中国小麦主栽品种抗条锈性评价与基因分析

为给全国小麦条锈病大区流行的预测预报和综合防控提供数据支持,在陕西杨凌设置当前流行小种CYR32和CYR33的混合病圃,在甘肃天水设置自然发病圃,对74个主栽小麦品种进行连续两年成株期抗病性鉴定,同时对其进行苗期室内分小种(CYR32和CYR33)和田间自然发病状态下的鉴定;分别选用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等7个已知抗条锈病基因的分子标记进行基因检测。抗病鉴定结果显示,参试的74个小麦主栽品种中,无全生育期抗病品种,4个成株期抗病品种,10个在杨凌成株期抗病的品种在天水自然小种圃中有不同程度的感病;分子检测结果显示,参试小麦品种中24个品种含Yr9,4个品种带有Yr17,5个品种带有Yr26,未发现含Yr5、Yr10、Yr15和Yr18的小麦品种。这一结果表明,当前我国大面积种植的小麦品种抗条锈病水平整体较低,且抗病基因较单一,存在小麦条锈病在条件适宜时大面积流行的风险,必须进一步加强病害预警预报。     

小麦-条锈菌互作过程中TaRLK3D.2功能初步研究

小麦条锈病是由小麦条锈菌引起的气传性真菌病害,在全球小麦种植区广泛发生,严重威胁小麦的安全生产。充分利用寄主抗病性是防治条锈病最经济的方法。富含亮氨酸重复类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase, LRR-RLK)作为RLK家族最大分支的模式识别受体,在防御病菌入侵方面发挥重要作用。本研究系统鉴定了小麦LRR-RLKs家族成员,从小麦与条锈菌互作的转录组数据库中筛选出了43个显著差异表达的LRR-RLKs,最后选取了在亲和与非亲和互作过程中都显著上调表达的TaRLK3D.2为对象,利用实时定量PCR、亚细胞定位及大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默初步研究了该基因在小麦与条锈菌互作过程中的功能。结果表明TaRLK3D.2定位于植物细胞膜,瞬时沉默TaRLK3.2后,条锈菌侵染严重度显著下降,生长发育变慢。作为典型的LRR-RLKs家族成员,TaRLK3D.2在小麦条锈菌侵染过程中可能行使感病功能。本研究初步明确了该基因的功能,以该基因为靶标通过基因编辑或诱变获取稳定的功能缺失突变体可创制持久抗条锈病材料,为生产服务。     

成株期小麦对荻草谷网蚜的田间抗蚜性和耐蚜性评价

为拓展和获取对荻草谷网蚜Sitobion miscanthi表现稳定的小麦抗源,以我国146个小麦品种（系）为材料,利用2020年麦田蚜虫发生严重的机会,采用有蚜株蚜害级别计算抗蚜指数,采用耐蚜值（调查株蚜害级别/千粒重损失率）计算耐蚜指数,以此评估小麦的抗蚜性水平和耐蚜性水平;2022年利用人工辅助接蚜的方法对2020年表现稳定的部分小麦品种（系）的评估结果进行验证。结果显示,在自然感蚜条件下2个试验点6次调查中仅山农116、泉麦31和濮麦116表现稳定的抗蚜性,在人工接蚜时仅郑麦132表现稳定的抗蚜性;中育1220、泰禾麦2号和瑞华1408在自然感蚜时蚜量较低,千粒重损失率低于5.00%,人工接蚜亦表现良好的耐蚜性,表明其兼具耐蚜性和一定的抗蚜性;泰麦601、瑞华592、轮选166和中农麦4007在自然感蚜的高蚜量情况下和人工辅助接蚜时均能保持较低的千粒重损失率（小于15.00%）,表明成株期小麦的抗蚜性减弱是一种普遍现象,耐蚜性是比抗蚜性更稳定的遗传特征。     

农杆菌介导短柄草遗传转化体系的建立

为了探索短柄草的遗传转化体系,以二倍体短柄草ABR 6为受体材料,通过对诱导培养基类型、潮霉素筛选浓度和根癌农杆菌侵染浓度等参数的优化,建立了农杆菌介导短柄草遗传转化体系。结果表明,来源于未成熟胚的胚性愈伤组织在LS培养基上诱导率最高,达76.27%,最佳Hpt筛选浓度为40 mg·L^-1,最佳农杆菌侵染浓度为OD₆₀₀=0.6,在此条件下ABR 6的转化效率可达5%;通过PCR检测12株抗性植株,发现7株能扩增出Hpt基因（845 bp）条带;通过荧光显微镜观察转基因植株叶片,发现绿色荧光蛋白的表达,进一步证实了转基因植株的可靠性。     

