在小麦-Ae．speltoides易位系中控制普通小麦白粉病抗性基因Pm32的染色体定位

由Blumeria graminis(DC．)E．O．Speer f．sp．tritici引起的普通小麦的白粉病是寒冷和海洋性气候地区破坏性极强的病害。培育抗性品种是消除使用杀真菌剂且使病害造成的作物损失降至最低的一种有效方法。到目前为止，已经在普通小麦的31个基因位点上描述了控制白粉病的抗性基因(Pm基因)。对     

小麦抗白粉病基因Pm5e的SSR标记研究

小麦白粉病是由小麦白粉菌（Erysiphe gramini f.sp．fritici）引起的真菌性病害。冬小麦品种复壮30中含有一个单隐性抗白粉病基因,即Pm5e。该基因对我国流行的白粉病小种表现为高抗或免疫。本研究以含抗白粉病基因的复壮30、感病品种Chancellor为材料构建F2分离群体,利用分离群体分组分析法（bulked segregant analysis,BSA）对该抗白粉病基因进行了SSR标记分析。在已定位在7B染色体上的56对SSR引物中,8对引物能在亲本间稳定的揭示多态性差异,3个引物Xwmc364、Xbarc065和Xwmc517在抗、感亲本,抗、感池间均表现多态性差异,F2分离群体的验证结果表明标记Xwmc364175、Xbarc06590和Xwmc517200与抗病基因连锁,遗传距离分别为4．9cM、5．1cM和18．5cM。其中标记Xwmc364175和Xbarc06590与抗病基因连锁紧密,在对Pm5e的标记辅助选择（marker-assisted selection,MAS）中具有重要利用价值。     

小麦白粉病新抗源——基因Pm21

利用C-分带技术,从(扬麦4号或扬麦5号×6V代换系)F_2或M_3代选择的100个抗白粉病单株中,鉴定出17株涉及6VS/6AL易位。易位断点靠近着丝粒。易位系在MI平均每个PMC有0.00—0.80Ⅰ和20.69—21.00Ⅱ,易位染色体在中期Ⅰ基本配对成环状二价体,在细胞学上已稳定。不同小种不同菌系的白粉病鉴定表明,易位系在苗期和成株期均表现对白粉病免疫。在簇毛麦6VS上的抗白粉病基因不同于现有抗性基因,根据McIntosh的建议已将该基因定名为Pm21,并被收录于第八届IWGS小麦基因目录中。     

小麦抗白粉病基因Pm21分子标记辅助选择的应用

白粉病是威胁我国小麦生产最主要的病害之一。筛选和培育抗病品种是防治小麦白粉病的一条安全有效途径。Pm21是目前最有效的抗白粉病主效基因之一,加快其在小麦育种中的应用,对我国小麦生产具有重要的意义。本研究目的在于将普通小麦——簇毛麦易位系92R137中的抗白粉病基因Pm21导入农艺性状好、产量较高、较易感白粉病的农大系列小麦品种中。在92R137与农大系列小麦品种回交一代利用Pm21的SCAR1265标记进行检测,筛选出含有抗白粉病基因Pm21的单株,进行辅助育种应用的研究,经两次回交和两次标记辅助选择,从农大3291/92R137//农大32912组合后代中选出具有Pm21基因且产量性状好的品系13个,从农大3214/92R137//农大32142组合选出9个,从农大3213/92R137//农大32132组合选出35个,从农大3197/92R137//农大31972组合选出8个,从农大3383/92R137//农大33832组合选出15个,从农大3308/92R137//农大33082组合选出2个共计82个进入初步产量鉴定,根据初步产量结果和农艺性状表现选出9个优系参加2005年秋播产量试验。     

小麦品种汶农14抗白粉病基因的染色体定位

汶农14是近年山东省和国家审定一个半冬性小麦品种。采用来自不同地区的52个小麦白粉菌菌株对汶农14进行抗性鉴定,并利用分子标记分析定位了其抗白粉病基因。汶农14对43个菌株(82.7%)表现抗性反应型,对9个菌株表现感病反应型。这些菌株对汶农14的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但汶农14对11个菌株的反应与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。此外,利用26个菌株的鉴定结果表明,汶农14与携带Pm46的Tabasco相比,与3个菌株的反应型表现不同。汶农14在成株期对白粉病混合菌株表现高抗。利用汶农14×邯4564的F₂和F_2:3群体进行遗传分析,发现汶农14对E09菌株的抗性受1对显性基因控制,暂命名为PmW14。分子标记分析显示,PmW14与Xcfd8、Xcfd81和SCAR203连锁,遗传距离分别为7.5、1.8和7.7 cM。由于这些分子标记被定位于小麦5DS染色体的5DS-1-0-0.63区间,且与Pm2基因紧密连锁,因此推测,PmW14可能与Pm2位于相同的基因座。     

