周8425B抗叶锈病基因LrZH84和LrZH22/Lr13在其衍生品种中的遗传解析

【目的】分析小麦骨干亲本周8425B的207份衍生品种中叶锈病抗性基因LrZH84和LrZH22/Lr13的分布及遗传效应。【方法】对小麦骨干亲本周8425B及其207份衍生品种开展叶锈病苗期抗性接种鉴定,同时利用叶锈病抗性基因LrZH84和LrZH22/Lr13的连锁标记或功能标记进行基因型检测。【结果】207份衍生品种对目前叶锈菌中强毒力优势生理小种KKSQ、TKTS、TKGQ均表现中抗及其以上水平的材料有42份,所占比例为20.3%;31份衍生品种仅携带LrZH84基因,其中对鉴定的3个生理小种表现中抗水平的分别有8、10、8份,所占比例分别为25.8%、32.3%、25.8%;46份衍生品种仅携带LrZH22/Lr13基因,其中对鉴定的3个生理小种表现中抗水平的分别有21、31、25份,所占比例分别为45.7%、67.4%、54.3%;14份衍生品种同时携带LrZH84和LrZH22/Lr13抗病基因,其中对鉴定的3个生理小种表现中抗水平的分别有9、11、11份,所占比例分别为64.2%、78.6%、78.6%;116份衍生品种均不携带LrZH84和LrZH22/Lr13抗病基因,其中对鉴定的3个生理小种表现中抗水平的分别有19、21、20份,所占比例分别为16.4%、18.1%、17.2%。【结论】叶锈病抗性基因LrZH22/Lr13的苗期抗性效应优于LrZH84,聚合两个叶锈病抗性基因的苗期抗性效应优于单个基因;需加强不同抗性基因的聚合,培育新的具有持久抗性的小麦新品种从而有效控制小麦叶锈病的流行。

小麦品种中梁22抗条锈病基因的遗传分析和分子作图

对中梁22/铭贤169杂交F2群体苗期抗条锈病鉴定及中国春单体系抗病基因的染色体定位发现,中梁22携带1个显性(暂命名YrZhong22)和1个隐性抗病基因,前者位于5B染色体。由中梁22×铭贤169的F2群体构建抗病、感病池,用SSR标记结合集群分离分析法(BSA),建立了与YrZhong22连锁的4个微卫星标记Xwmc289、Xwmc810、Xgdm116和Xbarc232,并将YrZhong22定位于小麦5BL染色体。YrZhong22与相邻微卫星位点Xwmc810和Xgdm116的遗传距离分别是2.7cM和4.4cM。系谱分析及分子标记分析表明,YrZhong22可能是一个来自中间偃麦草的新抗条锈病基因。

小麦品种潍麦8号成株抗叶锈QTL定位

小麦品种潍麦8号是一个良好的抗叶锈病资源,为了解其抗叶锈基因在染色体上的位置,对潍麦8号×郑州5389杂交组合的179个F2∶3家系进行了抗叶锈病QTL分析。在染色体2AS上检测到一个主效的QTL,暂命名为QLr.hbau-2AS。QLr.hbau-2AS由抗病亲本潍麦8号提供,位于SSR标记Xcfd36和Xbarc1138之间,区间长度为2.58 c M,2010-2011年度、2011-2012年度和2012-2013年度,QLr.hbau-2AS分别解释了25.79%、71.55%和60.72%表型变异。本研究筛选出与QLr.hbau-2AS连锁的13个分子标记。

冬小麦品种北京837抗叶锈病基因的染色体定位研究

1990～1993年间,引用中国春全套单体系列和抗叶锈病小麦近等基因系(或单基因系)为材料,采用单体遗传分析和基因推导相结合的方法,对冬小麦品种北京837抗叶锈病基因进行染色体定位研究,明确其对生理小种叶中1号的抗性系由分别位于染色体1B和6B上的两个显性互补基因所控制。位于1B染色体上的基因可能是Lr26,位于6B上的可能是Lr3a,二者可抵抗我国小麦叶锈菌群体中的部分生理小种(或毒性基因组合)。

