小麦抗叶锈基因Lr38的一个新标记

【目的】建立小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38特异的PCR标记。【方法】以Thatcher为对照,以TcLr38和TcLr38×Thatcher F2代单株构建的分离群体为材料,利用TcLr38远缘亲本中间偃麦草特异的SCAR标记引物进行PCR扩增获得单一条带,并以50个小麦抗叶锈近等基因系材料对该标记特异性进行检测,Mapmaker3.0软件计算该标记与Lr38的遗传连锁距离。【结果】中间偃麦草特异的SCAR标记引物在TcLr38中获得单一扩增片段大小为982bp,50个小麦抗叶锈近等基因系检测表明为TcLr38的特有条带,F2代分离群体验证表明为与Lr38共分离的分子标记,命名为Y38SCAR982。【结论】Y38SCAR982可以作为Lr38的分子标记,并证实该基因由中间偃麦草向普通小麦转移的事实。

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的SRAP-SSR(eSSR)分析

小麦抗叶锈基因Lr38在我国高抗叶锈病,直到目前该基因的分子标记开发较少,开发其分子标记对于该基因的研究与利用具有重要意义。利用594对SRAP-SSR(eSSR)引物组合对以Thatcher为背景小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38和Thatcher进行PCR扩增。引物组合ARBI8-Xcwem8R和ARBI2-Xgwm497F在TcLr38中分别扩增出300和400bp多态性条带。利用47个小麦抗叶锈近等基因系进一步检测,引物ARBI8-Xcwem8R仅在TcLr38中扩增出特异条带。经TcLr38×Thatcher F2代分离群体验证,该标记与Lr38遗传距离较远。对该片段克隆测序,片段长度为277bp,BLAST比对与GenBank中所收录序列无相似性,该片段为与Lr38相关的新的序列。

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38抗病相关基因片段的分离

利用差异显示技术,分析小麦TcLr38受小麦叶锈菌诱导的mRNA表达丰度差异,获得了136条差异条带。对136条差异条带进行了回收、重扩增和反向Northern杂交检测,获得一条杂交信号阳性的片段,对该片段进行克隆、测序,该片段长度为425bp。在GenBank中进行Blast比对分析,与普通小麦(Triticum aestivum)同源性较高,并且与小麦抗盐cDNA序列也有较高的同源性;在GrainGenes中进行Blast比对,与小麦的远源亲本粗山羊草(Aegilops tauschii)、栽培一粒小麦(T.monococ-cum)和普通小麦具有较高同源性。利用SegMan软件进行电子克隆延长该片段,未找到与其相符的重叠群。因此确定该片段为TcLr38的cDNA片段,并初步推测该片段可能为一小麦抗病相关基因片段。

小麦抗叶锈病基因Lr38的RGA分析初报

小麦抗叶锈病基因Lr38位于中间偃麦草 (Agropyron intermedium)第7组的一条染色体上,是抗性很强的基因,国内外至今尚未发现对 Lr38有毒性的菌株,是一个应用潜力很大的抗病基因。通过对目前已克隆的抗病基因结构分析,大部分抗病基因存在一些保守区域,利用保守域序列设计简并引物,PCR扩增抗病基因相似序列(Re- sistance gene analogs,RGA),来进行抗病基因克隆是一条很好的途径。本研究根据已克隆基因的蛋白激酶类保守序列设计简并引物RAF3和RAR4,对TcLr38及感病亲本Thatcher进行PCR扩增,旨在明确与小麦抗叶锈病基因Lr38相关的蛋白激酶,为克隆Lr38奠定基础。

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的cDNA-AFLP分析

【目的】分析经叶锈菌诱导小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的基因表达情况,寻找与抗病基因表达相关的片段。【方法】应用cDNA-AFLP技术从mRNA表达水平研究TcLr38和感病对照Thatcher与小麦叶锈菌05-22-65(THTS)互作时基因表达的差异。【结果】76对引物组合检测到约3800条条带,平均每一对选择性引物可以获得50条条带,其中28对能够在小麦近等基因系TcLr38和感病对照Thatcher之间扩增出特异性条带。多态性条带划分为8种类型,其中3种类型可能与抗病基因相关。最终得到95条小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的特异性表达的转录衍生片段(TDF),其中19条差异TDFs只在接种叶锈菌的TcLr38中出现,为上调表达,而8条差异TDFs为下调表达。对可能与抗病相关的特异TDFs中的21条片段进行序列测定与分析,经BLASTx比较,17个TDFs所推导的蛋白质序列在数据库中找到其所对应的同源序列,15个TDFs为已知功能的基因。【结论】通过对功能已知的基因分析,推测决定蛋白激酶C、ATP结合蛋白、类受体激酶、信号传导组氨酸激酶(HPK)、肽酶家族M23、Dnak抑制蛋白DksA、甲硫氨酸tRNA合成酶、RanGTP酶激活蛋白1、烯酰辅酶A水合酶的TDFs可能与抗病或防御过程相关。

