蚕豆叶片气孔及其抗锈病性研究

对H2 771,8833- 4,H3130等 15个蚕豆品种进行了抗锈病性鉴定 ,并观察比较了这些品种 1～ 3台叶上、下表皮气孔密度和开启度及其与抗锈病性的相关变化情况。结果表明 :蚕豆叶片气孔密度下表皮明显高于上表皮 ;下表皮气孔密度第 3台叶明显高于第 1、第 2台叶并且气孔密度与开启度呈极显著负相关。品种的抗锈病性随下表皮气孔密度的增加抗性减弱。

四川小麦新品种的条锈病抗性基因分布

条锈病是四川小麦重要病害。为了解四川近年来审定小麦品种的条锈病抗性水平和抗病基因利用情况,对2017年以来审定的63个小麦新品种进行条锈病抗性鉴定,利用抗病基因Yr5、Yr7、Yr15、Yr18、Yr27、Yr28、Yr36、Yr46、YrU1、YrSP的功能标记和Yr17、Yr26、Yr29的紧密连锁标记进行检测。结果表明,57个品种在苗期对条锈菌小种CYR34的抗性水平达到中抗以上(IT=0~6)。所有品种的田间成株期抗性均达到中抗及以上(IT=1~4)。未检测到Yr5、Yr27、Yr46和YrU1的功能位点,其余9个基因均存在于四川小麦品种中。Yr7、Yr17、Yr26和Yr29在供试品种的分布频率超过50%。综上所述,四川小麦新品种条锈病抗性水平整体较高,条锈病抗性基因丰富;小麦祖先物种抗条锈病基因Yr15、Yr28和Yr36已成功应用于四川小麦育种。

小麦农家种成株期条锈病抗性QTL定位及其育种效应解析

条锈病是世界范围内严重影响小麦产量的重要病害。遗传和育种利用效应不清,加之不良性状连锁累赘是限制绝大多数已发掘小麦条锈病抗性基因在育种及生产中难以广泛应用的关键。前期研究发现,小麦农家种红芒麦子对我国当前小麦生产上流行的主要条锈菌生理小种及致病类群具有稳定的成株期抗性。本研究通过构建Avocet S×红芒麦子F1及F2和F2:3家系,利用分离群体分组分析法(bulked segregation analysis, BSA)并结合小麦55K SNP芯片及外显子测序技术,在7A和7D染色体上鉴定到2个来自红芒麦子的成株期条锈病抗性主效QTL(QYr.HM-7AL和QYr.HM-7DS),分别解释了11.64%~15.25%和24.33%~40.58%的表型变异。标记连锁分析、遗传和物理图谱综合分析发现,QYr.HM-7DS与已知成株期条锈病抗性基因Yr18呈高度共线性,表明该位点抗性效应来源于Yr18;而QYr.HM-7AL是一个控制小麦成株期条锈病抗性潜在新位点,并进一步开发了可用于跟踪选择该位点的KASP(kompetitive allele-specific PCR,竞争性等位基因特异性PCR)分子标记。利用绵麦1618×红芒麦子BC_1F_2遗传改良群体对来自红芒麦子成株期条锈病抗性主效QTL遗传效应及其与产量相关性状协同改良效应进行解析。结果发现,在绵麦1618遗传背景下,Yr18和QYr.HM-7AL的转育或聚合可显著降低条锈病危害,且对小麦穗长和分蘖数呈正向效应。上述研究结果表明,在小麦产量育种中可利用农家种红芒麦子进行成株期条锈病遗传改良。

220份四川小麦条锈病抗性鉴定与评价

【目的】了解四川小麦条锈病抗性水平及抗性基因本底,为实现小麦生产抗性多基因布局、可持续利用抗病基因提供依据。【方法】利用条锈病流行生理小种对220份四川小麦进行条锈病抗性表型鉴定并结合已知Yr基因进行分子检测。【结果】29份育成品种和27份农家种对CYR34表现苗期抗性;40份农家种和53份育成品种表现出稳定成株期抗性。2、35、66、72、37和20份种质分别携带Yr10、Yr17、Yr18、Yr24/26、Yr41和Yr48;41份种质携带2个及以上Yr基因。【结论】四川农家种对我国优势条锈菌具有较高比例抗性;农家种以携带Yr18为主,育成品种主要携带Yr17、Yr24/26和Yr41;推测4个具有全生育期抗性的育成种质可能携带其他已知或未知Yr基因或组合,可供进一步Yr基因遗传解析和育种利用。