4个小麦农家品种对条锈菌成株抗性遗传分析

小麦条锈病是影响中国小麦生产安全的最重要病害之一,由于小麦条锈菌新小种不断产生并流行,使生产中已推广应用的品种变为感病品种而被淘汰,给小麦抗病育种工作造成很大的压力。中国小麦农家品种具有丰富的遗传多样性,包括成株抗条锈病基因。成株抗性作为持久抗性重要组成部分,加强对成株抗性的利用,对培育持久抗性或非小种特异抗性品种至关重要。成株抗性遗传分析能为成株抗病基因的分子标记筛选及其转育利用奠定基础。通过对4个成株抗性农家品种与感病品种Taichung29杂交,构建F2遗传群体,并用小种CRY32在田间进行接种鉴定,分析其抗病基因的组成及遗传特点。结果表明:3个农家品种换香头(3)、白麦(1-3)和白麦(2-1)成株抗性均为单个隐性遗传基因控制,另1个品种红茧儿麦成株抗性由1对显性基因和2对隐性基因互补作用控制。在所分析的4个成株抗性品种中,其抗条锈性多数受隐性遗传基因控制。隐性遗传方式可能对小麦抗条锈病性持久化具有重要意义,也是维持其抗性较稳定的一种重要机制。

小麦持久抗条锈病品种Champlein的抗性遗传分析

小麦条锈病是小麦生产中最重要的病害,培育抗病品种是防治条锈病最经济、有效、安全的措施。‘Cham-plein’引自法国,对条锈菌生理小种表现良好持久抗性。为了明确其抗性遗传特点,以感病品种‘铭贤169’与其杂交、自交和回交获得了F1、F2、F3和BC1代,人工接种小麦条锈菌生理小种CY32,在温室和田间对‘Champlein’进行遗传分析。结果表明:苗期‘Champlein’对CY32的抗病性由1对显性基因控制;成株期‘Champlein’对CY32的抗病性由2对显性和1对隐性抗条锈病基因以互补方式控制;系谱分析表明基因可能来源于‘Vilmorin27’。

丰抗2号冬小麦抗锈性基因的染色体定位研究

用“中国春”单体系和抗锈品种“丰抗2号”杂交,对其抗病基因进行染色体定位。结果表明,丰抗2号对条锈菌小种25号的单显性抗病基因位于5B染色体上;对叶锈菌小种38号的单显性抗病基因位于5A染色体上。位于5B和5A染色体上的两个分别抵抗条锈和叶锈病的基因可能是新的抗病基因。

中国小麦品种兰天9号慢叶锈性QTL分析

【目的】由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病是影响小麦稳产、高产的一种重要真菌病害。目前防治小麦叶锈病最经济、安全、有效的方法是种植抗病品种。中国小麦品种兰天9号苗期对大多数叶锈菌小种表现感病,成株期对小麦叶锈菌则表现为明显的慢锈性。研究旨在分析中国小麦品种兰天9号的成株抗叶锈性,发掘其中含有的QTL,并利用分子标记进行定位,为小麦分子育种提供理论基础。【方法】利用抗病亲本兰天9号和感病亲本辉县红杂交获得到197个家系的F2:3群体,2011—2014年连续3年在河北保定种植,并利用3个叶锈菌生理小种混合菌种(THTT、THTS、THTQ)进行田间接菌,小麦成株期调查最终发病严重度,获得表型数据。利用1 232对SSR标记对兰天9号、辉县红以及F2:3群体进行基因检测,获得基因型数据。结合表型数据和基因型数据,利用Map Manager QTXb20创建连锁图、QTL Icimapping 3.2软件进行抗叶锈病QTL分析。【结果】检测到5个QTL,其中位于2B染色体上的QTL暂命名为QLr.hbau-2BS,在连续两年的数据结果中都被检测到,解释的遗传变异分别为6.0%和9.1%;标记区间分别为Xbarc55-Xgwm148和Xgwm429-Xwmc154;LOD值分别为2.6和3.46;加性效应分别为-6.1和-8.7;显性效应分别为3.03和3.4。1B染色体上1个QTL暂命名为QLr.hbau-1BL.2,连续两年被检测到,解释的遗传变异分别为7.7%和10.7%;标记区间为Xwmc766—Xbarc269;LOD值分别为2.5和3.1;加性效应分别为-1.0和-1.1;显性效应分别为-13.0和-14.9。其他3个QTL只在一个年份被检测到,1B染色体上暂命名为QLr.hbau-1BL.1、4B上暂命名为QLr.hbau-4BS、3A上暂命名为QLr.hbau-3A,均在2011—2012年度检测到,解释的遗传变异分别为11.7%、8.5%、5.6%;标记区间分别为Xbarc80—Xwmc728、Xgwm495—Xwmc652和Xgwm161—Xbarc86;LOD值分别为5.1、4.0和2.8;加性效应分别为6.5、-5.5和-3.1;显性效应分别为-6.5、6.2和6.6。QLr.hbau-1BL.1来源于感病亲本辉县红,其余4个QTL来源于兰天9号。【结论】结合田间表型数据和基因型数据,检测到位于1B、2B、3A、4B染色体上5个控制小麦成株抗叶锈的QTL。

