甘蔗抗褐锈病新基因定位遗传群体的构建

为发掘甘蔗抗褐锈病新基因,本研究以4个高抗褐锈病不含Bru1基因的甘蔗品种为父本,4个高感褐锈病的甘蔗品种为母本配置杂交组合,对获得的5个杂交组合F1代群体进行SSR真实性鉴定、人工接种褐锈病抗性表型鉴定和Bru1基因分子检测。结果显示:‘粤糖03-393’בROC24’和‘柳城03-1137’ב德蔗93-88’的F1代群体分别符合3R:1S和1R:3S的遗传分离比例,且都未检测出Bru1基因;表明‘粤糖03-393’בROC24’群体的褐锈病抗性由一对显性未知新抗病基因控制,而‘柳城03-1137’ב德蔗93-88’群体的褐锈病抗性由一对隐形未知新抗病基因控制。本研究成功构建了2个能用于甘蔗抗褐锈病新基因定位的遗传分离群体,为今后的褐锈病抗性遗传分析,遗传图谱构建和抗褐锈病新基因定位和开发与其紧密连锁的分子标记提供了科学的参考数据。     

101份中国甘蔗主要育种亲本褐锈病抗性鉴定及Bru1基因的分子检测

由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病是一种重要的世界性甘蔗病害,Bru1是甘蔗抗褐锈病主效基因,该基因对不同地区的褐锈病分离物具有广谱抗性。为明确中国甘蔗主要育种亲本对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在这些亲本中的分布情况,本研究于2014年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的101份甘蔗主要育种亲本进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。结果显示,供试亲本中,共48份抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,频率为47.5%,表明中国甘蔗主要育种亲本中褐锈病抗性主要由Bru1控制;其余29份抗病材料和24份感病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,暗示除了Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。研究结果为深入开展甘蔗抗褐锈病育种,选育和推广优良抗病品种,有效防控甘蔗褐锈病提供了科学依据和优良抗性亲本。     

甘蔗野生种质资源抗褐锈病基因Bru1的分子检测

在甘蔗栽培品种‘R570’上发现和定位的甘蔗抗褐锈病主效基因Bru1对世界上不同国家和不同地区的黑顶柄锈菌具有广谱抗性。针对该基因开发的两个分子标记能有效、稳定地检测和筛选含有该基因的种质资源。为筛选甘蔗野生种抗源种质,利用R12H16和9O20-F4两个标记对云南农业大学甘蔗种质资源圃保存的部分野生种质资源进行抗褐锈病基因Bru1的分子检测,包括割手密96份、蔗茅15份、滇蔗茅1份、斑茅11份、河八王4份、金茅2份、五节芒9份,共计138份。结果表明,有7份割手密含抗褐锈病基因Bru1,占参试材料的5.1%。本研究为甘蔗的转基因育种和抗褐锈病杂交育种提供优良抗源材料,为进一步开展甘蔗育种研究提供了科学依据。     

34份甘蔗栽培原种抗褐锈病性鉴定及Bru1基因的分子检测

明确甘蔗栽培原种对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在甘蔗栽培原种资源中的分布状况,可以帮助筛选甘蔗原种抗源种质,提高抗褐锈病育种效率。本研究于2013年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的34份甘蔗栽培原种进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。苗期抗性鉴定结果表明,34份供试材料中,1级高抗至3级中抗的有26份,占76.5%。其中13份材料表现1级高抗,占38.2%,6份材料表现2级抗病,占17.6%,7份材料表现3级中抗,占20.6%。分子检测结果显示:34份供试材料中25份抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,出现频率为73.5%;其余1份抗病材料和8份感病材料不含抗褐锈病基因Bru1。本研究结果显示了中国国家甘蔗种质资源圃保存的甘蔗栽培原种资源中褐锈病抗性主要由Bru1控制,这一发现为利用Bru1防治由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病提供了重要信息和参考依据。     

