小麦骨干亲本“周8425B”及其衍生品种的遗传解析和抗条锈病基因定位

【目的】利用高密度分子标记解析了周8425B衍生品种的遗传结构,并鉴定其携带的抗条锈病基因。【方法】利用921个DArT(Diversity Arrays Technology)标记和83个SSR标记分析周8425B及其50份衍生品种(系)间的遗传结构和遗传区段传递,并利用关联分析定位抗条锈病基因。【结果】周8425B及其衍生品种的遗传相似性平均为67.6%,聚类分析结果与品种系谱来源基本一致。周8425B对其衍生一代、二代和三代的平均遗传贡献率分别为67.7%、63.6%和58.8%,在A、B和D基因组间遗传贡献率分别为68.7%、62.0%和59.4%。周8425B对其衍生品种的21条染色体贡献率变幅为44.9%—70.9%,其中,对4A染色体贡献率最低,为44.8%,对1D染色体贡献率最高,达79.0%。利用DArT和SSR标记与成株期抗条锈鉴定结果进行关联分析,发现4个条锈病抗性位点(P<0.01),其中2个条锈病抗性位点QYr.caas-2BL和QYr.caas-7BL与已报道的抗条锈病基因Yr7和YrZH84在相同染色体区段,另一个抗性位点QYr.caas-1BL与抗叶锈基因LrZH84位置相同,推测该位点与LrZH84紧密连锁或者一因多效。在3A染色体长臂末端发现一个条锈病抗性位点QYr.caas-3AL,与标记wPt-0398关联,可能是一个新基因,能解释22.9%的表型变异。【结论】骨干亲本对衍生后代在基因组和染色体水平上的贡献率主要与重要基因遗传传递有关,衍生品种携带的4个抗条锈病基因均来自骨干亲本周8425B,这些抗性基因及其它优异基因将在黄淮冬麦区南片品种遗传改良中继续发挥重要作用。

小麦背景中来自华山新麦草的抗条锈病基因的遗传学分析和分子标记

H9020175是一个通过杂交和回交选育的普通小麦华山新麦草易位系,接种鉴定表明其对条锈病具有优良抗性。遗传学分析证明易位系H9020175的抗条锈性是由单基因控制的显性性状,抗性基因来自于华山新麦草,暂定名为YrHua。为了标记这个来自华山新麦草的抗条锈病基因,利用H9020175与感病小麦品种铭贤169杂交,建立了F2分离群体。应用81对AFLP引物对119个经条锈菌生理小种CY30接种鉴定的F2单株进行了分析,结果得到两个与YrHua基因连锁的AFLP标记PM14(301)和PM42(249),遗传距离分别为5.4cM和2.7cM,并分别位于目标基因的两侧。将标记片段克隆、测序后,根据序列信息和酶切位点多态性设计特异性引物,将AFLP标记PM14(301)转换成了简单的PCR标记。研究结果为标记辅助育种提供了分子选择工具,同时也为进一步精细定位和图位克隆YrHua基因奠定了基础。

小麦条锈菌鉴别寄主抗条锈病基因Yr9的微卫星标记

以含有Yr9的抗条锈病近等基因系Taichung29*6/Yr9及其轮回亲本Taichung29为材料,用目的基因所在1B染色体上32对微卫星引物对其基因组DNA进行PCR扩增,发现引物Xgwm582在近等基因系与轮回亲本间可扩增出特异性DNA片段。经F2代分离群体177个抗、感单株检测证实,该片段位点与抗条锈病基因Yr9紧密连锁,遗传距离为3·7cM,确定Xgwm582可作为抗条锈病基因Yr9的标记。

