普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系抗病性在不同小麦遗传背景中的传递

小麦条锈病和小麦白粉病是中国小麦的两大病害，由南京农业大学细胞遗传研究所培育的小麦-簇毛麦6VS／6AI。易位系高抗白粉病，并对中国当前新优势条锈菌生理小种表现高抗。用6VS／6AL易位系与中国不同小麦生产区的栽培品种宁春4号、扬麦5号、扬麦158、申32109、豫麦13、豫麦18等进行杂交，对其杂种后代进行田间抗条锈病和抗白粉病鉴定。从各杂交组合中均选出对白粉病和条锈病高抗的单株和株系，其抗病性在小麦不同遗传背景中可以正常表达。对从F3～F8代中选出的抗病材料进行根尖染色体C-分带和分子原位杂交鉴定，在所鉴定的高抗单株和株系中均含有一对或一条6VS／6AL易位染色体。     

簇毛麦抗白粉病基因向四川小麦转移的分子标记育种研究

利用小麦 6VS/6AL易位系的抗白粉病基因Pm2 1的SCAR标记 ,对不同簇毛麦来源的小麦抗白粉病材料及其杂交后代进行了分子鉴定和标记辅助选择研究 ,结果表明利用该标记可以鉴定小麦遗传背景下的簇毛麦 6VS染色体臂 ,而且引物对小麦背景中的多年生簇毛麦也同样得到扩增。对簇毛麦染色体易位系 6VS/6DL与四川小麦品种杂交的后代群体 ,可以利用SCAR标记进行辅助抗性选择。本文还对四川小麦分子标记辅助育种的策略进行了讨论     

簇毛麦抗白粉病基因的RAPD及RFLP标记

 分析了来自前苏联簇毛麦及其抗病衍生系的抗白粉病基因对不同生理小种的抗性反应。用120个随机引物对6D/6V代换系Pm930640进行RAPD分析，检测到5个引物OPAN03、OPAI01、OPAL03、OPAD07和OPAG15，分别在大约1 700、700、750、480和580 bp处有区别于小麦亲本的多态性条带。对Chancellor×Pm930640 F2群体进行OPAN03、OPAI01和OPAL03等3个RAPD标记与抗白粉病基因的连锁分析，表明这些标记同簇毛麦的抗白粉病基因是连锁的。对大部分分别含有Pm1－Pm20的已知抗病基因、含有簇毛麦抗病基因及其相关亲本的29个小麦品系进行RAPD标记分析。结果表明，这些标记不仅可以鉴定簇毛麦的抗病基因，而且可以判断其遗传背景。OPAL03750仅出现在含有前苏联簇毛麦6VS染色体的抗病材料中，可作为区别于Pm21的分子标记。RFLP标记的结果也表明两个不同簇毛麦的6VS染色体有明显的多态性。     

Characterization of RAPD Markers, and the RFLP Marker Linked to Powdery Mildew Resistance Gene Derived from Different Accessions of H. villosa

The analysis was carried out on performance of the resistance gene from Haynaldia villosa accession of the former Soviet Union to different isolates of Bluemerie graminis. Polymorphisms were revealed between 6D/6V substitution line Pm930640and its pedigree parents using five RAPD markers of OPAN031700, OPAI017oo, OPAL03750, OPAD07480 and OPAG1558oscreened out from 120 random 10-mers primers. Three RAPD markers of OPAN03, OPAI01 and OPAL03 were linked with the resistance gene by analysis of F2 population of Chancellor×Pm930640. Analysis of 29 wheat lines including part of lines conferring the known genes from Pm1 to Pm20 respectively, lines conferring resistance gene from two H. villosaaccessions and the related wheat parents, were analyzed and the results showed that these markers not only linked to thegene resistant to powdery mildew from H. villosa, but also detected different genetic backgrounds. OPAL03750 can beused as the marker to distinguish the different resistant lines from two H. villosa accessions because it was only observedin the materials from H. villosa of the former Soviet Union. RFLP analysis also showed the polymorphisms between twoH. villosa accessions and their derived resistant lines.     