小麦种质抗条锈病鉴定与分析

为了解贵州小麦条锈病抗性水平及抗性基因本底,本试验利用条锈病流行生理小种对274份小麦种质进行条锈病抗性表型鉴定,并结合已知Yr家族基因进行分子检测。结果表明,156份小麦种质田间表现出稳定成株期抗性,分子检测出Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29、Yr30、Yr65、Yr67、Yr78和Yr81等基因所在材料份数依次为2份、37份、53份、4份、49份、23份、91份、40份、15份、38份、15份、106份和145份,176份种质携带2个及以上Yr家族基因。材料中含有的基因数越多,对应群体材料的感病率下降。Yr5、Yr15、Yr17、Yr65和Yr78等基因与田间抗性相关性较明显,应充分利用生产上仍保持良好抗性的基因Yr5和Yr15。抗性基因Yr81在表达上可能与其他基因存在上位效应,在考虑上位效应、基因型与环境互作影响抗性表达和抗性基因相关的生理成本等问题的基础上,积极开展抗性基因的聚合育种工作,并充分利用现代生物技术手段快速培育具有持久抗性且农艺性状优良的小麦新品种,有效控制小麦条锈病大流行。

中国野生鸭茅种质资源锈病抗性研究

鸭茅是一种著名的温带牧草,容易感染锈病。本研究从植株感病率、感病严重度、病情指数和反应指数4方面对国内37份鸭茅种质资源(野生资源35份)进行锈病的病情调查及抗病性研究。研究初步揭示了鸭茅锈病的发病规律,研究结果显示02-106、02-107、90-130、02-115等4份材料对鸭茅锈病具有较好抗性,可作为育种材料进一步深入研究。

小麦-中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究

应用缺体回交法 ,以阿勃缺体为母本 ,中 4为父本 ,培育出小偃麦二体异附加系 7个 ,其中 St3、St5、St7对目前流行条锈病小种表现免疫。二体异附加系与阿勃杂交及其相互杂交的 F1PMC M1结果表明 ,所有附加系分别附加了一对中 4的外源染色体 ,其中 St5和 St7附加的染色体相同 ,但不同于 St3所附加的外源染色体。这表明中 4的中间偃麦草 St染色体组中至少有两条染色体携带有抗条锈病基因。

四川地方小麦品种条锈病抗性研究

【目的】利用获得的小麦条锈病成株抗性"一致性"QTL位点SSR分子标记,结合田间抗性表型鉴定,揭示四川地方小麦品种的条锈病抗性遗传多样性。【方法】通过QTL元分析技术,将已定位的小麦条锈病成株抗性QTL整合于同一张连锁图谱,获得条锈抗性"真实"QTL区段。并利用QTL区段内的SSR标记,结合田间条锈病抗性表型鉴定,对64份四川地方小麦品种抗条锈病多样性进行研究。【结果】通过元分析,获得7个控制小麦条锈病成株抗性MQTL。成株期条锈病抗性鉴定发现11份四川地方小麦品种表现为免疫或近免疫,其发病严重度、平均普遍率和病情指数低于10%。标记/性状关联分析发现3个与四川小麦地方品种条锈病成株抗性存在显著关联的SSR标记位点。【结论】四川地方小麦品种条锈病抗性表现差异显著;小麦条锈病成株抗性关联SSR标记的获得为利用条锈病抗性基因提供了分子标记辅助选择手段。