滨麦抗条锈病基因的染色体定位和分子标记

从滨麦与普通小麦杂交后代中筛选到一条抗条锈病的小滨麦品系９３７８４。以滨麦基因 组ＤＮＡ为探针的荧光原位杂交结果表明，９３７８４是小麦与滨麦的小片段易位系，易位的滨麦染色体片段位于一对小麦染色体的短臂端部。利用该易位系构建了Ｆ２分离群体，进行Ｆ２单株 成株期抗条锈鉴定，抗性分析证明，小滨麦９３７８４中的抗条锈病基因是单基因控制的，位于滨麦染色体的易位片段上，命名为ＹｒＬｍ。进一步采用２４对Ｔａｑ Ｉ（Ｔ１～Ｔ４）／Ｐｓｔ（Ｐ１－ Ｐ６）引物组合对抗感亲本及Ｆ２分离群体进行ＡＦＬＰ分析，筛选出一个与抗条锈病基因ＹｒＬｍ连锁的ＡＦＬＰ分子标记。经克隆和测序，该标记片段长度为２０５ｂｐ，定名为 Ｐ１Ｔ３ ２０５。

小麦品种贵农21抗条锈病基因的SSR标记

对贵农21携带的条锈病(Puccinia striiformis Westendf.sp.tritici)抗性基因进行鉴定和遗传分析,明确了贵农21携带1个抗条锈病显性单基因,暂命名为YrGn21。采用F2代抗病分离群体和集群分离分析法(BSA),建立了与YrGn21连锁的11个微卫星标记Xcau14、Xwmc49、Xgwm403、Xgdm62、Xwmc272、Xgwm459、Xbarc240、Xbarc187、Xgdm28、Xgwm11和Xgwm413,并将YrGn21定位于小麦1BS的近着丝粒区域,与位于1BS染色体上的Yr26基因具有等位性关系,为贵农21抗条锈病基因在育种中的利用,进行标记辅助选择和基因累加提供了便利。

小麦抗条锈病基因YrZH84的RGAP标记及其应用

利用RGAP标记及基于标记基因型和表型选择的分离群体分组分析法,对小麦抗条锈病骨干亲本周8425B和感病品种中国春及其F2分离群体进行分析,获得了与抗条锈基因YrZH84紧密连锁的RGAP标记Xrga-1,连锁距离为0.8cM。其RGA片段长度为343bp,BLAST分析结果表明,该RGA序列与已克隆的大麦抗秆锈病基因Rpg1核苷酸序列同源性为93%,与大麦抗白粉病基因Mla家族的核苷酸序列同源性为92%。用标记Xrga-1对黄淮麦区58个小麦品种(系)进行了检测,结合系谱分析和抗病性鉴定结果,发现周8425B的衍生品种周麦11、周麦17、周麦20、周麦22、矮抗58、04中36、源育3号、05中37、宛抗18和豫展10号携带抗条锈病基因YrZH84。这些研究结果对小麦抗条锈病分子育种和YrZH84基因克隆有重要作用。

小麦品种抗条锈病基因Yr10、Yr18及1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位的SCAR或STS标记,对2006-2010年75份国家审定的小麦品种进行了分子检测,以明确Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位在我国2006-2010年审定小麦品种资源中的分布。结果显示:75份材料中有13份检测到Yr10基因的标记,1份检测到Yr18基因的标记,分别占参试材料的17.3%和1.3%,只有‘西农928’能同时检测到Yr10和Yr18基因;25份含有1BL/1RS易位片段,占参试材料的33.3%。表明1BL/1RS易位在我国小麦育种中利用率仍然较高,对目前流行条锈菌小种有良好抗性,而表现慢锈性的Yr18在小麦育种的利用率较低,建议在我国小麦育种中加强利用。

