中国黄淮麦区燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关RAPD标记的建立

禾谷孢囊线虫致病型的鉴定对于抗性品种的选育和利用非常重要。传统的致病型鉴定工序繁杂,费工费时。本研究共筛选147条随机引物,找到3个燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关的RAPD标记,其中引物S10扩增出1条780 bp的多态性片段,S43扩增出1条1 300 bp的多态性片段,S112扩增出1条875 bp的多态性片段。这3个RAPD标记只在燕麦孢囊线虫荥阳群体上出现,而在黄淮麦区其他禾谷孢囊线虫群体不同致病型上均没有扩增条带,说明这3个RAPD标记确实是燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关的分子标记,为下一步将RAPD标记转化为SCAR标记提供了依据,可以用于燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型的检测和鉴定。     

菲利普孢囊线虫侵染后小麦防卫相关UniGene表达特性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是严重危害我国黄淮海地区小麦生产的重要病原物之一。为揭示该线虫侵染后合胞体建立早期病原与宿主细胞的互作机制,以H.filipjevi易感材料温麦19和抗性材料抗线2号为研究对象,应用real time PCR分析了线虫侵染后不同时段10个可能与防卫相关的UniGenes相对表达量的变化。结果表明,与细胞结构相关的基因UniGeneAK335102(GenBank ID,下同)在抗线2号中的表达量高于温麦19,而另一个与细胞结构相关的UniGeneDR737925在温麦19中的表达量高于抗线2号。与应激相关的一个UniGene JV948284在侵染后各时段,在温麦19中的表达量均远高于抗线2号。与抗性相关的UniGene JP233598在接种线虫3 d以后,在抗线2号中的表达量明显高于温麦19;UniGene JP852719(Ascorbate peroxidase)基因在抗、感材料中的表达量无明显差异;UniGene(CV767657)TIFY 3A-like protein在温麦19中的表达量随接种后时间延长而降低,而在抗线2号中的表达量仅在接种后3、9 d时的表达量相对较高。信号转导相关UniGeneCD87797与WRKY转录因子家族UniGeneEU665453,在温麦19中的表达量随接种后时间延长而逐渐增加,但在抗线2号中则逐渐降低。MYB转录因子UniGene JF951950的表达量在温麦19中接种早期较高,而在抗线2号中接种后期较高;另一MYB转录因子UniGeneAK330737(similarity to Os06g0258000)在抗线2号中的表达量明显高于温麦19。综上所述,在菲利普孢囊线虫侵染后的早期,10个可能与防卫相关的基因表达模式在抗性和易感材料中存在不同程度差异,此结果对揭示小麦对菲利普孢囊线虫抗、感的分子机制有一定启示。     

胶州市小麦禾谷孢囊线虫群体动态的年度间差异

为明确山东胶州市禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae,CCN)的田间发生状况及其年度间的差异,于2011-2012和2012-2013年两个小麦生长季在该地区麦田进行定点定期取样、土壤中线虫分离和根组织内线虫染色后镜检,以确定各虫态的季节和年度间群体动态变化。结果表明,与2011-2012年相比,2012-2013年春季CCN 2龄幼虫(J2)孵出较早,但对根系侵入较晚;土壤中J2群体密度较高,根组织中反而较低;根内幼虫发育不良,表现为3龄和4龄幼虫发生较晚且持续时间较短,没有明显发生高峰,群体密度持续低下;小麦收获后土壤中孢囊密度减少85.9%。2012-2013年J2侵入期推后和侵入率下降与3-4月份土壤干旱有关,而根内幼虫发育不良与4-5月份气温偏低有关。因此CCN侵染和发育关键期的干旱和低温可能是造成孢囊密度下降的主要原因。     

禾谷孢囊线虫初始密度对其繁殖及小麦生长和产量的影响

为明确土壤中禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)初始密度(Pi)与小麦生长和产量的关系,在2011-2013年的两个冬小麦生育周期里,通过网室盆栽试验,分析了土壤禾谷孢囊线虫初始密度对其繁殖及小麦生长和产量的影响。结果表明,禾谷孢囊线虫的繁殖系数(Rf)随Pi的增加而减少,当Pi为0.5个卵·mL-1土时,Rf达到8.7;当Pi为64个卵·mL-1土时,Rf仅为2.8。小麦株高、茎叶干重、根干重及产量均与Pi呈显著负相关。当Pi≥8个卵·mL-1土时,小麦植株生长受到抑制,产量显著下降,因此田间禾谷孢囊线虫的初始密度高于该值时,应当采取有效措施进行防治。     