普通小麦品种Brock抗白粉病基因分子标记定位

为明确利用Brock转育成的小麦抗白粉病品系3B529(京411*7//农大015/Brock, F₆)抗性的遗传基础,将高感白粉病小麦品系薛早和3B529杂交,获得F₁代、F₂分离群体和F_2:3家系。抗病性鉴定和遗传分析结果表明,3B529对E09小种的抗性受1对显性基因控制,暂被定名为MlBrock。利用BSA和分子标记分析,获得了与MlBrock连锁的3个SSR标记Xcfd81、Xcfd78、Xgwm159和2个SCAR标记SCAR203和SCAR112,根据SSR和SCAR标记在中国春缺体四体、双端体和缺失系的定位结果,将MlBrock定位在小麦染色体臂5DS Bin 0~0.63区间上。MlBrock与Xcfd81和SCAR203共分离,与SCAR112的遗传距离为0.5 cM。这些分子标记的建立有利于今后Brock抗白粉病基因分子标记辅助选择和基因聚合。综合抗白粉病基因MlBrock的染色体定位和抗谱分析结果,推测MlBrock很可能是Pm2基因。     

Pm52——小麦品种良星99抗白粉病基因的有效性

良星99是黄淮冬麦区和北部冬麦区推广的抗白粉病冬小麦品种,其抗白粉病基因位于2BL染色体,已被命名为Pm52。利用来自不同小麦生产区的123个小麦白粉菌菌株进行抗性鉴定,良星99可抗80%的菌株。2012-2016年连续5个生长季抗性鉴定中,良星99在成株期对接种的白粉菌混合菌株都表现免疫或高抗。采用Pm52基因紧密连锁分子标记Xgwm120和27个菌株对10个利用良星99培育的品系进行分子检测和抗性分析发现,衡4568、邯农2312、中信麦99和DH51302可能携带Pm52基因,而郑麦369和冀麦729的白粉病抗性基因可能与Pm52不同。石U09-4366、XR4429、衡10-5039和农大3486苗期和成株期都表现感病,不含Pm52基因。这些品种的成株期抗性反应与苗期的抗性反应一致。本研究的结果有利于良星99的抗白粉病基因Pm52在育种和生产上的有效利用。     

与小麦抗白粉病基因Pm48紧密连锁分子标记的开发

Pm48为本实验室鉴定的一个抗白粉病新基因。为精细定位该基因,利用混池ddRAD测序鉴定了81个与该基因关联的序列,开发了STS标记Xmp931,转化了CAPS标记Xmp928、Xmp930和Xmp936;同时,利用粗山羊草基因组序列开发了71个基因组SSR标记,定位了其中的Xmp1089和Xmp1112。在115个宁糯麦1号′Tabasco衍生的F2:3家系中,Xmp928与目的基因共分离,Xmp1112位于近着丝粒方向处距抗病基因3.1 c M。在671个纯合感病家系中,标记Xmp928仍与目的基因共分离。利用3个中国春5DS缺失系,最终将Pm48定位在小麦5DS上0.63–0.67的臂区段中。     

中国小麦品种对白粉病的抗性反应与抗病基因检测

利用来自不同生态区的8个白粉菌菌株对20世纪80年代以来国家审定(认定)品种、近期参加国家区域试验的品系和核心种质等小麦材料进行抗病性评价,同时利用与Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测了相关抗病基因的存在。在148个国家审定品种中有16.9%的品种能够抗多个菌株,其中大多是近10年选育的品种。不同年代审定的品种中感病品种的频率均超过50%。各个小麦生产区抗病品种的频率高低与该地区白粉病的严重性和育种的关注程度有一定关系。在1 160份小麦核心种质中抗E09菌株的地方品种和育成品种的比例只有3.4%和4.2%。西南冬麦区和新疆冬麦区入选的品种抗病频率较高,华南冬麦区、东北春麦区和北方春麦区没有发现抗E09菌株的品种。多菌株鉴定结果表明,263份微核心种质中33.7%的品种表现抗病性,其中大多数品种能够抗1~2个菌株,因此在核心种质的利用中应注意选用抗性强的品种作为轮回亲本,同时有必要构建抗白粉病的应用核心种质,以提高核心种质的利用效果。根据抗病基因分子标记检测结果,我国小麦品种有43.2%含有Pm8基因,该基因在区域试验参试品种中的频率也很高,特别是在黄淮麦区培育的品种中频率仍高达50%;Pm4a和Pm21基因主要出现在长江流域培育的品种中。有些抗性突出的品种可能含有其他抗病基因。     