利用离果山羊草3C染色体诱导簇毛麦2V染色体结构变异

【目的】簇毛麦是普通小麦的一个近缘物种,它具有许多抗病基因,在小麦育种中起重要作用。抗白粉病基因Pm21已被南京农业大学细胞遗传所成功地转移到小麦背景中,并被广泛地用于小麦育种实践。为了进一步转移和利用定位于簇毛麦2V染色体上的有用基因,如抗眼斑病基因、抗条锈基因和护颖颖脊刚毛基因,为小麦育种创造新种质。【方法】通过普通小麦农林26-离果山羊草3C二体异附加系与小麦-簇毛麦2V（2D）二体代换系杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交、染色体构型分析和分子标记分析。【结果】从杂种F２和F３中鉴定出涉及簇毛麦2V结构变异的异染色体系7份,包括纯合缺失系1份（Del 2VS•2VL-）,易位系4份,其中纯合易位2份（初步推断为T3DS•2VL,T2VS•7DL）、小片段易位1份（T6BS•6BL-2VS）和中间插入易位1份（T2VS•2VL-W-2VL）,等臂染色体1份（2VS•2VS）和单端体1份（Mt2VS）。利用可分别追踪2VS 和2VL的分子标记Xwmc25-120和NAU/STSBCD135-1进行PCR分析,进一步证明这7份异染色体系中涉及簇毛麦2V染色体片段。【结论】涉及2V短臂的单端体Mt2VS,等臂染色体2VS•2VS和易位系T2VS•7DL在护颖颖脊上有簇状分布的刚毛,而涉及2V长臂的易位系T3DS•2VL无刚毛,进一步证实簇毛麦护颖颖脊刚毛基因位于2VS。离果山羊草3C染色体可有效诱发簇毛麦2V染色体结构变异。     

Structural Changes of 2V Chromosome of Haynaldia villosa Induced by Gametocidal Chromosome 3C of Aegilops triuncialis

Haynaldia villosa (2n =2X = 14, VV), a relative of wheat, plays important roles in wheat improvement mainly owing to its disease resistance. Powdery mildew resistance gene Pm21 has been successfully transferred into wheat by Cytogenetie Institute, Nanjing Agricultural University, China, and is widely used in the current wheat breeding programs. In this research, our objective is to further transfer and utilize the beneficial genes such as eye-spot resistance, yellow rust resistance, and gene of the tufted bristles on the glume ridge (a remarkable morphology) mapped on 2V of Haynaldia villosa. A disomic addition line with gametocidal chromosome 3C ofAegilops triuncialis added in Norin-26 was crossed to the wheat-H, villosa disomic substitution 2V(2D) and the hybrid F1 was then self-crossed. Chromosome C-banding, genomie in situ hybridization (GISH), and meiotic analysis in combination with molecular markers were applied to detect the chromosome variations derived from hybrids F2 and F3. To date, four translocations including one small segmental translocation T6BS.6BL-2VS, two whole arm translocations (preliminarily designed as T3DS·2VL and T2VS·7DL) and one intercalary translocation T2VS·2VL-W-2VL, one deletion Del. 2VS·2VL-, one monotelosomic Mt2VS, and one iso- chromosome 2VS·2VS line have been developed and characterized. One wheat SSR marker Xwmc25-120 tagging 2VS and one wheat STS marker NAU/STSBCD135-1 (2BL) tagging 2VL were successfully used to confirm the alien chromosome segments involved in the seven lines. The tufted bristles on the glume ridge appeared in lines T2VS·7DL, Mt2VS, 2VS·2VS as well as the parent DS2V(2D), whereas in T3DS·2VL, this trait did not appear. The gene controlling the tufted bristles was located on 2VS. Gametocidal chromosome 3C of Aegilops triuncialis could successfully induce chromosome 2V structural changes.     

抗白粉病小麦-簇毛麦易位系92R149的利用研究

以携带有抗白粉病基因Pm21的小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149为母本、大穗高感白粉病小麦品系忻96-74为父本,通过杂交进行抗病、丰产基因的重组,调查了亲本及F2,F3的几个主要农艺性状,并进行了变异系数分析。结果表明,92R149所特有的抗白粉病和忻96-74的大穗特性可直接传递给后代,且杂种后代的变异极为丰富,可选育出抗白粉病且具大穗的优异单株。     

小麦抗白粉病种质的创新利用

以簇毛麦为抗源,采用杂交与生物技术相结合的方法,将簇毛麦的抗白粉病基因导入小麦,选育出农艺性状较好、抗白粉病的小麦新种质和高产、抗白粉病的小麦新品种。经AFLP分析,确定抗白粉病种质均含有一段簇毛麦的DNA。     