小麦品种对禾谷孢囊线虫（Heterodera avenae） 江苏沛县群体的抗性鉴定

为了筛选对禾谷孢囊线虫病(Cereal cyst nernatode,CCN)具有抗性的小麦品种,采用室内二龄幼虫接种法、网室卵接种法和田间病圃法测定了收集自5个省份的40个小麦品种对小麦孢囊线虫江苏沛县群体的抗性。室内二龄幼虫接种测定结果表明,供试材料中无免疫品种,华麦1号、温粮58和豫麦66-18系表现为高抗,扬麦13和徐麦7086表现为中抗,烟农5158表现最感病,平均单株白雌虫数达104.7个;田间病圃测定表明,上述5个品种仅华麦1号表现为抗病。网室卵接种法测定结果与室内二龄幼虫接种法及田间病圃法测定结果差异较大,显示该方法不适用小麦品种的CCN抗性鉴定。     

黄淮麦区部分小麦和国外引进小麦GS2等位基因的检测及其与农艺性状的关联分析

为明确黄淮麦区TaGS2等位基因的分布状况及其与主要农艺性状的关系,对黄淮麦区2008年之前育成的种质材料、新育成的品种(系)及国外引进材料,用TaGS2-A1、TaGS2-B1和TaGS2-D1等功能标记鉴定对应的基因,并结合相关农艺性状发掘优势单倍型。结果表明,黄淮麦区2008年之前育成的种质材料和新育成品种(系)中TaGS2等位基因分布频率存在一定的差异;TaGS2-A1b、TaGS2-B1b和TaGS2-D1a是优势TaGS2等位基因,TaGS2-A1b在小麦抽穗期、株高和小穗数的改良上是优势单倍型,但在新育成的品种(系)中有下降的趋势,TaGS2-D1a能够显著增加小穗数、穗粒数和穗粒重,在各类材料中的比例都较高;TaGS2-B1b是提高千粒重的优势单倍型。因此,在黄淮麦区小麦穗部性状改良中TaGS2-B1b和TaGS2-D1a的作用显著,尤其是TaGS2-D1a,同时黄淮麦区种植小麦遗传多样性在减少,一些优势单倍型未受到重视,应对地方品种和一些国外引进材料加以利用。     

黄淮麦区小麦品种矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的检测及其对农艺性状的影响

为了解黄淮麦区小麦品种主要矮秆基因的分布和利用状况及其与主要农艺性状的关系,利用分子标记结合系谱分析对黄淮麦区20世纪及近年来新育成的129份小麦品种所含矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行检测,并结合田间株高、基部茎秆直径和壁厚、小穗数、穗粒数、千粒重及不同播期条件下的株高差等农艺性状的调查结果,分析比较了不同矮秆基因对农艺性状的影响。结果表明,129份小麦品种中,含Rht-B1b基因的品种有37份,含Rht-D1b基因的品种有73份,含Rht8基因的品种有89份,不含这3个矮秆基因的品种有6份,所占比例分别为28.68%、56.59%、68.99%和4.65%。其中,同时含Rht-B1b和Rht-D1b的品种有1份,同时含Rht-B1b和Rht8的品种有29份,同时含Rht-D1b和Rht8的品种有44份,同时含Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的品种有1份。不同矮秆基因及其组合的品种,在小穗数、基部茎秆直径及基部茎秆壁厚等性状上无显著差异,但仅含Rht8基因的品种的千粒重、基部茎秆直径及壁厚均大于其他基因型,并且能够显著增加穗粒数。不同矮秆基因的降秆作用强度依次为Rht-D1bRht-B1bRht8,并具有累加效应。在不同播期条件下,除不含矮秆基因材料外仅含Rht8的品种的株高稳定性最佳,仅含Rht-B1b的品种株高稳定性最差。仅含Rht-B1b的品种小穗数最高,但千粒重却最低,并显著低于不含这3个矮秆基因的品种。以上结果表明,虽然矮秆基因Rht8的降秆作用较弱,但其对农艺性状的有利贡献较多,且在不同播期环境条件下株高稳定性较好,因此在未来小麦育种中应注重矮秆基因Rht8的利用。     