人工合成小麦CI184条锈病成株抗性基因的鉴定及分子标记定位

以硬粒小麦-粗山羊草人工合成小麦CI184、感病品种‘铭贤169’及其杂交组合的正反交F1以及CI184/‘铭贤169’F2、F2:3家系为材料,鉴定其条锈病抗性,对CI184条锈病抗性进行遗传分析;采用SSR分子标记技术和集群分离分析法进行多态性筛选,以F3抗病鉴定数据为依据,对CI184中条锈病抗性基因进行分子标记定位。结果显示:(1)CI184在苗期抗性鉴定中,对30种小麦条锈菌生理小种表现抗性,但对中国四川新出现的条锈菌生理小种V26表现苗期感病;在田间成株抗性接种鉴定中,CI184对中国流行的小麦条锈菌生理小种条中32、条中33、水源4、水源5、水源7和V26等表现出成株抗性。(2)CI184中条锈病抗性由隐性基因位点控制。(3)仅检测到一个控制条锈病抗性的QTL位点,位于1B染色体上Xgwm18和Xwmc626之间,暂时命名为Qyr.zz_1B,在四川和北京2个环境中可分别解释CI184中13.36%和18.07%的成株抗性贡献率。(4)Qyr.zz_1B位点的3个SSR标记和Yr15的1个SSR标记可以区分该位点与1B染色体上的其他抗条锈病基因,如Yr15、Yr24和Yr26/YrCH42。表明Qyr.zz_1B位点在小麦条锈病的抗病育种中具有潜在的应用价值。

结合基因关联和转录组分析鉴定小麦成株期抗条锈病位点YrZ501-2BL的候选基因

【目的】小麦条锈病是小麦的主要病害之一,每年都会对小麦产量安全造成严重危害,挖掘小麦抗条锈病基因,为小麦抗条锈病种质创新和揭示小麦抗条锈病遗传机制奠定基础。【方法】利用多组学手段结合全基因关联分析(GWAS)开展对小麦成株期抗条锈病性状的解析。首先对411份来自CIMMYT和ICARDA的春小麦进行全基因组关联分析,在小麦2BL染色体上定位到一个主效的成株期抗条锈病位点,并利用含有该位点的抗病材料Z501及感病亲本晋麦79的双亲群体进行连锁作图,成功验证了该位点抗性的稳定性,暂命名为YrZ501-2BL。在此基础上,通过基因注释、比较基因组分析、转录组分析和候选基因的关联分析对目标区间筛选候选基因。【结果】综合GWAS和连锁作图结果,将YrZ501-2BL锁定在小麦2B染色体0.26 Mb(575.706—576.587 Mb)范围内,根据中国春参考基因组注释信息分析,该区间含有12个基因,其中,高可信基因6个;利用在线网站,将目标区间所在的中国春参考基因组与其他已公布的不同倍性小麦基因组进行比较,发现该区间的6个高可信小麦基因基本都能在其他小麦材料中找到同源基因,且基因排列顺序相同,说明该区间可能不存在较大片段的插入、缺失、倒位等现象,可以利用参考基因组信息进行候选基因预测;结合抗病亲本Z501和感病亲本晋麦79的成株期接种条锈菌后的转录组数据,发现只有TraesCS2B02G406400、TraesCS2B02G406500和TraesCS2B02G406600受诱导表达,且抗感病亲本存在表达差异。根据中国春基因组注释,三者分别编码GATA转录因子、SH3P2蛋白和锌指蛋白。通过进一步的候选基因关联分析,发现只有SH3P2蛋白中存在与条锈病表型显著性差异的SNP位点(G/A),虽然该位点(G1369A)在2个可变剪切的转录本中均未引起氨基酸编码变化(TCG和TCA均编码丝氨酸),但可能与可变剪切有关,同时该位点(G1369A)的不同单倍型表型之间也存在极显著差异,进一步分析发现,在G1369A位点下游还有2个引起氨基酸改变的变异位点G1377A和G1431A,分别引起缬氨酸(GTT)到异亮氨酸(ATT)和缬氨酸(GTG)到甲硫氨酸(ATG)的改变,但这两个位点在455份重测序材料中所占比例只有0.87%,属于稀有变异,因此,未进行显著性检验。综上,推测TraesCS2B02G406500为YrZ501的重要抗病候选基因;此外,针对YrZ501候选区间的差异SNP开发了相应的AQP标记,可用于辅助选择,为下一步小麦抗锈病分子育种应用提供了标记资源。【结论】利用多组学整合关联分析的方法,成功在小麦2B染色体上挖掘到1个抗条锈病候选基因TraesCS2B02G406500。