簇毛麦抗白粉病基因的导人及AFLP标记

小麦白粉病是小麦的主要病害之一。研究以簇毛麦为抗源,采用杂交与辐射、组织培养相结合的方法,将簇毛麦的抗白粉病基因导入小麦,选育出高产、抗白粉病的小麦新品种和农艺性状较好、抗白粉病的小麦新种质。经AFLP标记,确定了4个抗白粉病种质均为含有一段簇毛麦DNA的易位系,并得到3个可能与抗性基因紧密连锁的标记和7个连锁不太紧密的标记,为簇毛麦抗白粉病基因的鉴定和利用奠定了基础。     

簇毛麦抗白粉病基因的导入及AFLP标记

小麦白粉病是小麦的主要病害之一。研究以簇毛麦为抗源,采用杂交与辐射、组织培养相结合的方法,将簇毛麦的抗白粉病基因导入小麦,选育出高产、抗白粉病的小麦新品种和农艺性状较好、抗白粉病的小麦新种质。经AFLP标记,确定了4个抗白粉病种质均为含有一段簇毛麦DNA的易位系,并得到3个可能与抗性基因紧密连锁的标记和7个连锁不太紧密的标记,为簇毛麦抗白粉病基因的鉴定和利用奠定了基础。     

具簇毛麦6V染色体小麦抗白粉病NIL培育与抗病遗传特性分析

以小麦-簇毛麦染色体代换系6A/6V为Pm21抗病基因供体,农艺性状优良的京411为轮回亲本,经杂交和连续7代回交、自交后培育了小麦抗白粉病近等基因系(京411♀/6A/6V♂//京4117),白粉病抗性遗传和抗病性检测表明,Pm21呈显性单基因遗传,近等基因系强抗白粉病。     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育(英文)

[Objective] The aim of experiment was to provide a new germplasm for wheat breeding by further using desirable genes in 2V chromosome of Haynaldia villosa.[Method] Through hybridization between common wheat(Triticum aestivum)-Haynaldia villosa disomic substitution line and common wheat Nonglin26-3C chromosome of Aegilops triuncialis disomic addition line,the analysis methods such as chromosome C-banding,genomic in situ hybridization and molecular marker technique were comprehensively applied and combined characters investigation.[Result] The wheat-Haynaldia villosa translocation line(T6BS·6BL-2VS)was selected from hybrid progenies to conduct characters investigation,which found some bristles on glume ridge of T6BS·6BL-2VS.[Conclusion] The translocation line induced by gametocidal chromosome was a small segment translocation line and the gene of bristle on glume ridge of Haynaldia villosa was located between the middle and the terminal of 2VS.     

3个小麦新种质的选育与鉴定

针对目前山西省小麦抗病性差的现状,以携带有抗病基因的小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R137和92R149为亲本,与感病小麦品种忻96-74、矮多1号、黑粒小麦76杂交,进行抗病、丰产、优质和矮秆基因的重组,选育出3个抗病新种质G10,S06和S25,并综合应用农艺性状、细胞学、分子标记等方法对其进行鉴定。结果表明,G10为半矮秆、特大穗,对小麦白粉病和条锈病免疫;S06为矮秆,对白粉病免疫;S25具有5+10优质亚基、紫粒,对白粉病和条锈病免疫。G10,S06和S25是小麦抗病、优质育种的新种质材料。     