Molecular characterization of Cereal Cyst Nematode diagnostic markers Cre1 and Cre3 in some winter wheat germplasm and their potential use against Heterodera filipjevi

Two PCR based markers tightly linked to Cre1 and Cre3 resistant genes against the Cereal Cyst Nematode (CCN, causal agent Heterodera avenae) were used to characterize a number of diploid, tetraploid and hexaploid wheat germplasm consisting of obsolete, advanced lines and new cultivars from the Turkish National Breeding Program and the joint TURKEY CIMMYT ICARDA International Winter Wheat Improvement Program. In addition a number of landraces and wild relatives of wheat collected from the Turkish side of the Fertile Crescent, the centre of origin of cereals, were included. None of the genetic material tested positive for either marker except the land race Sardari which originated from neighboring Iran was found positive for Cre1 gene. Combining both of these molecular markers in one assay for fast and cost-effective screening of the germplasm was not effective, so marker genotyping with germplasm was realized using each primer alone. Most work that has been reported is on the CCN species H. avenae, however the predominant species in Turkey is the closely related H. filipjevi. In vitro resistance assaying for this species indicates that Cre1 is a moderate source of resistance against the H. filipjevi population, however Cre3 gene appears ineffective. It is suggested that a larger pool of a range of germplasm should be screened for Cre1 in Turkey. Furthermore, the landrace Sardari could be used as a parent to deploy CCN resistance in to genetic background of Turkish bread wheat cultivars with a targeted Marker Assisted Selection Backcrossing approach.     

部分国内外小麦种质资源对燕麦孢囊线虫的抗病性

燕麦孢囊线虫是小麦生产上的重要病原线虫。为筛选抗燕麦孢囊线虫的小麦种质资源,采用室内接种方法测试了104个国外小麦品种（系）和37个国内小麦品种对燕麦孢囊线虫的抗病性,并利用不同抗性评价标准在自然病田对37个国内小麦品种的抗病性进行了评价。室内接种试验表明,104份国外小麦品种（系）中有高抗品种（系）14个,中抗品种（系）12个,中感品种（系）27个,其他均属高感,37个国内参试品种均属感病品种。自然病田鉴定结果表明,采用不同的评价标准对37个国内品种的评价结果具有较大差异。依据Andersen等的评价标准,37个小麦品种中有7个品种表现感病,30个品种表现抗病,与室内接种测试结果差异较大;依据Ireholm的标准,仅良星66表现抗病,其他品种均表现感病,与室内测试结果接近;依据Soriano等的标准,37个品种均表现感病,与室内测试结果相同。建议在筛选抗孢囊线虫小麦资源时首先采用Andersen等的标准进行初筛,然后利用Soriano等的标准进行田间评价。     

不同小麦品种(系)对禾谷孢囊线虫的抗性评价

为了筛选抗禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)的小麦资源,以禾谷孢囊线虫保定群体为试虫,采用室内接种方法测试了41份来自CIMMYT的小麦品种(系)的抗病性;分别采用室内接种法和田间病圃法测试了27份国内冬小麦品种和1份饲用小麦品种的抗病性。结果表明,在41份CIMMYT小麦品种(系)中,2个属高抗,7个属中抗,其他均属感病。所有参试的国内小麦品种在室内和田间测定中均表现为高感。比较三种不同小麦品种抗孢囊线虫鉴定方法,室内接种鉴定比田间病圃鉴定发病严重,且简便易行,鉴定结果更可靠。     

温度对燕麦孢囊线虫（Heterodera avenae）侵入与发育的影响

为给燕麦孢囊线虫的综合治理提供理论依据,在室内条件下分析了温度对燕麦孢囊线虫侵入、发育与孢囊形成的影响。结果表明,接种3d后,在18℃下燕麦孢囊线虫侵入数量最多;接种6～9d后,16℃处理的线虫侵入数量明显高于其他温度处理;在12、14℃下线虫侵入数量分别于接种15、12d达到最大值。在16～18、20、22、24℃下线虫完成生活史分别需要34、30、27和18d;在10～12℃下,于2个月后尚未发现雌虫形成。线虫在18～22℃下形成的孢囊数量最多。综合线虫的侵染数量与速度,认为线虫的最适宜侵染温度为16℃,最适宜的发育温度为18～22℃。     