小麦-十倍体长穗偃麦草双重异代换系的分子细胞遗传学及抗条锈病鉴定

十倍体长穗偃麦草[Thinopyrum ponticum(Popd.)Barkworth and Dewey]具有抗寒、抗旱、耐盐碱、茎秆粗壮、穗长花多等优异性状,是小麦遗传改良的重要基因资源。本课题组从小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交后代中筛选出一份抗条锈病的衍生系CH18067,本研究对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗条锈病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,CH18067的体细胞染色体数目为42条,在减数分裂中期Ⅰ的染色体构型为2n=21Ⅱ,在减数分裂后期Ⅰ同源染色体可均等分离,表明其细胞学遗传稳定。利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535(红色)和Oligo-pSc119.2(绿色)对CH18067进行FISH鉴定,结果显示,CH18067缺失小麦2D和4D染色体,同时含有2对具有特殊带型的染色体;通过对CH18067进行FISH-GISH、mc-GISH、液相芯片以及染色体核型分析,发现2对具有特殊带型的染色体中,在长臂和短臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的2J染色体,在着丝粒位置和长臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的4J^(S)染色体,说明CH18067为小麦-十倍体长穗偃麦草2J(2D)+4J^(S)(4D)双重异代换系。在第二部分同源群和第四部分同源群分别筛选出3个特异性标记,可用于追踪小麦遗传背景中长穗偃麦草的2J和4J^(S)染色体。形态学和条锈病抗性鉴定结果显示,CH18067具有矮秆、长粒等特性,且在成株期高抗小麦条锈病。以上结果表明,CH18067可作为小麦条锈病抗性育种和遗传研究的候选种质。

转录因子基因TuGTγ-3参与乌拉尔图小麦对条锈病的抗性

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型（PucciniastriiformisWest．fsp．triticiEriks．＆Henn．，Pst）引起的一种严重的真菌病害，发掘新的抗条锈病相关基因对于小麦抗病育种和抗病机理研究都具有重要意义。Trihelix是植物特有的转录因子家族，参与调控生长发育、形态建成、胁迫应答等过程。迄今，小麦属Trihelix家族与抗条锈病相关的研究尚未见报道。本研究从乌拉尔图小麦（TriticumurartuTurn．，2n=2x=14，AA）中克隆了Trihelix家族GTy亚家族中的一个基因，命名为TuG71y-3。序列分析表明，TuGTy-3基因具有完整的开放阅读框（ORF），编码序列（CDS）全长1329bp，编码442个氨基酸，推测其编码蛋白的分子量为50-31kDa，理论等电点为6.12。生物信息学预测TuGT7-3蛋白有一个单分型核定位信号（GLPMQKKMRYT），没有信号肽和跨膜结构域。TuGTy-3蛋白的保守trihelix结构域的氨基酸序列位置为Q115-R187，第四a-螺旋位置为F234-Y241，cc结构域的位置为K362-K436,二级结构分析显示，TuGTy-3蛋白由43．89％的a-螺旋、9．51％的伸展链、9．95％的β-转角和36．65％的不规则卷曲构成。利用普通小麦的基因组数据库BLAST分析表明，TuGTy-3被定位于5A染色体长臂上。瞬时表达实验显示，TuGTY-3蛋白主要定位在细胞核中，但细胞质中也有少量分布。表达谱分析表明，TuGTy-3基因在叶片中的表达量显著高于根和叶鞘，且受小麦条锈菌小种CYR32的诱导而强烈上调表达。进一步通过大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默（BSMV-VIGS）实验证明，转录因子TuGT7—3正向调控了乌拉尔图小麦对条锈病的抗性。

