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。

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。

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。

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。

印度圆粒小麦抗条锈病新基因YrSph的遗传分析和SSR标记定位

抗条锈病小麦新种质D31是以印度圆粒小麦(Triticum sphaerococcum Perc.)AS384与普通小麦品系94-3854杂交、回交选育而成的新品系。用中国小麦条锈病菌(Puccinia striiformis f.sp. stritici)流行生理小种条中32号对D31和Tai-chung29的杂交后代进行苗期及成株期抗条锈性遗传分析。结果表明,D31对生理小种条中32号表现为全生育期近免疫抗性反应,其抗性由1对隐性基因控制,暂命名为YrSph。利用BSA法对构建的F2遗传作图群体进行SSR标记分析。通过对400对微卫星引物的筛选和群体分析表明,抗性基因与Xwmc149、Xwmc246、Xgwm372和Xwmc198具有连锁关系,其中与Xwmc246标记连锁较近,遗传距离为8.8 cM。基因和标记之间的顺序为Xwmc149-YrSph-Xwmc246-Xgwm372-Xwmc198。根据作图结果,将D31所含的抗条锈病基因YrSph定位于2A短臂上。基于该基因的作图位置与系谱分析,认为该基因可能是1个新的抗条锈病基因。