31份甘蔗野生核心种质资源褐锈病抗性鉴定及Bru1基因的分子检测

为明确甘蔗野生资源对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在甘蔗野生资源中的分布状况,于2013年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的31份野生核心种质资源进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。结果表明,31份供试材料中,高抗(1级)至中抗(3级)的有28份,占90.3%。其中19份材料表现高抗(1级),占61.3%,3份材料表现抗病(2级),占9.7%,6份材料表现中抗(3级),占19.4%。31份供试材料中只有贵州78-2-12、云南97-4、E.rockii95-19、E.rockii 95-20、云南83-224、广西79-8、云南95-35和广西89-13含抗褐锈病基因Bru1,占参试材料的25.8%;其余20份抗病材料和3份感病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,表明除Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。结果暗示中国国家甘蔗种质资源圃保存的野生核心种质资源中蕴藏着优良的抗褐锈病基因,是选育抗褐锈病甘蔗品种很有利用前景的抗源种质。     

甘蔗新品种及主栽品种对褐锈病抗性与Bru1基因分子检测

为明确近年我国各甘蔗育种单位育成的新品种及各蔗区主栽品种对甘蔗褐锈病的抗性,筛选抗褐锈病优良新品种供生产上推广应用,本研究结合全国甘蔗新品种联合区域试验,选择甘蔗褐锈病高发的云南临沧、云南普洱、云南玉溪和广西宜州蔗区,在田间自然发病下,对我国近年来选育的60个新品种和34个主栽品种进行抗性评价,并对抗褐锈病基因Bru1进行分子检测。结果表明,94个新品种及主栽品种中,66个表现高抗到中抗,占70.21%;28个表现为感病到高感,占29.79%。分子检测结果显示,共54个抗病新品种及主栽品种含有抗褐锈病基因Bru1,频率为57.45%。目前大面积种植的桂糖29号、桂糖44号、德蔗03-83、柳城03-1137、粤糖60号、桂糖46号等主栽品种高度感病,而粤甘48号、福农09-2201、桂糖08-120、柳城09-15、中蔗1号、云蔗08-1609、云瑞10-187、中糖1201等31个新品种抗病性强。建议多雨湿润褐锈病高发蔗区,应加大淘汰感病主栽品种和推广应用抗病新品种力度,以期达到品种合理布局,从根本上控制褐锈病暴发流行,为甘蔗产业高质量发展提供安全保障。     

甘蔗抗褐锈病新基因抗感病池构建及SSR多态性引物筛选

由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala H. Sydow ＆ P. Sydow)引起的甘蔗褐锈病是危害中国甘蔗生产的主要病害之一。为了鉴定和发掘抗褐锈病新基因,防止褐锈病爆发流行和保证甘蔗安全生产,本研究以杂交组合‘粤糖03-393’× ‘ROC 24’抗感分离真实性F₁代群体为材料,构建抗感基因池,合成449对引物对抗感亲本及抗感基因池进行抗、感连锁SSR分子标记筛选。结果表明,25对引物在抗感亲本间有多态性,其中4对引物(SMC236CG、SCESSR0928、SCESSR0636、SCESSR2551)在抗感亲本及抗感池间有多态性,初步判定这4个SSR标记在染色体上的位点可能与抗褐锈病新基因存在连锁关系。研究结果为后续开展抗褐锈病新基因定位、为中国甘蔗褐锈病防控及抗病育种奠定了良好的基础。     