硬粒小麦-粗山羊草人工合成小麦CI108抗条锈病新基因的鉴定、基因推导与分子标记定位

利用我国流行的小麦条锈菌生理小种CY28、CY29、CY30、CY31、CY32和水源11致病型4对102份硬粒小麦-粗山羊草人工合成小麦材料进行抗病鉴定,其中CI108(组合为GAN/Aegilops squarrosa 201)对上述6个流行生理小种均表现免疫。利用CY31对杂交组合CI108/铭贤169正交、反交的F1材料以及F2代群体进行抗病鉴定,结果表明其抗性受细胞核显性单基因控制。基因推导表明,CI108对30个条锈菌生理小种均表现抗性,其抗谱与23份已知抗条锈病基因品种(系)不同,与K733(含有Yr24)和洛夫林13(含Yr9+未知基因)相似,但CI108与洛夫林13、K733对多个条锈菌生理小种的抗性程度不同,洛夫林13、K733与CI108系谱不同,且缺乏CI108特异的SSR标记Xgwm456的抗病特异带。所以,CI108中抗条锈基因应该是不同于其他基因的抗条锈病新基因,暂命名为YrC108。进一步利用CI108/铭贤169的F2群体、抗感分离分析池(BSA)筛选YrC108的SSR分子标记,找到了3个紧密连锁的标记,其中Xgwm456和Wmc419位于YrC108的一侧,与YrC108间遗传距离分别为0.6cM和1.8cM,Wmc413位于YrC108的另一侧,遗传距离为0.6cM。本研究为小麦抗条锈病育种提供了高抗、广谱的新抗源和进行高效检测的分子标记。

人工合成小麦CI191抗条锈病基因的鉴定及分子标记定位

抗病性鉴定结果表明,硬粒小麦-粗山羊草人工合成小麦CI191(CPI/GEDIZ/3/GOO//JO69/CRA/4/AE.SQ629),对我国曾经或现在流行的小麦条锈菌生理小种CY28、CY29、CY30、CY31、CY32和水源11致病类型4表现免疫或近免疫。基因推导结果显示,CI191对条锈菌的反应型不同于24份已知抗条锈病基因品种(系),对21个条锈菌生理小种表现抗性,对条锈病菌生理小种86107表现感病反应型(IT3)。对CI191/铭贤169杂交组合的正交、反交的F1材料以及F2代群体进行抗病鉴定与遗传分析,结果表明,CI191对条锈菌小种CY31的抗性受细胞核内的显性单基因控制。利用集群分离分析法(BSA)和简单重复序列(SSR)分子标记分析,发现7个SSR标记与YrC191连锁。构建了包含YrC191的SSR标记遗传图谱,其中Xbarc240与YrC191共分离,Xcfd65、Xbarc187、Xgwm18、Xgwm11位于Xbarc8与YrC191的同侧,与YrC191间遗传距离3.2cM,Xbarc8与YrC191间遗传距离为1.6cM,Xwmc419位于YrC191另一侧、遗传距离为3.1cM。根据SSR分子标记的遗传图谱和在中国春的缺体-四体和双端体的定位结果,将YrC191定位到小麦染色体1BS上。YrC191基因的4个SSR标记和Yr26的1个STS标记可以明显地区分YrC191与染色体1BS上的其他抗条锈病基因,如Yr24、Yr26/YrCH42、Yr10、Yr15和YrC142等。

小麦种质资源BJ399抗条锈病基因的分子标记定位

条锈病是影响小麦产量和品质的一种世界性病害。种质资源BJ399对小麦条锈病具有良好的苗期和成株期抗性,为明确其条锈病抗性基因,利用BJ399和高感条锈病品种铭贤169杂交,获得BJ399/铭贤169的F1、BC1和F2代分离群体,并利用我国当前流行的条锈菌生理小种条中34号(CYR34)进行温室苗期抗条锈性鉴定和遗传分析。结果表明,BJ399对CYR34的抗性由1对显性基因控制,暂命名为YrBJ399。筛选到3个与目的基因连锁的SSR标记Xwmc296、Xgwm425和Xgwm558,且3个标记位于抗病基因的同一侧,距离目的基因最近的标记为Xwmc296,其遗传距离为9.5 cM,标记Xgwm425和Xgwm558与目的基因YrBJ399的遗传距离分别为14.3 cM和18.0 cM,并初步将抗病基因定位于小麦染色体2AS上。根据抗病基因来源和染色体定位结果推测,YrBJ399可能是一个抗条锈病新基因。