两系杂交小麦恢复系MR168抗条锈病基因遗传分析及分子标记定位

小麦条锈病是影响杂交小麦普及推广的重要因素。文章利用基因推导法和SSR分子标记技术,研究了温光型两系杂交小麦恢复系MR168的抗条锈性遗传规律及其控制基因染色体位置。结果表明,MR168对CY29、CY31、CY32、CY33等条锈菌生理小种表现高抗至免疫;对SY95-71/MR168杂交组合的正反交F1、BC1、F2和F3群体分单株接种鉴定显示,MR168对CY32号小种的抗性受1对显性核基因控制,该抗病基因来源于春小麦品种辽春10号。利用集群分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)和简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)分子标记分析抗病亲本MR168、感病亲本SY95-71及183个F2代单株,发现了与MR168抗条锈病基因连锁的5个微卫星标记Xgwm273、Xgwm18、Xbarc187、Xwmc269、Xwmc406,并将该基因初步定位在1BS着丝粒附近,暂命名为YrMR168;构建了包含YrMR168的SSR标记遗传图谱,距离YrMR168最近的两个微卫星位点是Xgwm18和Xbarc187,遗传距离分别为1.9 cM和2.4 cM,这两个微卫星标记可用于杂交小麦抗条锈病分子标记辅助育种。

小麦品种“Lee”中抗条锈病基因的 PAPD 标记

共用３８０个１０碱基随机引物，对抗条锈病基因ＹｒＬｅｅ的近等基因系进行了ＲＡＰＤ分析，其中有两个引物在抗病的近等基因系ＹｒＬｅｅ／６＊Ｔａｉｃｈｕｎｇ２９Ｆ３和基因供体亲本“Ｌｅｅ”中扩增出了特异的ＤＮＡ片段，而在轮回亲本“Ｔａｉｃｈｕｎｇ２９”中没有扩增出同样的ＤＮＡ片段。引物ＯＰＲ－７扩增出的ＤＮＡ片段长度约为４６５ｂｐ，引物ＯＰＲ－９扩增出的ＤＮＡ片段长度约为６６７ｂｐ。用基因供体亲本“Ｌｅｅ”与感病品种“铭贤１６９”杂交的Ｆ２代分离群体（１８９株植株）进行的遗传连锁性分析表明，引物ＯＰＲ－７扩增出的特异ＤＮＡ片段与ＹｒＬｅｅ基因紧密连锁。

普通小麦-柔软滨麦草易位系抗条锈病基因的遗传分析和微卫星标记

【目的】M853-2是一个通过杂交和回交选育的普通小麦-柔软滨麦草易位系,苗期对中国小麦生产上流行的条锈菌(Puccinia striiformsf.sp.tritici)主要生理小种表现良好抗性。研究易位系M853-2抗条锈菌的遗传规律,对揭示其遗传机制和抗源的筛选具有重要意义。【方法】以感病品种铭贤169和易位系M853-2作亲本,通过杂交制备F2代种子,用人工接种方法研究M853-2及其杂交后代对小麦条锈菌不同生理小种的苗期抗性,并进行了遗传分析,最后对其中一个接种群体进行了SSR标记。【结果】M853-2对条中29的抗锈性遗传受2对显性和1对隐性基因的独立控制,对条中30的抗锈性遗传受2对隐性和1对显性核基因以及3对隐性胞质基因的共同作用,对条中31的抗锈性遗传受2对显性(互补作用)基因的独立控制,对Su-4的抗锈性遗传受1对显性和1对隐性核基因以及2对显性(互补作用)胞质基因的共同控制,对Su-11的抗锈性遗传受1对显性基因的独立控制,将该抗锈基因暂命名为YrElm2,并对该接种群体利用BSA法进行了SSR标记。从305对SSR引物中筛选到1个位于4BL上的SSR标记Xgwm495,连锁分析表明,YrElm2与Xgwm495的遗传距离为7.60 cM,该抗病基因位于4BL上。【结论】普通小麦-柔软滨麦草易位系M853-2对小麦条锈病有良好的抗性,对所接种的菌系CY29、CY31和Su-11表现为核基因遗传,对CY30和Su-4表现为与核质互作有关的抗病性遗传,说明易位系M853-2可以作为抗源在我国小麦抗锈育种中应用。