云南蔗区首次发现由屈恩柄锈菌引起的甘蔗黄锈病

为明确在国家甘蔗体系云南示范点甘蔗新品种上发生的锈病病原菌种类。采用田间症状观察,结合病原菌形态特征观察及分子生物学方法对20份锈病样品进行病原菌鉴定。鉴定结果表明：来源于云南勐海‘‘海引1号’’的4份甘蔗锈病样品属甘蔗黄锈病,病原菌为屈恩柄锈菌,其核苷酸序列与GenBank中登录的屈恩柄锈菌相应核苷酸序列（GenBank登录号：GU058021和GQ283004—GQ283009）同源性在99.9%以上,并在系统发育树中聚为一簇;来源于云南保山、临沧、勐海其他甘蔗新品种（系）的16份甘蔗锈病样品属甘蔗褐锈病,病原菌为黑顶柄锈菌,它们的核苷酸序列与GenBank中登录的黑顶柄锈菌相应核苷酸序列（GenBank登录号：EU164548,GU058001和JX036025）同源性在99.8%以上,在系统发育树中处于同一分枝。本研究首次在云南蔗区发现由屈恩柄锈菌引起的甘蔗黄锈病。     

11个甘蔗品种苗期抗螟虫性评价

明确甘蔗对甘蔗螟虫的抗性水平,为抗虫品种的推广应用和抗性基因发掘提供参考。采用螟虫自然种群接虫方法,连续2年对11个甘蔗品种进行苗期螟害分析与抗螟虫性评价。结果表明,不同甘蔗品种对螟虫抗性存在显著差异,‘桂糖29号’‘、桂糖31号’等较抗虫,‘福农39号’‘、德蔗03-83’和‘云蔗05-49’等较感虫。部分甘蔗品种抗性会随螟虫选择压力不同而变化,‘云蔗03-194’、‘云蔗05-51’、‘云蔗06-407’等在螟虫虫口密度高时表现为感虫,而在虫口密度低时表现为抗虫。     

甘蔗亲本黑穗病抗性鉴定与评价

为探明甘蔗亲本对黑穗病的抗性水平,以采自广东省甘蔗主产区(湛江雷州市)的甘蔗黑穗病菌混合冬孢子作为接种源,采用人工浸渍接种的方法,对34个甘蔗亲本进行黑穗病抗性鉴定。鉴定结果表明:抗性水平为高抗(HR)的亲本有Q171、ROC1、内江57-614,占供试亲本的8.8%;抗性水平为抗(R)的亲本有福农95-1702、N∶Co376、CP93-1382、CP65-357、赣蔗95-108、ROC5,占17.6%;抗性水平为中抗(MR)的亲本有巴西618、粤糖89-113、台优,占8.8%;抗性水平为中感(MS)的亲本有粤糖86-368、ROC16、Q179、Q191、Ho CP95-988、台糖89-1626、引8、F177,占23.5%;抗性水平为感病(S)的品种(品系)有Q205、ROC23、N∶Co310、柳城03-48、Q189、F134、粤糖83-271、桂糖94-119、TH10、赣蔗14,占29.4%;抗性水平为高感(HS)的亲本有湛江种、粤糖06-666、08-144、Ho TH409,占11.8%。此外,本试验还探讨了甘蔗黑穗病抗性分级方法。     

甘蔗抗黄锈病G1标记的分子检测及候选抗病基因WAK的分析

甘蔗黄锈病是屈恩柄锈菌(Puccinia kuehnii Butler)引起的一种世界性真菌病害,导致产量减少和糖分降低,给甘蔗产业造成严重损失。本研究采用抗黄锈病分子标记G1,检测我国和世界上重要的甘蔗栽培品种、野生种和近缘属的抗黄锈病基因,并对扩增的代表性特异条带进行克隆测序、功能注释和聚类分析,推测其抗性基因的起源和进化。G1检测结果表明,国内124份甘蔗栽培品种检测到G1标记的有83份,占66.9%;国外46份甘蔗栽培品种检测到G1标记的有31份,占67.4%。34份甘蔗野生种和近缘属中检测到G1标记的有17份,占50%,其中割手密种含有该基因比例最高,为100%。功能注释揭示,G1标记的候选基因编码一种细胞壁连接的类受体激酶,并在甘蔗栽培品种的单倍体蛋白组数据库中鉴定到3个相似度较高的蛋白,这些蛋白都有细胞壁受体激酶结构的胞外域、跨膜域和激酶活性的胞内域。聚类结果则清晰展示了抗病候选基因的起源及进化关系,具体可分为3组,第1组来源于割手密种和大茎野生种;第2组来源于大茎野生种、热带种和河八王属;第3组来源于割手密种、大茎野生种、中国种和栽培品种。研究结果为抗黄锈病甘蔗品种的选育提供重要的抗源支撑,并为抗性分子机制的解析奠定基础。     