小麦品系M8003-5抗条锈病基因遗传分析和分子作图

为了利用小麦抗条锈病品系M8003-5中的抗病基因,用当前7个流行的条锈菌生理小种对小麦品系M8003-5的抗条锈性进行了鉴定,发现该品种对当前的各优势小种均有良好抗性。在温室内以病菌小种Su11-4对M8003-5在进行苗期抗条锈性鉴定和遗传分析,初步确定M8003-5对Su11-4的抗性由1对显性基因控制,位于7DS上的SSR标记Xbarc5、Xwmc463、Xwmc405、Xbarc126、Xgwm295、Xgwm44、Xwmc702、Xwmc438、Xwmc121、Xgwm111和Xbarc121与该基因连锁,最近的为Xwmc702和Xwmc438,遗传距离分别为3.5 cM和4.3 cM。分子标记及其相关分析表明,此基因可能来自黑麦,与已定位于7D染色体上的抗病基因不同,暂命名为YrM8003。利用与其紧密连锁的标记Xwmc702和Xwmc438测黄淮麦区43个主栽品种,结果显示,有20%的品种具有与YrM8003基因相同的标记位点。这一结果有助于YrM8003在抗条锈病育种的应用。

普通小麦品种科成麦2号抗条锈病基因鉴定及分子作图

普通小麦品种科成麦2号(咸阳大穗/E10//多花1号/3/贵农20/4/绵阳26),对我国目前流行的小麦条锈菌生理小种条中32和水源11-4表现免疫或近免疫,而科成麦2号的近等基因系CD1438对条中32和水源11-4高感。为了给小麦抗条锈病育种提供参考依据,对科成麦2号/CD1438杂交组合的F1材料以及F2、F3群体进行了抗病性鉴定与遗传分析,结果表明,科成麦2号对条中32的抗性受细胞核内的显性单基因控制,暂命名为YrKC2。利用集群分离分析法(BSA)和简单重复序列(SSR)分子标记分析,发现了7个与YrKC2连锁的SSR标记并构建连锁标记遗传图谱,其中Xcfd65/Xgwm11紧邻YrKC2,遗传距离为1.7 cM;Xgwm18、Xbarc187/Xwmc406、Xwmc419、Xwmc216依次排列,与YrKC2的遗传距离分别为2.5、3.3、6.0、9.2 cM。根据SSR分子标记的遗传图谱,将YrKC2定位在小麦的1B染色体短臂上。通过系谱分析和分子标记分析,推测YrKC2可能来源于小麦品种贵农20。基因等位性鉴定表明,YrKC2可能与Yr26、Yr24和YrCH42互为等位基因。

小麦航天诱变抗条锈病突变体的筛选与鉴定

航天诱变后代遗传变异评价和表型鉴定对航天诱变育种材料的筛选具有重要意义。为了从小麦品种兰天15和郑麦9023的航天诱变后代中筛选出抗条锈病突变体,采用21对核心引物对其航天诱变后代与亲本的遗传相似性进行评估,用条锈菌菌株CYR32、CYR33和V26/G22对航天诱变后代进行苗期和成株期抗病性鉴定。结果表明,兰天15的航天诱变衍生系与亲本间差异标记数量较多,且抗条锈性和芒的有无等性状发生了遗传分离,推测可能存在异花授粉导致的遗传重组;郑麦9023的航天诱变衍生系与亲本差异标记数量均不超过2个,且苗期抗病性等绝大部分性状均与亲本相同,仅成株期抗病性较其亲本有明显提高,推测成株期抗病性变异可能来自航天诱变。结果表明,郑麦9023部分具有成株期抗病性的优良选系,可用于小麦抗条锈育种。