普通小麦簇毛麦易位系V8360抗条锈病基因的遗传分析.doc

普通小麦簇毛麦易位系V8360抗条锈病基因的遗传分析 方正武，马东方 （长江大学农学院，湖北荆州） 摘要：普通小麦簇毛麦易位系具有抗逆性强、抗条锈性强和抗白粉性强等许多优良的生物学特性。用个中国目前流行的条锈菌生理小种对进行了抗条锈性评价，表明该易位系具有良好的抗条锈性。以条锈菌小种对与感病品种铭贤配置的、和代进行苗期抗条锈性遗传分析，并对其中一个代群体进行了标记。结果表明，对条锈菌的抗病性由对显性核基因控制，暂命名为。从对引物中筛选到位于小麦染色体上的个位点、和与该基因连锁。 关键词：普通小麦簇毛麦易位系；抗病基因；遗传分析；标记 ：（） ： ： 基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（）；湖北省重点（优势）学科作物学（长江大学）资助项目 作者简介：方正武（1977-），男，江西上饶人，博士，主要从事小麦遗传育种，（电话）（电子信箱）；通信作者， 马东方，男，山东滕州人，讲师，主要从事小麦抗条锈病机制研究，（电子信箱）。 由条形柄锈菌小麦专化型（）引起的小麦条锈病是世界各主要麦区的重要病害之一。而且小麦条锈病在中国分布范围较广，主要集中在西北、西南、黄淮海等冬麦区以及西北春麦区。迄今，小麦条锈病发生的次大面积的暴发流行给中国小麦生产带来巨大损失，。由于抗条锈品种的单一化种植，加速了条锈菌毒性结构的变异，加速了小麦主栽品种抗条锈性的丧失。虽然农药（粉锈宁等）的大面积及时使用可以控制该病害，但要投入大量的人力、物力、财力，而且容易造成污染环境。大量国内外实践表明，种植抗病品种是防治小麦条锈病最有效、经济和环保的措施。因此，引进、鉴定、筛选有效的抗条锈种质资源，挖掘其中的抗病基因，对实现小麦抗条锈基因多样化，培育持久抗条锈病小麦品种十分必要。 随着分子生物学的发展和基因分子作图技术的日益完善，目前已发展了多种以为基础的分子标记技术，如、等。简单重复序列（S，）分子标记被广泛应用于种质资源鉴定、物种进化、基因的分子作图等研究。目前，利用方法已将许多小麦条锈病抗病性基因定位，大部分已正式命名的小麦抗条锈病基因均已获得与其紧密连锁的标记。 因对小麦条锈病、白粉病、全蚀病等病害具有良好抗性，同时分蘖能力强、耐干旱、耐盐碱等优良性状，簇毛麦（，）近年来已引起众多育种工作者的关注，。傅杰等通过普通小麦与簇毛麦杂交选育出一系列易位系、代换系和附加系，为利用这一种质资源提供了试验材料。井金学等研究发现，簇毛麦的抗锈基因具有较强的传递性，可转移至普通小麦中。本研究旨在对普通小麦簇毛麦易位系进行抗条锈性鉴定，明确的抗条锈病遗传规律，挖掘其抗病基因，加快对这一种质资源的利用。 材料与方法 试验材料 小麦材料为普通小麦簇毛麦易位系、感病对照为铭贤、簇毛麦、白粒高、普通小麦“”、与铭贤杂交后代、群体，其中是由簇毛麦与白粒高、普通小麦“”杂交选育而成。小麦条锈菌生理小种（致病类型）为、。 苗期抗条锈病遗传分析 将亲本、以及家系种植于直径为的花盆中，置于温室按常规方法培养。在供试小麦幼苗生长至二叶期时，用涂抹法接种小麦条锈菌。接种完成后，将小麦幼苗置于黑暗的保湿箱中h。之后转入温室内潜育发病，温度为（昼）（夜），光照周期（昼）（夜）。反应型调查标准分为级，即、；、；、-、。为抗病，-为感病。统计双亲、杂交后代各株系的抗感分离比例，用卡方检验法对期望比例进行检测。 基因组的提取和抗、感池的构建 基因组提取用法稍作改进。参考等提出的抗病池、感病池建立方法，挑选代的株高抗单株、株高感单株分别等量混合构成抗病池（）和感病池（）。构建抗感池的单株均经过家系验证其对应代单株的纯合性。 标记筛选和遗传作图 根据？觟等和：公布的小麦染色体上引物序列信息，由上海生命技术公司合成引物。以、铭贤、抗病基因池、感病基因池和代群体的为模板进行扩增。