108份小麦种质抗条锈病基因的分子检测

为给培育小麦抗条锈病品种的种质选择及抗源的合理布局提供参考,选取108份对条锈病表现高抗或免疫的种质材料,用抗条锈病基因Yr10、Yr15、Yr18和Yr26的连锁分子标记进行检测。结果表明,9份材料可能含有Yr10,29份材料可能含有Yr15,25份材料可能含有Yr18,41份材料可能携带Yr26,分别占供试材料的8.3%、26.9%、23.1%和38.0%,其中有部分可能同时携带2种及以上抗条锈病基因。在供试材料中携带Yr26材料的比率较高,应加强与其他抗条锈基因的聚合,尽快将这些抗性基因应用到生产上。

中国小麦地方品种抗条锈病基因推导

在抗条锈病鉴定的基础上,对其中51个抗性较好的小麦地方品种中的抗条锈病基因进行推导分析,以明确供试品种的基因背景。根据供试品种对22个条锈菌菌系的反应,与已知基因载体品种作比较,结果表明,11个品种可能含有抗条锈病基因Yr1,而Yr2、Yr6、Yr7、Yr8、Yr19、Yr27、YrHⅦ、YrSel、YrA、YrGaby、YrAlba、YrSD、YrCV分别存在于24个品种中;白老芒麦对所用的22个条锈菌菌系均表现抗病,推测其可能含有新的抗病基因或基因组合,另有17个品种可能含有未知的抗病基因;白疙瘩(地463)、鱼儿麦(地557)、无芒洋麦(地559)、有芒洋麦(地560)、老早麦(甘地828)和红秃子(甘平A7)6个品种几乎对所有的供试菌系都表现感病,可能不含有已知基因载体所含的抗条锈病基因。

小麦抗条锈病基因定位及分子标记研究进展

总结了近十几年抗条锈基因的染色体定位和目前抗条锈基因分子标记研究资料及研究报告,重点介绍了抗性基因所在染色体,遗传方式,载体品种和现有分子标记,为利用抗条锈基因(Yr)的利用和研究提供参考。目前已找到分子标记的抗条锈基因有:Yr5、Yr7、Yr8、Yr10、Yr17、Yr26和Yr鄄moro,共获得标记14个,命名和新基因源的研究和利用工作有待加强。

野生二粒小麦抗条锈病基因YrH52的RGA分子标记

为开发与野生二粒小麦抗条锈病基因Yr H52紧密连锁的分子标记,并为该基因的克隆及应用奠定基础,运用RGA(Resistance gene analog)分子标记法,以Yr H52定位作图F2群体形成的F4抗性和感病基因池(Gene pool)及其亲本(抗病材料H52与感病材料Ldn)进行多态性筛选分析,共获得17个RGA分子标记。使用已有的遗传图并进行MultiPoint分析,构建了由与抗性(H)和感病(L)两个亲本对应的显性位点组成的两个遗传图,即H遗传图和L遗传图。在H图中,Yr H52与10个RGA标记,即X_uhw3,X_uhw17,X_uhw18,X_uhw23,X_uhw36,X_uhw38,X_uhw46,X_uhw59,X_uhw62和X_uhw73紧密连锁,其中X_uhw23标记为共显性分子标记,连锁距离为1.0 c M。在L图中,发现X_uhw57,X_uhw68,X_uhw189,X_uhw192及其X_uhw23与Yr H52相聚成簇(Cluster)。本研究结果说明RGA分子标记结合集群分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)是一种快速开发与小麦抗病基因紧密连锁标记的有效方法,对小麦抗条锈病分子育种和抗病基因的克隆具有促进作用。

1293份小麦品种(系)1RS/1BL易位和抗条锈病基因Yr41的分子检测

小麦-黑麦1BL/1RS易位系因具有丰产和抗病等特性,被广泛应用于小麦育种,我国曾一度有超过70%的小麦品种含有该易位系。当前,该易位系在我国小麦中的分布情况还有待确证。迄今,抗条锈病基因Yr41已连续为小麦育种提供抗性20年,利用该基因培育的抗条锈小麦新品种在西南麦区大面积推广。然而,该基因在我国小麦中的分布情况仍不清楚,限制了其在不同麦区的开发利用潜力。鉴于此,本研究利用小麦-黑麦1BL/1RS易位系特异分子标记ω-sec-p3/ω-sec-p4和Yr41特异分子标记BE446068对1293份小麦品种(系)进行了检测,结果显示,有542份可扩增出1BL/1RS特异标记,占参试材料的41.92%,使用频率仍然较高;有64份材料可以扩增出Yr41特异标记,占参试材料的4.95%,利用频率较低,今后可加强对含Yr41品种(系)的利用。