Survey of the Bru1 gene for brown rust resistance in Brazilian local and basic sugarcane germplasm

Bru1 is currently the major gene conferring brown rust resistance in sugarcane, and diagnostic markers are available. A survey for the presence of this gene was conducted on 391 genotypes including Brazilian cultivars, clones and basic germplasm. The efficiency of these markers for identifying resistant cultivars and artificially inoculated basic germplasm was also evaluated. The Bru1 frequency among cultivars (73.5%) suggests this gene is the prevalent source of brown rust resistance in Brazilian sugarcane breeding programmes. Most of the cultivars known to be resistant were positive for Bru1, although other genes for resistance could be present in lines not having Bru1. Only 17.8% of the basic germplasm accessions were positive for the Bru1 gene, and a low correlation between Bru1 diagnostic markers and brown rust severity was observed for basic germplasm accessions. Overall, Bru1 diagnostic markers proved to be efficient identifying resistant cultivars and clones and have potential to be in screening brown rust resistance in Brazilian breeding programmes.     

山西省小麦主栽品种抗叶锈病研究

选用14个具有不同毒性基因组合的叶锈菌系，推导分析了来自山西省6个育种单位和种子部门的24个重要小麦品种所携带的抗叶锈病基因状况。在供试的44个已知抗叶锈病基因(或基因组合)中，推导出了Lr1，Lr3，Lr13，Lr23，Lr26，Lr30等6个抗叶锈病基因，以单基因或基因组合形式分别分布在19个小麦品种中，其中Lr1，Lr3，Lr26是供试材料的主要已知抗叶锈病基因。成株期抗病性鉴定结果表明，在24个供试品种中，仅有晋麦62号和鲁麦14号两个品种表现出对叶锈病良好的抗性，晋麦31号、晋麦56号和晋麦61号3个品种表现为中抗至中感(杂合类型)，晋春9号、晋春13号、晋偃746—9等12个品种具有慢叶锈病特征。     

78份四川小麦育成品种(系)条锈病抗性鉴定与抗条锈病基因分子检测

四川省是小麦条锈菌新小种产生的重要地区之一,了解2016年以来四川小麦育成品种(系)对当前流行的条锈菌生理小种和致病类型的抗性水平以及明确其抗条锈病基因的分布状况,可为四川育种防控小麦抗条锈病和品种布局提供理论依据。本研究选择2个小种CYR32和CYR34对78份四川小麦育成品种(系)进行苗期鉴定,利用当前小麦条锈菌优势小种CYR32、CYR33、CYR34,以及贵22-14、贵农致病类群等混合菌进行成株期人工接种鉴定,并利用19个抗条锈病QTL和基因QYr.nwafu-4BL、Yr5、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr36、Yr39、Yr41、Yr48、Yr65、Yr67、Yr78、Yr80和Yr81的分子标记对供试材料进行抗条锈病基因检测。结果表明,在78份供试材料的苗期鉴定中,对CYR32表现出抗性的有60份,占76.92%;对CYR34表现出抗性的有40份,占51.28%;同时对CYR32和CYR34表现抗性的有36份,占46.15%。78份小麦品种(系)在成株期均表现抗条锈病,其中绵麦835、蜀麦1743、蜀麦1829和蜀麦1868表现为免疫。苗期和成株期抗病性鉴定结果表明,成株期抗性材料有42份,占53.85%;全生育期抗性材料有36份,占46.15%。分子检测结果表明,可能携带QYr.nwafu-4BL、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr39、Yr41、Yr65、Yr67、Yr78、Yr80和Yr81的材料分别有5、5、45、2、30、5、30、39、3、2、22、8、23、6和24份。同时携带2~6个抗条锈病基因的聚合材料分别有24、22、11、14和3份,占94.87%。所有供试品种(系)均未检测到Yr5、Yr10、Yr36和Yr48,仅西科麦18未检测到上述19个抗条锈病基因,可能携带其他已知或新的条锈病抗性基因。本研究鉴定了78份四川小麦育成品种(系)对条锈病抗性水平整体较好,明确了其携带的抗条锈病基因,为利用其培育持久抗性小麦品种提供了科学依据。     