分子标记辅助选择小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a、Pm21 的聚合体

利用与小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a和Pm21紧密连锁的PCR标记,对含有Pm2、Pm4a和Pm21的小麦品系复合杂交后代经3轮分子标记选择,得到了一批聚合有Pm2+Pm4a+Pm21 3个基因的抗病植株,以及若干株Pm2+Pm21、Pm4a+Pm21和Pm2+Pm4a 2个基因聚合的植株。同时,还对中选植株进行抗病性人工接种鉴定。结果表明,含有Pm21的聚合体与Pm21基因单独存在时抗性相当,均对白粉病免疫,聚合体Pm2+Pm4a的抗性好于Pm2或Pm4a单独存在时的抗性。为降低分子标记选择成本,将检测Pm4a和Pm21的2种PCR放在一个反应体系中进行,扩增产物经1次电泳,可同时检测出Pm4a和Pm21,不同引物之间没有明显交叉扩增现象。     

Inheritance of the Powdery Mildew Resistance Gene Pm9 in Relation to Pm1 and Pm2 of Wheat

The inheritance of the powdery mildew resistance gene Pm9 originating from the hexaploid spring wheat cultivar ‘Normandie’ was analyzed in relation to Pm1 and Pm2. Two leaf segments of individual P_1?, P_2?, F_1? and F₂-plants of the cross ‘Normandie’ (Pm1, 2, 9) בFederation’ (no known Pm gene) were inoculated separately with two powdery mildew isolates. Using powdery mildew isolate No. 6 virulent for Pm1 and Pm2 but avirulent for Pm9, a 1 resistant (r): 3 susceptible (s) F₂-segregation was found for the Pm9 gene. Using powdery mildew isolate No. 3 virulent for Pm1 and Pm9 but avirulent for Pm2, a 3 (r): 1 (s) F₂-segregation was found for the Pm2 gene. Combining the data of both experiments (leaf segments of identical plants had been used), a 9 (sr): 3 (ss): 3 (rr): 1 (rs) segregation resulted for the F₂ of this cross: therefore, independent inheritance of the genes Pm2 and Pm9 can be concluded. Similarly, the cross ‘Mephisto’ (Pm1, 2, 9) בAmor’ (no known Pm gene) was analyzed. The Pm9 gene again showed a monogenically recessive inheritance, whereas Pm1 showed a monogenically intermediate segregation upon inoculation with powdery mildew isolate No. 9a virulent for Pm2 and Pm9 but avirulent for Pm1. Combining the single gene segregations, linkage between both genes was found among the progenies. A distance of 8.5 cM was calculated. Analyzing a set of spring wheat cultivars with seven defined powdery mildew isolates, the presence of Pm1, Pm2 and Pm9 in these lines was verified; in most cases, Pm1 occurred together with Pm9.     

小麦地方品种小白冬麦抗白粉病基因分子标记

小麦农家品种小白冬麦对小麦白粉病具有良好抗性,对病原菌拥有较广的抗谱,并与其他已知抗白粉病基因的抗谱不同,遗传分析证实小白冬麦的苗期抗性由一个隐性抗白粉病基因控制。为了寻找与小白冬麦所携带抗白粉病基因连锁的分子标记,采用小白冬麦和感病品种Chancellor(CC)正反交组合,在2个F₂群体125和107个单株上进行验证。结果显示,抗白粉病基因mlxbd与引物Xgwm577、Xgwm1267等紧密连锁,通过中国春及其第7部分同源群缺体-四体系,双端体系和缺失系将其定位在7B染色体长臂末端区域(7BL-10,Bin 0.78~1.00), 利用与mlxbd最近的引物Xgwm577扩增23个含有已知抗白粉病基因的小麦品种,检测发现这个引物不能单独用于分子标记辅助选择育种。