高抗白粉病小麦-山羊草新种质TA002的创制和遗传研究

【目的】小麦白粉病是世界范围内对小麦危害最严重的病害之一。培育和推广抗病品种是防治小麦白粉病最经济、有效、安全的途径。偏凸山羊草和柱穗山羊草是普通小麦的近缘物种,蕴藏着丰富的抗病、抗虫、抗逆和优质等优异基因。利用远缘杂交途径,将偏凸山羊草和柱穗山羊草的抗白粉病基因导入普通小麦,培育抗白粉病小麦新种质,为小麦白粉病抗性遗传改良提供新抗源。【方法】通过细胞学分析和结实率调查,明确TA002及其与普通小麦杂种的细胞学稳定性和育性特点。利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰氨凝胶电泳（odium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）及酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（acid polyacrylamide gel electrophoresis,A-PAGE）方法,分析TA002的高分子量麦谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit,HMW-GS）、低分子量麦谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit,LMW-GS）及醇溶蛋白亚基组成;通过白粉病菌分小种接种鉴定,明确TA002对小麦白粉病的抗性及其遗传特点;利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）、多色原位杂交（multicolor genomic in situ hybridization,mc-GISH）、多色荧光原位杂交（multicolor fluorescence in situ hybridization,mc-FISH）及分子标记技术,分析明确TA002的染色体组成特点。【结果】TA002染色体数目为42条,它及其与普通小麦的杂种F₁减数第一次分裂中期细胞（pollen mother cells at metaphase I,PMCs MI）均含有21个二价体,减数第一次分裂后期细胞（pollen mother cells at anaphase I,PMCs AI）中的染色体分离均衡,结实率正常。在成株期,TA002、SDAU18及其双亲偏凸山羊草和柱穗山羊草对白粉病均具有良好抗性,而烟农15对白粉病表现髙感。TA002/辉县红F₁、TA002/铭贤169F₁对白粉病菌种E09表现免疫,F₂单株对E09的抗感分离比例符合3﹕1。种子贮藏蛋白分析结果表明,在TA002的醇溶蛋白和谷蛋白中均含有SDAU18的特有亚基,其醇溶蛋白还含有双亲没有的新型亚基。分别以单芒山羊草和尾状山羊草的基因组总DNA为探针,烟农15的基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行基因组原位杂交,均未检测到杂交信号。同时以不同荧光素标记的乌拉尔图小麦和粗山羊草基因组总DNA为探针,拟斯卑尔脱山羊草基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行mc-GISH,并利用以不同荧光素标记的寡核苷酸pSc119.2和pTa535对TA002的根尖细胞染色体进行mc-FISH,发现TA002具有完整的A、B和D基因组,但其4A、5A、6B、7B和5D染色体在FISH带型上与亲本烟农15的对应染色体具有显著差异。分子标记检测结果表明,TA002含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的遗传物质。【结论】TA002是一个细胞学稳定、农艺性状和育性良好的小麦-山羊草渐渗系,它含有偏凸-柱穗山羊草双二倍体特有的贮藏蛋白亚基及其双亲没有的新亚基,且高抗小麦白粉病,其白粉病抗性受显性单基因控制,该基因可能是来自偏凸山羊草或柱穗山羊草的一个新的白粉病抗性基因。     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育(英文)

[Objective] The aim of experiment was to provide a new germplasm for wheat breeding by further using desirable genes in 2V chromosome of Haynaldia villosa.[Method] Through hybridization between common wheat(Triticum aestivum)-Haynaldia villosa disomic substitution line and common wheat Nonglin26-3C chromosome of Aegilops triuncialis disomic addition line,the analysis methods such as chromosome C-banding,genomic in situ hybridization and molecular marker technique were comprehensively applied and combined characters investigation.[Result] The wheat-Haynaldia villosa translocation line(T6BS·6BL-2VS)was selected from hybrid progenies to conduct characters investigation,which found some bristles on glume ridge of T6BS·6BL-2VS.[Conclusion] The translocation line induced by gametocidal chromosome was a small segment translocation line and the gene of bristle on glume ridge of Haynaldia villosa was located between the middle and the terminal of 2VS.     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育

[目的]为进一步利用簇毛麦2V染色体上的有益基因,为小麦育种提供新种质。[方法]通过普通小麦-簇毛麦2V(2D)二体代换系(DS2V)与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系(DA3C)杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交和分子标记分析,并结合性状调查。[结果]从杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T6BS.6BL-2VS,性状调查发现该易位系植株护颖颖脊上有刚毛。[结论]该易位系为杀配子染色体诱发的小片段易位;簇毛麦护颖颖脊刚毛基因定位于2VS的中部至端部。     

抗白粉病基因Pm8在四川小麦中遗传表达初步研究

用Ｇｉｅｍｓａ－Ｃ带技术鉴定了４８个含１ＲＳ／１ＢＬ染色体的小麦材料，并对其抗白粉病基因Ｐｍ８的遗传表达进行了初步研究。用对Ｐｍ８非毒性的小麦白粉菌系接种这些品系，结果表明：２１个小麦品系１ＲＳ／１ＢＬ染色体上的抗白粉病基因Ｐｍ８未表达，２４个具有Ｐｍ８抗性，３个品系可能含有除Ｐｍ８外的其它基因或组合。我们认为，在四川小麦中的含１ＲＳ／１ＢＬ染色体的品种（系）中Ｐｍ８基因的不表达也是白粉病流行的重要原因，在利用１ＲＳ／１ＢＬ染色体于四川小麦高产育种中应注重其抗病性，并发掘新的抗白粉病资源有重要的现实意义。     