小麦抗叶锈病中间材料的Lr24、Lr38分子标记辅助选择

为加速小麦抗叶锈优质品种的培育,利用Lr24、Lr38的分子标记对优质品种豫麦34、中优9507和高抗叶锈品系1R17的杂交F3:4代的优质材料进行了目的基因的鉴定。结果从150份杂交后代F3:4中筛选出了70份聚合Lr24和Lr38的高抗优质材料,其余80份材料表型为抗叶锈病,但不含Lr24和Lr38或仅含二者之一。本研究避免了小麦抗叶锈病育种的盲目性,提高了抗叶锈基因选择的准确度。

122份小麦品种(系)抗叶锈病基因Lr26、Lr34、Lr38分子标记检测

运用抗叶锈病基因Lr26、Lr34、Lr38的特异性分子标记,对122份小麦品种(系)进行了检测,以明确各品种(系)的抗叶锈性。结果表明:122份供试材料中,含有Lr26的有33个,含有Lr34的有3个,含有Lr38的有37个;同时含有Lr26和Lr38的有30个,同时含有Lr26、Lr34和Lr38的有3个。本研究结果可为小麦的抗叶锈育种提供理论参考。

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。

CIMMYT 273个小麦品种抗病基因Lr34/Yr18/Pm38的分子标记检测

【目的】明确CIMMYT观察圃273个小麦品种(系)在慢病基因Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型及其对条锈病、叶锈病和白粉病的抗性,进一步验证抗病基因功能标记的有效性。【方法】利用Lr34/Yr18/Pm38紧密连锁的STS标记csLV34和基于该基因第11外显子(exon11)等位变异开发的5对功能标记cssfr1-cssfr5检测新引进的273个CIMMYT小麦品种(系),同时在成都和北京分别对其进行田间条锈病和白粉病的抗性鉴定,并结合CIMMYT的田间条锈病和叶锈病抗性鉴定结果进行分析。【结果】STS标记csLV34与5对功能标记cssfr1-cssfr5检测结果的一致性为96.7%;在273份CIMMYT材料中有43份材料含有Lr34/Yr18/Pm38,在不同地点对条锈病、叶锈病和白粉病具有不同程度的抗病性。【结论】功能标记cssfr1-cssfr5可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点exon11中的等位变异,cssfr3、cssfr4、cssfr5可用于含有Lr34/Yr18/Pm38材料杂交后代的分子标记辅助选择。

黄淮麦区小麦品种Lr37-Yr17-Sr38基因簇的分子检测

【目的】在分子水平上评价黄淮麦区小麦品种中抗病基因簇Lr37-Yr17-Sr38的存在状况,为培育抗病新品种及抗病品种合理布局提供材料和依据。【方法】利用N基因组特异标记和CAPS标记,结合品种系谱对黄淮麦区126个小麦品种(系)进行分析。【结果】12个小麦品种(系)(兰考906、郑2062、西农739、陕872、小偃216、陕538、陕515、大唐991、户麦928、0020-332、2871和378)中含有Lr37-Yr17-Sr38。【结论】Lr37-Yr17-Sr38在黄淮麦区小麦中有一定分布,初步推测兰考906可能是我国小麦品种中Lr37-Yr17-Sr38抗源的主要传播途径之一。