Frequency and distribution of the brown rust resistance gene Bru1 and implications for the Louisiana sugarcane breeding programme

Brown rust, caused by the fungus Puccinia melanocephala, poses an increasing threat to sugarcane industries worldwide. Recently, markers R12H16 and 9020‐F4 were developed for a major resistance gene Bru1 that contributes to a significant proportion of brown rust resistance in multiple sugarcane industries. Marker‐assisted screening of Louisiana sugarcane germplasm showed a low frequency (4.3%, five out of 117 clones) of Bru1 among sugarcane cultivars and elite breeding clones. Likewise, among progeny of crosses involving wild/exotic germplasm, only 14 of 208 clones (6.7%) tested Bru1 positive. However, Bru1 frequency was higher (28.7%, 52 of 181 clones) in wild/exotic germplasm, which indicated that diverse genetic resources are available for Bru1 introgression. Commercial Bru1‐positive cultivar, ‘L 01‐299', was resistant to brown rust. However, Bru1‐positive cultivar, ‘L 10‐146’, was susceptible while Bru1‐negative cultivars, such as ‘L 99‐233’, showed resistance to brown rust. Bru1‐negative clones with brown rust resistance offer an opportunity to identify alternate sources of resistance, which can be pyramided with Bru1 for effective and durable resistance in sugarcane against the changing pathogen.     

2004-2009年甘肃省小麦条锈菌生理专化研究

小麦条锈菌新毒性小种的产生和发展是造成条锈病大流行及品种抗锈性丧失的主导因素。本文通过常规监测、致病性测定、毒谱分析等方法对2004-2009年采自甘肃省不同麦区1966份小麦条锈菌标样进行系统研究,共监测到37个小种和致病类型,基本反映了这期间甘肃省小麦条锈菌优势致病类群及生理小种的消长变化情况。除2005年‘条中32号’、‘条中33号’并列第一位外,出现频率为24.1%,2004、2006-2009年‘条中33号’均占居首位,出现频率分别为29.3%、26.2%、33.5%、37.6%、21.5%,‘条中32号’2004、2006-2008年为第二位,这2个小种总出现频率一直波动在37.5%~57.1%之间,第三、四位小种2004-2006年为‘水源11-4’、‘水源11-7’、‘水源11-5’及‘条中31号’,2007年为‘水源11-7’（尤Ⅱ感）、‘水源11-7’,2008年为‘条中33’（F.抗）、‘水源11-4’,出现频率在4.1%~11.6%之间。而2009年‘条中33’（F.抗）已上升为第二位,出现频率达18.9%,‘水源11-4’（F.抗）占据第四位,其它小种类型出现频率均比较低。Hybrid46致病类群和水源11致病类群出现总频率已由2004年的93.1%上升到2008年的99.4%。条锈菌已进入以‘条中33号’、‘条中32号’为代表的Hybrid46和水源11致病类群占优势的新阶段,‘条中32号’、‘条中33号’、VYr9、VYr3b+4b、VYrSu为危害我国小麦生产的主要流行小种及致病基因,这将对全国小麦条锈菌群体组成产生重要影响,为小麦抗锈育种及锈病治理提供了科学依据。