大麦肺病抗性遗传特性研究

大麦肺病抗性遗传特性研究

大麦粉体。f.s.hordieimarker。欧洲、日本及北美的东部和南部地区,中国的贵州、四川及东南沿海麦区普遍发生,可造成20%以上的产量损失。随着我国大麦生产水平的提高,种植密度和氮肥使用量也在不断增大,加之品种的单一化,导致大麦白粉病危害日益严重。早在20世纪30年代初,大麦白粉病的抗性遗传与育种研究就受到有关学者的重视。自20世纪80年代起,福建、上海、江苏等科研院所相继进行大麦白粉病抗性育种。虽然目前在抗白粉病品种选育方面取得一些成就,但有关大麦白粉病抗性遗传的报道甚少。为此,本研究选用5个常用亲本进行双列杂交,探讨大麦白粉病抗性的遗传特性,以期为大麦抗白粉病育种提供依据。1材料和方法1.1田间配方与试验地试验所用5个大麦亲本分别为早熟3号、莆大麦7号、S096、CM72、木石港3号。其中早熟3号为二棱感白粉病皮麦,莆大麦7号和S096为二棱抗白粉病皮麦,CM72和木石港3号为多棱抗白粉病皮麦。采用5×5完全双列杂交方法,于2006年春配制20个杂交组合,冬季种植F1代;2007年春配制同样组合,并根据F1代抗病性的表现型,分别以隐性亲本回交。冬季将亲本、F1F2及回交亲本同时播种于莆田市农科所试验田。试验地为粘壤土,前作花生,肥力中等,常年种植大麦,田间发病条件好,每年白粉病发病均十分严重。田间排列,亲本及F1代为3行区,F2代为10行区,行长1.7m,行距0.23m,随机区组设计,重复3次。田间管理按大田常规进行。1.2病情指数法检测总病情2008年3月底,在大麦白粉病发病高峰时,调查发病结果。病情调查参照刘孝坤田间调查方法,分5级标准,以茎为单位,随机取样调查100个茎,计算其发病率和病情指数,并参照全国小麦赤霉病抗性评定方法,对参试品种进行抗性评定。发病率为1～4级病株总数占调查总株数的百分数。病情指数(r)=[∑(各级病情级数×各级调查株数)]/(最高病情级数×调查总株数)高抗(HR):r≤5;抗(R):5<r≤33;感(S):33≤r≤66;高感(HS):r>66。1.3遗传分析结果按Griffing方法Ⅰ模型1分析一般配合力效应和特殊配合力效应,按HayanBI的双列法进行遗传分析。采用唐启义的DPS对数据进行统计分析。参照张平平等的方法进行遗传分析。2结果与分析2.1发病率和病情指数从表1可以看出,在供试的5个亲本品种中,CM72和木石港3号白粉病的发病率和病情指数均值最低,均为0,表现高抗;莆大麦7号和S096的发病率和病情指数较低,表现抗病;早熟3号的发病率和病情指数均最高,表现高感。2.2干预抗病性发病率和抗病性指数的联合分析2.2.1基因型间差异方差分析结果表明,大麦白粉病的发病率和病情指数区组间差异均不显著(P>0.05),而基因型间差异极显著(P<0.01),存在真实的遗传差异,可进行配合力和遗传模型分析。进一步分析(表2)表明,大麦白粉病的发病率和病情指数的一般配合力和特殊配合力均达到极显著差异,反交与正交也达极显著差异。2.2.2般配合力对天麻白酒抗性育种的影响从表3可以看出,发病率和病情指数一般配合力在5个亲本中既有正向效应,也有负向效应。其中,木石港3号发病率和病情指数的一般配合力效应值为最大负值,且与其他4个品种有显著或极显著差异,表明在大麦白粉病抗性育种中,木石港3号的一般配合力在5个亲本中最好,可极显著地降低杂种后代的发病率和病情指数。CM72的一般配合力较好,可显著地降低杂种后代的发病率和病情指数。S096的一般配合力中等,可以降低杂种后代的发病率和病情指数。而莆大麦7号和早熟3号一般配合力表现为较大的正值效应,表明利用其组配的杂种后代发病率和病情指数较高。2.2.3负荷量的组合从表4可以看出,在20个杂交组合中,大麦发病率特殊配合力效应表现为负值的组合为9个,表现为正值的组合为11个。其中正值较大的组合为木石港3号×早熟3号、S096×木石港3号和S096×CM72;负值较大的组合为木石港3号×S096、早熟3号×S096和早熟3号×CM72。在20个杂交组合中,病情指数特殊配合力效应表现为负值的组合为6个,表现为正值的组合为14个。其中正值较大的组合为木石港3号×早熟3号、CM72×莆大麦7号和S096×木石港3号;负值较大的组合为木石港3号×S096、早熟3号×S096和早熟3号×CM72。