普通小麦-簇毛麦染色体异附加系的细胞学稳定性分析

在根尖细胞染色体计数和N-分带鉴定基础上,通过花粉母细胞(PMC)减数分裂中期Ⅰ(MI)的染色体配对分析对本室育成的5个普通小麦-簇毛麦异附加系进行细胞学稳定性分析。在被测的30个株系121单株中,2n=44,43和42的植株分别占77.7％,14.0％和3.3％。在进行染色体配对分析的15个二体异附加系植株中,有8株平均每个PMC的二价体数超过21.6个,单价体数低于0.5个,没有出现或仅在个别细胞中出现三价体或四价体,在细胞学上已基本稳定。另有半数植株的二价体数虽然也超过21个,但全部是22个二价体的PMC频率相对较低,含有单价体、三价体和四价体的PMC频率相对较高,它们在细胞学上尚不稳定。为保特异附加系的稳定,必须经常进行细胞学稳定性鉴定。     

基于基因特异性标记分析Pm21在中国冬小麦品种（系）中的分布

【目的】来自小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的抗病基因Pm21对小麦白粉病具有持久和广谱抗性,开发该基因的特异性标记,分析其在全国冬麦区中的应用情况,为Pm21的合理布局及分子标记辅助选择育种提供理论依据和技术支撑。【方法】根据已克隆的与Pm21抗性途径紧密相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因Stpk-V的序列（GenBank登录号为HQ864471.1）,提取其蛋白序列并利用Pfam软件分析其保守结构域起止位点,在其保守结构域外设计开发特异序列标记WS-1;构建Pm21载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）的F2群体,以小麦白粉病菌E09对该群体每个单株进行苗期抗白粉病表型鉴定,同时利用WS-1对F2群体进行分子检测,分析检测表型与抗病表型,以验证WS-1标记的准确性;利用WS-1标记对来自中国不同冬麦区的662份小麦品种（系）进行分子标记检测,分析Pm21在不同麦区小麦品种（系）的分布情况,并将检测到含有Pm21的品种（系）在田间进行抗白粉病鉴定;选取WS-1已检测到及没有检测到Pm21的品种（系）各50份,利用曹爱忠等开发的标记NAU/xibao15902进行PCR扩增,进一步证明WS-1的准确性。【结果】（1）开发的Pm21特异标记WS-1为显性标记,含Pm21的小麦材料在8%非变性聚丙烯酰胺凝胶中扩增出一条大小为949 bp的片段,而不含该基因的小麦材料中无该片段。（2）在包含377个株系的F2群体中,286个单株为抗病,91个单株为感病,抗感比符合3﹕1的分离比例,表明在该群体中Pm21表现为显性单基因,WS-1对F2群体的每个株系的检测结果与抗/感表型完全一致。（3）供试的662份小麦材料中,49份携带Pm21,平均分布频率为7.4%,其中,西南冬麦区中检测到33份,占该区参鉴品种（系）数的34.4%,而北部冬麦区、黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区,分别检测到4份、9份和3份,各占该区参鉴品种（系）数的5.3%、3.1%和1.5%。【结论】开发的Pm21特异性标记WS-1可以作为该基因的检测标记,也可应用到今后的基因聚合育种中;该基因在不同麦区分布相差很大,其中,西南冬麦区四川、贵州省的小麦品种（系）中Pm21使用频率过高,有促进病原菌定向选择的风险,在当前小麦育种中应给以重视。     

利用近缘种属创造小麦抗白粉病新种质（2）八倍体小簇麦与普通小麦杂交导入抗病基因

应用八倍体小麦－簇毛麦和普通小麦杂交、回交，试图将其抗白粉病基因导入普通小麦。通过细胞学分析和染色体分带分析证明双二倍体小簇麦含有５６条染色体，其染色体组为ＡＡＢＢＤＤＶＶ，其与普通小麦的杂种Ｆ＿１代减数分裂的中期Ｉ二价体数目常少于２１对，单价体数目常多于７个，并出现三价体、四价体和少量五价体。应用生物素标记的簇毛麦总ＤＮＡ探针对小簇麦杂种进行染色体原位杂交，能够清楚检测出簇毛麦的染色体，双二倍体小簇麦含有１４条簇毛麦染色体，９４００９—５—４含有Ｖ＿２，Ｖ＿３和Ｖ＿４３条簇毛麦染色体，９４００９－５－９含有１条簇毛麦的Ｖ＿６染色体。目前已选育了优良抗病品系，经温室和田间人工接种鉴定，表现高抗小产白粉病。