扩增产物用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，银染显影。筛选与抗病亲本相关的标记，进而用软件计算各标记位点与目的基因的遗传距离，最后用软件绘制连锁图。 结果与分析 苗期抗条锈性鉴定结果 和簇毛麦对、等个条锈菌生理小种表现良好的抗锈性。感病对照品种铭贤、白粒高、“”对个条锈菌均表现高度感病反应（表）。说明是一个优良的抗条锈病种质资源。 抗条锈性遗传分析 接种时，与铭贤杂交的代与抗病亲本一样呈抗病反应，代抗病与感病株数比为，经卡方检验符合的分离比；反交组合中，抗病植株株，感病植株株，符合的分离比例。株单株共收获个家系。对应的家系中，纯抗家系个，抗感分离家系个，纯感家系个，分离比例符合；正交组合1中，抗病植株株，感病植株株，符合的分离比例（表）。 上述结果表明对的抗病性由对显性细胞核基因控制，暂命名为。以群体的个单株构建作图群体，对抗条锈病基因进行标记。 3的标记定位 选择分布于小麦条染色体上的对引物对抗病材料、感病材料铭贤、抗病池及感病池进行多态性筛选。结果上的引物、和在、铭贤及抗感池间同时扩增出稳定的多态性片段。对代群体进行单株扩增，结果大部分抗病单株扩增出与抗病亲本相同的带型（）或双亲的组合带型（），而大部分感病单株则扩增出与铭贤一致的带型（），由此推测这个位点与连锁。 4连锁遗传分析 根据分离群体及家系反应型，确定单株的抗感基因型。由所有单株的扩增统计结果可以得出，、和的扩增位点与有明显的连锁关系（表）。 用M软件进行连锁分析，值设置为，结果显示、和与抗条锈基因的遗传距离分别为、和。参照已报道的小麦遗传图谱，根据抗条锈病基因与所获得标记之间的连锁关系可知，位于小麦染色体上，且位于和之间。据此绘制了遗传连锁图（图）。 讨论 发掘和鉴定抗条锈病基因是小麦抗病育种的重要工作。开展小麦抗条锈病基因的分子标记研究，一方面通过寻找与抗病基因紧密连锁的分子标记，在基因型水平上对作物种质资源进行深入评价和鉴定。另一方面为通过分子标记辅助选择实现多种基因的累加，培育出多抗或广谱的种质或品种奠定基础。 普通小麦簇毛麦易位系具有抗条锈病、白粉病等较强抗性以及多种优良农艺性状。本研究发现普通小麦簇毛麦易位系对中国优势条锈菌小种具有良好的抗病性，且抗性由对显性核基因控制，被定位在上。 目前，正式命名的个抗条锈病基因只有定位在上17，。从染色体位置上分析，位于染色体长臂末端，而位于染色体长臂中间部位，与的距离大约为。从系谱上分析，的载体品种是澳大利亚的农家品种，而由中国育种工作者自主选育而成，与的系谱并无交集。周新力等研究发现，普通小麦簇毛麦易位系对的抗条锈病基因位于小麦染色体上；侯璐等报道，易位系对的抗条锈病基因位于染色体；王睿等把易位系对的抗条锈病基因定位于染色体上。因此可以初步断定，不同于普通小麦簇毛麦易位系、和中的抗锈基因。综合上述分析，初步判断很可能是一个不同于已知抗条锈病基因的新基因。 在目前大量抗源和主栽品种对中国目前流行条锈病生理小种丧失抗病性的形势下，本研究发现的抗病基因对抗病育种显得尤为宝贵。综合农艺性状较好，对小麦条锈病又具有良好的抗性，稍加改良就可以用于生产。 参考文献： ：，： ，（）： ：A，（）： 李振岐，曾士迈中国小麦锈病北京：中国农业出版社， 吴立人，牛永春我国小麦条锈病持续控制的策略中国农业科学，（）： 马东方，王海鸽，唐明双，等小麦品种中梁抗条锈病基因遗传分析与标记定位作物学报，（）： 刘萍，杨宝军，陈佩度普通小麦簇毛麦易位系抗病性在不同小麦遗传背景中的传递南京农业大学学报，（）： 李洪杰，朱至清簇毛麦的利用价值和染色体操作植物学通报，（）： 傅杰，周荣华，陈漱阳，等小簇麦新种质的品质、抗病性及分子细胞遗传学研究西北农林科技大学学报（自然科学版），（）： 井金学，傅杰，商鸿生，等三个小麦野生近缘种属抗条锈传递的初步研究植物病理学报，（）： 刘孝坤小麦抗源对条锈病的抗性遗传研究初报植物保护学报，（）：. ，： ，：A，： ？魻，： 刘仁虎