S096、CM72和木石港3号参与的组合既有较大的正值,也有较大的负值,即三者不仅一般配合力较好,而且在某些组合中还具有明显的特殊配合力效应,表明这三个品种在杂交组合中具有加性-显性作用,在育种上具有较高的利用价值。2.3表1显示了发病率和抗病性指数的遗传模型2.3.1病情指数及其归因的遗传-显著性根据Hayman的估算方法计算大麦白粉病的协方差Wr、依方差Vr的直线回归系数(b)和回归截距(a),得白粉病发病率(正交)的Wr/Vr回归方程为Wr=-135.3094+0.5910Vr,病情指数(正交)的Wr/Vr回归方程为Wr=59.1276+0.1973Vr,结果列于表5。可以看出,发病率直线回归系数b与0的差异显著,与1的差异不显著,可推断该性状的遗传符合加性-显性模型。回归截距a<0,说明此性状为超显性;病情指数直线回归系数b与0的差异不显著,与1的差异显著,可推断该性状的遗传也符合加性-显性模型。回归截距a>0,说明此性状为部分显性。2.3.2病情指数的wr-vr值在公共亲本内一般认为,Wr+Vr差异由显性效应引起,而Wr-Vr差异则由非等位基因的互作即上位性效应引起。从表6可以看出,发病率和病情指数的Wr+Vr和Wr-Vr值在公共亲本间差异极显著,而在公共亲本内差异不显著。因此,大麦白粉病的遗传除加性和显性效应外,还有非等位基因的互作,符合加性-显性模型,与Wr/Vr的直线回归分析结果相同。2.4遗传基多态性依据各个亲本在Wr/Vr的回归图形上的位置,可以推断亲本中显、隐性基因的分布。有较多显性基因的亲本具有较低的Wr和Vr值,位于回归线的左下方,而有较少显性基因的亲本具有较高的Wr和Vr值,位于回归线的右上方。从图1、图2可以看出,亲本CM72的发病率和病情指数阵列点离原点最近,说明控制大麦白粉病遗传的显性基因最多;S096的阵列点离原点也较近,且位于回归线的左下方,也具有较多的显性基因;早熟3号的阵列点离原点较远,位于回归线的上端,表明它们具有较多的控制白粉病遗传的隐性基因。2.5遗传稳定性试验按Hayman和Jinks的遗传参数估算公式求出的发病率和病情指数遗传参数列于表7。可以看出:(1)大麦白粉病发病率和病情指数的加性方差(VA)、显性方差(VD)均达极显著水平,且VA值大于VD值,说明白粉病的遗传受加性效应和显性效应的共同作用,且显性效应比加性效应更重要,与Wr+Vr和Wr-Vr方差分析的结果一致;(2)发病率和病情指数的平均显性度均小于1,表现为部分显性,以加性效应为主;(3)根据遗传方差估算出的发病率和病情指数广义遗传力H分别为66.90%和70.11%,均较高。(4)根据遗传方差估算出的发病率和病情指数狭义遗传力H分别为44.48%和46.32%,均较低。3讨论3.1筛选抗病品种及杂交组合发病率和病情指数都是测定病害程度的指标。发病率表明田间植株的发病数量,大麦白粉病是系统病害,我们将1～4级症状的植株都作为发病株计算发病率。病情指数所反映的是组合感病的综合情况,除反映发病株的数量外,还反映病害的严重程度。本试验以发病率和病情指数两个指标进行遗传分析,结果的可靠性会较高。关于大麦对白粉病抗性遗传的研究,国内少见有详细的报道,国外已进行的研究中,说法不一。有人认为,大麦对白粉病抗性由单个显性基因控制。也有人认为,大麦白粉病水平抗性(或称田间抗性)表现为数量性状,由多基因控制。目前的研究对水平抗性的遗传了解不多。严隽析等以4个大麦抗病品种和4个感病品种配制了9个杂交组合及1个回交组合,感病品种与抗病品种杂交后F1代抗病,F2代群体抗病和感病分离,其中8个组合抗病分离符合3∶1比例,三个品种对白粉病的抗性受单个显性基因控制,1个组合抗病分离符合13∶3,一个品种的抗性是由两对基因控制。本试验结果表明,大麦白粉病的发病率和病情指数狭义遗传力较低,说明加性效应占表现型总方差的比率较低,故而稳定遗传的能力较低。3.2选育抗病品种培育抗病品种,是防治大麦白粉病的根本途径,研究大麦白粉病的抗性遗传,是抗病育种的基础。在培育抗病品种时,选配好亲本是非常重要的。本研究所用的5个试验材料都是重要的育种亲本,其中S096(墨西哥)是国内公认的抗白粉病优质材料,表现大穗大粒,丰产性好,本所用其作亲本培育出许多抗白粉病、高产新品系,福建省农科院用“浙皮l号×S096”选育出高抗白粉病、高产大麦新品种闽麦02。木石港3号(日本)也是重要抗病材料(也抗黄花叶病),本所用“木石港3号×莆大麦4号”选育出高抗白粉病(且高抗赤霉病)、高产新品种莆大麦5