小麦类钙调素新亚型基因TaCML25/26调控抗叶锈性

小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害,抗病品种的利用是防治该病安全、高效、经济的方法。明确抗叶锈病相关基因的作用对于有效防治叶锈病具有重要意义,而Ca^2+-CaM/CML信使系统在抗病过程中起着重要作用,并且不同的CaM亚型可能调控不同的抗病途径。前期研究发现在抗病和感病转录中存在显著差异表达的CaM/CML序列,在此基础上,在小麦近等基因系TcLr19中克隆该基因的开放读码框(open reading frame,ORF)。通过用Blastx及多种软件进行序列分析,初步确定其结构特性。该基因包含一个完整458 bp的开放阅读框,编码147个氨基酸;编码的蛋白不含跨膜区、无信号肽、定位在线粒体以外的其他细胞器中,具有一个EF-hand8以及多个EFh保守结构域。该基因与粗山羊草CML25/26基因的亲缘关系最近,相似性高达99%,确定其为一个新的小麦CML亚型,命名为TaCML25/26。用SWISS-MODEL构建CML的三维模型。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在TcLr19和其感病突变体Mu19中表达的特性。该基因不仅在根、茎、叶等组织中均有不同程度的表达,而且在叶片中表达受叶锈菌诱导,表达高峰出现时间在小麦近等基因系TcLr19和感病突变体Mu19中显著不同,在抗病的TcLr19中比在感病突变体中高峰早出现96 h;外源植物激素水杨酸、脱落酸在TcLr19中诱导TaCML25/26上调表达。为今后解析小麦类钙调素基因在植物抗叶锈病中的生物学功能奠定基础。

小麦河农6251苗期抗叶锈病基因的鉴定

为明确河农6251含有的抗叶锈基因并对其进行分子定位,以抗病品种河农6251与感病品种Thatcher的杂种F1、F2、F3群体为材料,对河农6251的苗期抗叶锈基因进行定位。分子标记辅助鉴定结果表明,河农6251中含有抗叶锈基因Lr26和Lr ZH84,可能含有Lr2c和Lr17a;遗传分析表明,河农6251对叶锈菌PBGP的抗性由1对显性抗病基因决定,暂命名为Lr H6;用SSR技术和分离群体分组法(BSA)分析河农6251 F2群体和F3家系,结果位于1B染色体的3个SSR标记wmc419、wms582和barc120与Lr H6连锁,遗传距离分别为21.6,25.8,27.9 c M。河农6251中含有Lr26、Lr ZH84等多个抗叶锈基因,其对PBGP的抗性由一对位于1BL染色体上的显性抗叶锈基因决定。

春小麦品种川育19抗叶锈性遗传分析

对春小麦品种川育19的抗叶锈性进行了遗传分析,以期为小麦抗叶锈病育种提供理论指导。作为父本,川育19分别与感病品种Thatcher及小麦抗叶锈病近等基因系Lr1和Lr3的载体品系Tc*6/Centenario和Tc*6/Democrat杂交,获得F_1、F_2、F_3后,分别在苗期和成株期进行抗病性测定。在苗期,接种致病类型BGD/HL,Thatcher×川育19杂交组合的F_2符合15(抗病)∶1(感病)的分离比例,而其余2个杂交组合的F_2均全部抗病,说明川育19含有显性遗传的抗叶锈病基因Lr1和Lr3,并相互独立控制对致病类型BDG/HL的抗病性;接种致病类型FBC/GN(或SHJ/GL),Thatcher×川育19杂交组合的F_2符合3(抗病)∶1(感病)的分离比例,而Tc*6/Centenario(Lr1)×川育19[或Tc*6/Democrat(Lr3)×川育19]杂交组合的F_2全部抗病,说明川育19含有呈显性遗传的抗叶锈病基因Lr1(或Lr3)且控制对致病类型FBC/GN(或SHJ/GL)的抗病性。在成株期,上述3个杂交组合的F_2均符合9(抗病)∶7(感病)的分离比例,说明川育19的成株期抗病性由2对互补遗传的显性抗叶锈病基因控制,且Lr1和Lr3在成株期不起作用。

小麦单体系用于抗锈基因定位的研究

用引自南斯拉夫的冬小麦品种诺维萨特早熟1号(Novosadska Rana 1)单体系测定了若干冬小麦品种抗锈基因的所在染色体。确定绿7蚰对条中25号小种的显性抗性基因位于2B 染色体上;Yantar 对叶中3号小种的抗性是由两个显性互补基因控制的,分别位于5A 和1D染色体上;农大233对条中29号小种的显性抗性基因位于3B 染色体上;C39抗条中29号小种的隐性基因位于7B 染色体上;Fr84-8对条中29号小种的抗性是由2个隐性互作基因控制的,分别位于2A 和3A 染色体上。此外还用诺维萨特早熟1号单体系测定出农大233,Fr84-8等品系的有芒基因均位于5A 染色体上,抑制斯卑尔脱(spelta)穗型的基因也在5A 染色体上。冬小麦诺维萨特早熟1号单体系是在我国华北地区进行基因定位研究的良好材料。