株高、粒重及抗病相关基因在不同国家小麦品种中的分布

利用分子标记对来自21个国家的745份小麦品种的株高(Rht-B1b和Rht-D1b)、粒重相关基因(TaCwi-A1a和Hap-6A-A)和Lr34/Yr18/Pm38基因进行检测。结果表明:(1)在745份品种中,42.1%和28.7%的材料分别携带Rht-B1b和Rht-D1b等位变异,分布频率在不同国家差异很大。一般来说,来自同一个国家的材料主要携带矮秆基因Rht-B1b或Rht-D1b之一,只有意大利和澳大利亚这两种矮秆基因的频率均较高,而高纬度地区如加拿大和俄罗斯等对株高要求不严,矮秆基因分布频率很低;(2)78.4%的材料携带TaCwi-A1a等位变异,除日本(50.0%)、德国(45.3%)和智利(48.8%)外,其他国家材料中TaCwi-A1a分布频率均很高。29.3%的材料在TaGW2-6A位点携带Hap-6A-A等位变异,主要分布在春性和弱冬性小麦品种中,而冬性和强冬性品种中Hap-6A-G分布较为广泛;(3)22.1%的材料携带Lr34/Yr18/Pm38,美国(18.5%)、乌克兰(28.6%)、俄罗斯(26.1%)、伊朗(20.0%)、土耳其(34.8%)、匈牙利(50.0%)、保加利亚(38.9%)、罗马尼亚(87.0%)、日本(80.0%)、加拿大(34.6%)和澳大利亚(44.6%)分布频率较高;(4)TaCwi-A1的分子标记CWI21和CWI22能很好区分等位变异TaCwi-A1a和TaCwi-A1b,TaGW2-6A的CAPS标记能很好区分Hap-6A-A和Hap-6A-G,准确性高、重复性好,可作为千粒重选择的有效标记。

部分小麦材料及黄淮南片区试品种Lr34/Yr18/Pm38基因型检测

为了给我国小麦慢病性品种的选育提供材料和依据,用最新开发的STS标记Cssfr5对部分小麦材料的Lr34/Yr18/Pm38基因型进行了检测,结果表明,147份小麦材料中仅有8个品种携带这些抗病基因,占供试材料的5.4%。表明在我国小麦抗病育种工作中,Lr34/Yr18/Pm38慢病性基因的利用未受到足够重视,在抗病育种中具有很大的发展空间。本研究筛选的慢病性材料可用于培育具持久抗病性的小麦品种。

168份小麦不同病害抗性材料白粉病抗性鉴定及其Lr34/Yr18/Pm38位点的分子检测

为了发掘更多的小麦白粉病抗性种质资源,对收集到的168份小麦不同病害抗性材料进行了白粉病苗期和成株期抗性鉴定,并利用STS标记csLV34以及功能标记cssfr3、cssfr4、cssfr5和Yr18E11a对其Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型进行检测。结果表明,在168份小麦种质中,共鉴定出41份白粉病苗期抗性品种(系)以及96份慢白粉病品种(系)。功能标记cssfr3和cssfr4可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点第11外显子中的等位变异,而功能标记cssfr5和Yr18E11a在检测时存在小频率的错判。在96份慢白粉病材料中,有24份材料携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型,这些材料在2个年份下的白粉病田间MDS均低于不携带Lr34/Yr18/Pm38的等位变异类型的材料。

法国小麦种质VPM抗性系统的分子标记检测

为了从引进的法国小麦种质中筛选出含有Lr37-Yr17-Sr38基因簇和Pch1基因的种质材料,本研究利用标记引物VENTRIUP-LN2和标记引物XustSSR2001-7DL分别对118份法国小麦种质进行了分子检测,从中筛选出了8份含有Lr37-Yr17-Sr38基因簇的种质和5份含有Pch1基因的种质材料,其中‘NSA98-1417’这一材料同时含有Lr37-Yr17-Sr38基因簇和Pch1基因。这些材料的检出为实现VPM抗性系统向国内小麦种质的转入奠定了材料基础。

锈病抗性基因Lr37-Yr17-Sr38聚积的PCR检测及其在培育硬粒红皮春小麦等基因系中的应用

具有与A、B和D基因组有关的基因组的二倍体物种提供了一个能用于增加小麦遗传多样性性状的基因库。栽培小麦的基因库已大量利用，因此在六倍体种质中寻找新的抗性基因变得更加困难。为了采用新的抗性基因来防御不同病原群体的不断演变，减少小麦生产过程中杀菌剂的使用，小麦野生亲缘种能用作病害抗性资源。

“小麦慢病性基因Lr34/Yr18/Pm38分子检测和抗性鉴定”项目顺利通过成果评价

2017年12月8日,宁夏科技咨询评估中心组织会议,邀请有关专家对宁夏农林科学院农作物研究所执行的宁夏农林科学院科技先导资金项目＂小麦慢病性基因Lr34/Yr18/Pm38分子检测和抗性鉴定＂进行了成果评价。来自宁夏大学、北方民族大学的5位专家通过听取汇报、审阅资料、质询和评议后,一致同意该项目通过宁夏回族自治区科技成果评价,并建议进行成果登记。