小麦抗条锈病基因Yr5分子标记检测

为给小麦新品系的抗性遗传基础鉴定及持久抗性新品种选育提供技术支撑,以22个小麦条锈病抗性品种、2个感病品种及12个野生近缘物种为材料,采用PCR方法探讨了小麦条锈病的抗性基因分子标记Yr5-156在这些材料中的分布。结果表明,在多数抗病材料中能扩增出抗病基因Yr5分子标记特异性条带;但在2个感病材料中也扩增出来了同样的特异性条带。表明抗条锈病基因Yr5的分子标记Yr5-156不能作为分子标记辅助育种手段直接应用,需对其做进一步的验证。

云南铁壳麦抗条锈病基因的SSR分子初步检测

为探讨云南小麦亚种(Triticum aestivumssp yunnanense King,俗称铁壳麦)不同品种可能携带的已知和未知的抗条锈病基因,用38对与51个已知小麦抗条锈病基因连锁的SSR引物,对37份云南铁壳麦进行了SSR分子检测。结果显示,云南铁壳麦携带有丰富的与已知抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr29、Yr41、YrTp1、YrSM139、YrSP、YrGn6、Yrvav-B1、YrSyria、YrXu、YrM8003和YrCD等连锁的SSR位点,其中24份具有与中国春相同或类似、且与Yr18连锁的Xgwm295标记。用8对引物Xgwm582、Xwmc477、Xwmc364、Xg-wm429、Xwmc702、Xwmc438、Xwmc810和Xgdm116检测到部分云南铁壳麦携带来自黑麦的Yr9和YrM8003、长穗偃麦草的YrTp1和YrTp2、华山新麦草的YrHy和中间偃麦草的Yr88375和YrZhong22抗条锈病基因的片段,并可能含有抗条锈病新基因,应重视其发掘与定位研究;许多云南铁壳麦含有高度慢条锈病的Yr18基因,应在云南小麦新品种选育中高度重视和加以利用。

小麦条锈菌生理小种国际鉴别寄主Spaldings Prolific中抗条锈病基因YrSpP的微卫星标记

Spaldings Prolific是国际小麦条锈菌鉴别寄主和国内外重要抗源。以含有小麦抗条锈病基因YrSpP的近等基因系Taichung29*6/YrSpP及其轮回亲本Taichung29为材料,用目的基因所在2B染色体上88对微卫星引物对其基因组DNA进行PCR扩增和电泳分析,发现用WMC441引物在近等基因系与轮回亲本间稳定扩增出特异性DNA片段。经F2代群体162个抗、感单株检测证实,该片段位点与抗条锈病基因YrSpP连锁,遗传距离为10.9cM,确定WMC441为抗条锈病基因YrSpP的标记,并可用于该基因的检测和辅助选择。

小麦品种贵农6号抗条锈病基因的SSR标记

用小麦条锈菌生理小种条中31号,对小麦抗病种质贵农6号和鲁麦17的杂交后代进行抗条锈性遗传分析。结果表明:贵农6号携带1个抗条锈病显性单基因,暂命名为YrGn6。利用分组分析法(BSA),并根据F2抗、感病单株分离比例组建抗感池,从93个SSR引物组合中筛选到1个与抗病基因YrGn6紧密连锁的微卫星标记Xpsp 3 000,遗传距离为3.9 cm;将YrGn6定位于小麦1BS上。分析基因所在染色体的位置及抗病性特征,认为:YrGn6可能是一个新的抗小麦条锈病基因,并可用于分子标记辅助选择。