小麦品系L224-3抗叶锈病基因的分子作图

小麦品系L224-3苗期和成株期对目前大多叶锈菌生理小种表现抗性,鉴定和定位其中抗叶锈病基因对培育持久抗叶锈品种十分重要。苗期利用L224-3及37携带已知抗叶锈病基因的对照品系接种15个中国小麦叶锈菌小种,同时对由L224-3和感病品种郑州5389杂交获得的F2:3群体进行抗叶锈性遗传分析,进一步利用SSR和STS标记对L224-3中的抗叶锈病基因进行分子定位。遗传分析结果显示,L224-3可能携带1对显性抗病基因,暂命名为LrL224,标记分析表明,LrL224与1BL上的4个SSR标记barc8、gwm582、wmc419、wmc694和1个STS标记(ω-secali/Glu-B3)紧密连锁,其中距离最近的2个SSR标记为barc8、gwm582,与LrL224的遗传距离分别为4.3,4.6 cM。LrL224位于1BL染色体上,鉴于之前对其他已知抗叶锈病基因的研究,其抗性反应均与此不同,推断其可能为1个新的抗叶锈病基因。

小麦抗病性遗传——Ⅳ.抗条锈小麦品系绿7蚰和抗叶锈小麦品种Yantar的抗病基因定位研究

用引自南斯拉夫的一套诺维萨特早熟1号(Novosadska Rana 1,简称 NSR-1)单体系为工具,对北京农业大学选育的抗条锈品系绿7蚰和保加利亚抗叶锈品种 Yantar 进行抗病基因定位研究。结果表明绿7蚰对条中25号小种的抗性是由位于2B 染色体上的一个显性抗病基因控制的。Yantar 对叶中3号小种的抗性是由位于5A 和1D 染色体上的两个不完全显性互补基因控制的。绿7蚰的抗条锈基因与已知抗条锈基因 Yr5、Yr7、Yr 水原是否相同,尚有待进一步研究。而 Yantar所带有的两个互补显性基因则可能是新的抗叶锈基因。

小麦品种‘Waikea’抗条锈病基因的遗传分析

‘Waikea’是当前美国西北部地区大面积种植的小麦品种,研究证实该品种对中国条锈菌小种CYR31、CYR32及CYR33三种菌的混合菌苗期表现为感病,成株期表现免疫的抗性水平。采用苗期室内潜育期变温处理方法(常温昼15℃,夜10℃和高温昼24℃,夜18℃)对3个小种分别进行抗病性鉴定,明确其是否含有温敏微效基因,田间成株期抗性鉴定对其成株抗病基因进行遗传分析。结果表明‘Waikea’不含温敏微效抗病基因,至少含有一显一隐2对成株期主效抗病基因,以重叠或独立方式控制抗病性。美国西北部小麦品种‘Waikea’含有成株抗病基因,成株期对中国当前流行小种CYR33表现高抗,建议在抗病育种中加以充分利用。

小麦重要抗源Holdfast抗条锈性遗传分析

本研究在苗期对小麦品种Holdfast进行抗病性鉴定和温敏微效基因检测,并构建Holdfast和铭贤169的杂交群体,对其成株抗条锈病基因进行遗传分析。结果表明:Holdfast苗期常温下对中国流行小种CYR29、CYR31、CYR32和CYR33高度感病,高温下可诱导温敏微效基因表达;成株期大田条件下Holdfast对CYR32免疫,由1对显性和2对隐性基因互补控制。综合已有研究结果确认,Holdfast至少含有2对显性主效全生育期抗病基因、1对显性成株抗病基因和2对隐性温敏微效抗病基因。建议将其作为抗源在育种中加以利用。

来自波斯小麦Ps5的一对隐性抗叶锈病基因的染色体定位

为了筛选小麦抗叶锈病资源和发掘新的抗叶锈病基因,对由抗病波斯小麦Ps5与感病粗山羊草Ae38合成的双二倍体Am3进行了单体分析。将中国春单体和二体分别与Am3杂交,测定杂交F1植株的染色体条数以及F1、F2群体对叶锈病的抗/感病性。结果表明:在18℃条件下,Am3对小麦叶锈菌致病类型DHS/GD的抗病性由1对隐性抗病基因控制,该基因来自四倍体亲本波斯小麦Ps5,具有剂量效应,位于5A染色体上。