小麦‘西农291’成株期抗条锈病遗传分析

为明确‘西农291’抗条锈性的遗传基础。对‘西农291’在温室和田间进行多个小麦条锈菌小种的抗条锈鉴定;采用常规杂交方法,将‘西农291’分别与感病品种‘铭贤169’与AvS杂交,构建其F1、F2遗传群体,用小麦条锈菌小种CYR32进行温室抗条锈性鉴定、混合小种（CYR32:CYR33≈1:1）进行田间抗条锈性鉴定。结果表明,在温室条件下,‘西农291’在苗期对条锈菌CYR32与CYR33表现高度感病、成株期对CYR32、CYR33、Su11-4及Su11-7表现高度抗条锈性;田间混合小种接种诱发发病（陕西杨凌）和自然发病（甘肃天水）抗条锈性鉴定均表明‘西农291’在成株期高度抗条锈病。群体抗条锈性鉴定结果表明‘西农291’与感病品种铭贤169和AvS杂交的F2群体的抗:感分离比例均符合3R:1S的理论比例。以上结果说明‘西农291’具有非小种专化性的、广谱抗性的成株期抗条锈性;对CYR32的成株抗条锈性受1对显性基因控制。     

甘蓝型油菜花茎高效再生体系研究

研究了甘蓝型油菜花茎外植体高效诱导不定芽的再生体系,结果表明：以含有2,4-D（0.5~1.0mg/L）的培养基对外植体进行预培养,以及在分化培养基中加入AgNO3（2~6mg/L）,可显著降低外植体褐化坏死的频率,提高了不定芽的发生频率及其再生能力;6BA（2.5 mg/L）与NAA（0.1mg/L）配合使用有利于提高不定芽发生频率;再生的不定芽90%可长根     

一粒小麦与葡萄牙野燕麦远缘杂交后代抗条锈病鉴定及抗性株系的筛选

为了开拓小麦抗条锈病基因资源,利用中国流行的小麦条锈菌生理小种CYR23、CYR25、CYR27、CYR29、CYR31、CYR32和水源11致病型Su-11-4、Su-11-7和Su-11-14,对一粒小麦(T.monococ- cum)与葡萄牙野燕麦(Avena fatua L.)杂交后代(简称"一粒葡")进行成株期和苗期抗病性鉴定,分离筛选出8个抗性稳定的株系:YLP-7、 YLP-1-1、 YLP-1-6、YLP-9-3、 YLP-9-8、 YLP-15-1、 YLP-15-4 和 YLP-16-4,这些抗性株系对所有参试条锈菌小种都表现为免疫或近免疫,表明"一粒葡"材料具有较强的条锈病抗性,可作为抗源用于小麦抗病育种.     

持久抗病基因Yr18在中国小麦抗条锈育种中的应用

持久抗病基因Lr34/Yr18/pm38赋予小麦对叶锈、条锈和白粉的广谱抗性。为明确该基因在我国的分布及应用状况,对495份生产小麦品种或高代系和30份小麦核心种质进行了抗病鉴定,并以该基因特异性标记cssfr3和cssfr5对Lr34/Yr18/pm38位点进行精确检测。结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在成株期对我国所有小种都表现中度抗病。分子检测结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在生产品种和高代品系中比例很低,只有2.02%;而在核心种质中的比例却很高,达到13.3%。这表明,这一基因位点曾在我国广泛应用,但在随后的育种过程中逐步丢失。     

小麦新抗源Centrum抗条锈性特征及遗传分析

为了明确小麦种质Centrum的抗条锈性特征及抗性遗传规律,分别在杨凌和天水两地对其进行成株期抗条锈性评价,并以CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4、Su11-5、Su11-7、CH42等8个条锈菌生理小种对其进行苗期抗谱分析,以CYR29和CYR32对Centrum与感病亲本Avocet S构建的BC1、F2和F3群体进行苗期抗条锈病遗传分析。结果表明,Centrum在杨凌混合小种圃和天水自然诱发圃成株期均为免疫反应,苗期对所有参试小种均表现为免疫或近免疫;抗病遗传分析表明Centrum对CYR29和CYR32的抗性分别由同一对显性基因控制。     

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。