,抗病对感病表现为显性;抗扩展由一对加性主基因+加性-显性多基因控制,F₂代主基因和多基因遗传率分别为23.91%~74.97% 和18.43%~37.04%,F_2∶3代主基因和多基因遗传率分别为49.46%~82.42% 和17.42%~39.93%,抗性大小依亲本而异。两类抗性都有育种价值。因中抗×高感组合的遗传率明显低于高感×高抗组合,抗扩展育种应尽量选择抗性强的品种作亲本。     

小麦赤霉病抗性QTL分析

以小麦赤霉病抗源望水白与感病品种Alondra杂交产生的104个重组自交系为材料，采用JoinMap®3.0软件构建了含有2个RAPD、109个SSR和105个AFLP标记共25个连锁群的遗传连锁图，其中24个连锁群可以确定为相应的染色体；采用自然发病和土表接种方法，对该重组自交系群体在建阳和苏州进行了连续两年赤霉病抗性鉴定，结果表明：     

利用SSR标记和标记辅助选择来确定小麦赤霉病抗性的主要QTL

本研究的目的是评价潜在亲本中与3BS QTL连锁的简单序列重复(SSR)标记的多态，证实小麦育种群体的不同遗传背景中和不同世代中主要赤霉病抗性QTL的效应和与染色体3BS上QTL连锁的SSR标记的预期价值；同时育成3BSQTL的近等基因系。     

湖北省主要小麦品种抗病基因分析

明确主导品种和有潜力新品种的抗病基因的组成及其抗性形成机制,可为利用MAS方法高效利用抗病基因、快速聚合主效基因以及多抗小麦新品种的培育提供参考。本研究在明确具有代表性湖北品种抗病性的基础上,选用52个小麦抗赤霉病、条锈病、白粉病和纹枯病的基因(QTL)的功能标记或连锁标记对其进行分子鉴定和分析。分析表明:湖北省主要小麦品种的抗病性整体不强,特别是纹枯病和赤霉病抗性亟待提高;除Fhb1和Fhb4外,其他检测的抗赤霉病主效位点均可以在参试品种中检出3个抗条锈病性基因(Yr2,Yr5和Yr48)和8抗条锈病基因(Pm2,Pm8,Pm16,Pm24,Pm32,Pm33,Pm34和Pm35)可以在参试品种中检出,其中Yr2、Yr48和Pm2存在于所有参试品种中;13个抗纹枯病抗性标记在参试品种中可以被检出。分子检测部分解释了湖北省主要小麦品种的抗病分子基础,为分子标记辅助选择高效利用抗病基因提供参考。     

小麦新品种鄂麦170抗病基因的遗传分析

通过已开发分子标记对湖北省有潜力的新品种鄂麦170及其双亲的抗赤霉病、条锈病、白粉病和纹枯病基因进行分子鉴定和分析。结果表明,鄂麦170含有3个主效抗赤霉病基因(Fhb1,Fhb5和以Xwmc273为标记的基因)、3个抗条锈病基因(Yr2,Yr5和Yr26)、8个抗白粉病基因(Pm2,Pm8,Pm16,Pm21,Pm31,Pm33,Pm35和Pm36)和6个抗纹枯病基因(分别以Xwmc397,Xgwm212,Xgdm67,Xwmc497,Xgwm644和Xgwm526为标记)。经分析鄂麦170中可能还有未被检测到的赤霉病抗性位点,而鄂麦170赤霉病抗性优于双亲可能与超亲优势有关;Yr5基因可能对鄂麦170的抗条锈病特性起重要作用;抗白粉病基因Pm21已表现出了感病特征;所检测到的纹枯病抗性位点的表型变异解释率较低。本研究解释了鄂麦170的抗病分子基础,为该品种的推广应用和作为骨干亲本培育多抗小麦新品种提供了参考。     

大白菜干烧心病抗性QTL定位研究

对大白菜干烧心病抗性不同的材料进行研究,明确其抗性遗传规律,并完成抗性基因的QTL定位分析,为分子标记辅助选择(MAS)育种与抗病机理的研究提供理论依据。采用大白菜干烧心病抗性显著不同的青麻叶类型高代自交系黑227(抗干烧心病)和包头型高代自交系B120(感干烧心病)作为材料,将得到的杂种F1进行小孢子培养得到DH群体,将亲本和F1及DH群体种植于日光温室,根据田间干烧心病发病程度进行分级,进而得出病情指数,并结合已构建的大白菜分子遗传图谱,利用Map QTL 5.0软件对大白菜干烧心病抗性基因进行定位。结果表明,试材所含有的大白菜干烧心病抗性基因符合数量性状遗传的特点,共检测到2个与大白菜干烧心病抗性基因连锁的InDel分子标记Br ID10343和Br ID10349,这2个标记均位于Chr.7,其间的遗传距离为1.031 c M,遗传贡献率均达到40%以上。InDel分子标记Br ID10343和Br ID10349与大白菜干烧心病抗性基因紧密连锁,结果为抗性基因主效QTL的精细定位及MAS抗病育种奠定了良好基础。     

菜豆抗锈育种的抗源筛选和抗病基因分析

通过对国内外引进的162个品种的田间自然发病调查和苗期接种鉴定,筛选出抗病型品种37个,中抗型21个,中感型60个,感病型44个.抗锈型品种中大多数是从国外引进且多属于矮生类型,其中少数矮生品种可直接用于生产,其余品种虽园艺性状不佳、但仍可作为蔓生菜豆育种的抗源亲本.抗病基因分析结果表明,抗锈性受一对基因控制且为显性.F_2代抗与感分离,经x~2测定完全符合3:1比例.本文对抗锈育种目标、苗期接种鉴定方法及用纯系小种作基因分析等进行了讨论.