华山新麦草2Ns染色体SCAR标记的开发

为准确快速地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法,利用180条长度为10bp的随机引物R1～R180对小麦-华山新麦草全套(1Ns～7Ns)二体附加系及其亲本华山新麦草和普通小麦7182共9个材料进行了RAPD分析。结果表明,R131在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中可以扩增出特异条带。将该特异条带回收并测序,发现其全长为1 126 bp,对其进行序列比对分析后设计SCAR引物S131,然后利用S131重新对9份材料进行了SCAR分析。结果显示,S131只在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中扩增出特异性条带,表明RAPD标记R131已成功转化为可靠、特异的SCAR标记S131。这个新的SCAR标记可用于检测普通小麦背景下华山新麦草2Ns染色体。     

燕麦孢囊线虫在两个小麦品种上的侵染特征比较

为明确小麦有芒品种鲁麦21和无芒品种济南17对燕麦孢囊线虫(Heterodera avenae,Ha)平度群体侵染的反应差异,于2014-2015年小麦生长季开展田间小区试验。通过小区定期取样、土壤中线虫分离和根组织中线虫染色后镜检,测定2个小麦品种上Ha不同虫态群体密度及其动态变化。结果表明,鲁麦21与济南17的Ha 2龄幼虫的土壤孵出量和根系侵入量基本无差异。济南17上Ha 3龄幼虫和4龄幼虫的发生量较多,分别是鲁麦21的1.6倍和1.5倍。济南17上Ha的白色雌虫发生量明显较少,低于鲁麦21的1/3。济南17上Ha的繁殖系数(P_f/P_i)为0.6,仅为鲁麦21的1/3。依据繁殖系数评价,济南17抗病,鲁麦21感病。推测济南17既不抑制孵化,也不抑制发育,其抗性属抗繁殖(抗雌虫形成)类型。     

休闲与轮作对燕麦孢囊线虫种群动态的影响

为明确休闲与轮作对燕麦孢囊线虫病害的防治效果,通过盆栽模拟和田间试验相结合的方法,分析了土壤休闲、轮作和连作对燕麦孢囊线虫种群动态的影响。结果表明,燕麦孢囊线虫的孵化不受寄主或寄主种类的影响;不同处理土壤中二龄幼虫数量以及孢囊内的虫口密度变化趋势一致,河北地区燕麦孢囊线虫孵化高峰期主要在3-4月份。休闲一年后燕麦孢囊线虫的减退率为89.8%。小麦与茄子、甜瓜和冬瓜轮作一年后线虫减退率分别为93.8%、90.7%和90.7%,轮作二年后线虫减退率为98.8%。在自然病田,小麦连作一年后虫口密度上升36.8%,连作两年后虫口密度上升49.2%。说明小麦连作后燕麦孢囊线虫的发生呈上升趋势,休闲或轮作一年以上可有效地降低土壤中燕麦孢囊线虫的虫口密度。     

209份国外春小麦种质对禾谷孢囊线虫的抗性

为了寻找抗禾谷孢囊线虫的春小麦种质资源,于2015-2016年采用两年三个点的田间病圃鉴定和室内二龄幼虫接种鉴定相结合的方法,进行了209份国外春小麦种质对禾谷孢囊线虫的抗性鉴定。结果显示,2015年在大通田间病圃测试中,初筛到抗病材料63份;2016年对63份抗病材料在大通和湟中两个点进行田间验证鉴定,依据Andersen等的标准,得到抗病小麦种质8份;依据 Soriano等的标准,表现抗病的小麦种质11份;按两个标准均表现抗病的材料有7份,为MY00653、MY00865、MY00982、MY001302、MY001307、MY001592和MY002732。室内人工接种鉴定得到抗病春小麦材料4份。田间和室内均表现抗病的材料为MY00653、MY001302、MY001307和MY001592,系禾谷孢囊线虫的潜在抗性资源。