科研产出
西北条锈菌源区冬小麦育种抗条锈病基因的利用现状与策略
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种（系）中抗条锈病基因的利用情况，为陇南小麦条锈病遗传多样性控制，持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种（系）甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定，2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种（系）进行苗期抗条锈病鉴定，并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种（系）占29.1%，其中，25.6%为陇南区域品种（系），3.4%为陇东区域品种（系），另有25.6%陇南区域感病品种（系）表现慢病性（严重度＜20%）。有70.1%品种（系）苗期对CYR33表现抗病，其中，57.3%为陇南区域品种（系），12.8%为陇东区域品种（系）；仅6.0%品种（系）苗期对CYR34具有抗病性，为陇南区域的兰天131等7个品种（系）。苗期和成株期抗病品种（系）以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析，发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种（系）中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%，且多以基因聚合体形式存在于品种（系）中，62.4%品种（系）中聚合了2—5个抗条锈病基因，YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后，品种（系）的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外，在陇南菌源区，以种植小麦为主的山旱地区域（条锈菌越夏区）所推广的品种（系）中，含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高，越冬区（川水地）推广品种（系）中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84，越夏区和越冬区品种（系）的抗性遗传背景差异明显，且越夏区品种（系）含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种（系）中，抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高，避免了品种抗病遗传背景单一化问题，实现了品种（系）中的抗病基因较为复杂多样，部分品种的抗病性保持时间长，表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。
关键词： 普通小麦 条锈菌 西北越夏菌源区 基因聚合 持久抗性 分子标记
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普通小麦'Holdfast'条锈病成株抗性QTL定位
《作物学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：Holdfast是来自英国的小麦品种,多年来一直保持良好的条锈病持久抗性.本研究目的是发掘Holdfast的条锈病成株抗性基因及其紧密连锁的分子标记,为小麦持久抗性品种选育提供材料和方法.利用铭贤169和Holdfast杂交后代重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,于2014—2015和2015—2016年度在甘肃甘谷、甘肃中梁和四川成都进行条锈病成株抗性鉴定,并统计最大严重度(maximum disease severity,MDS).基于小麦660K SNP芯片和BSA(bulked segregant analysis)技术初步确定抗病基因所在的染色体后,将目标区域的SNP标记转化为KASP(Kompetitive allele specific PCR)标记,检测整个RIL群体,进行基因型分析.最后进行RIL群体条锈病成株抗性的QTL分析,在5AL和7AL染色体上发现了2个成株抗性QTL.5A染色体长臂上1个条锈病成株抗性QTL QYr.gaas-5AL,在所有环境下均存在,可解释6.5%~9.3%的表型变异;QYr.gaas-5AL位于标记Ax-109948955和Ax-108798241之间,连锁距离分别为0.5 cM和1.1 cM.在7A染色体长臂上定位到1个条锈病成株抗性QTL QYr.gaas-7AL,在2015年和2016年甘谷环境中均稳定存在,分别解释6.2%和7.3%的表型变异;QYr.gaas-7AL位于标记Ax-110361069和Ax-108759561之间,连锁距离分别为0.5 cM和0.7 cM.携带QYr.gaas-5AL和QYr.gaas-7AL抗病等位基因家系的MDS显著低于感病等位基因家系的MDS,表明QYr.gaas-5AL和QYr.gaas-7AL可有效降低条锈病严重度,可应用于小麦抗条锈育种.
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节节麦HWM-GS D~tx5与普通小麦HWM-GS Dx5亚基的AS-PCR鉴别
《分子植物育种 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：高分子量谷蛋白(HMW-GS)是小麦的重要储藏蛋白之一,决定小麦烘烤品质,其中HMW-GS Glu-D1位点与面包烘烤品质的关系最为密切。人工合成小麦(synthetic hexaploid wheat,SHW)继承了节节麦D基因组丰富的遗传变异,是高效利用野生祖先种优良基因的重要桥梁资源;近年来随着人工合成小麦在小麦遗传育种中的不断应用,来自节节麦类群的大量高分子量谷蛋白亚基类型越来越多的涌向普通小麦。而传统SDS-PAGE无法区分节节麦HMW-GS Dtx5和普通小麦Dx5亚基,鉴于此本研究利用节节麦HMW-GS Dtx5亚基和普通小麦HMW-GS Dx5亚基DNA序列之间存在的几个SNPs差异开发出等位特异PCR(allele specific polymerase chain reaction,AS-PCR)引物,通过PCR方法来区分两种不同来源的5亚基。结果显示,所设计出的两对引物都能够扩增出清晰稳定的目标条带,并且两对引物的扩增结果一致,含HMW-GS Dx5亚基的表现为阳性带,含节节麦来源的Dtx5亚基表现为阴性;同源性分析表明Dtx5亚基与Dx2亚基氨基酸序列的同源性要高于Dtx5与Dx5之间的同源性。
关键词： 节节麦 普通小麦 Dtx5亚基 Dx5亚基 AS-PCR
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普通小麦兼抗型成株抗性品系的培育、鉴定与分子检测
《作物学报 》 2015 CSCD
摘要：小麦条锈病、叶锈病和白粉病是我国小麦的重要真菌病害,培育兼抗型成株抗性品种是控制病害最为经济有效和持久安全的方法。本研究选用由成株抗性育种方法培育的21份冬小麦高代品系和96份春小麦高代品系,在多个环境下进行这3种病害的成株期抗性鉴定,并利用紧密连锁的分子标记检测了兼抗型基因Lr34/Yr18/Pm38、Lr46/Yr29/Pm39和Sr2/Yr30的分布。田间鉴定表明,21份冬小麦品系中有17份兼抗3种病害,占80.9%;96份春小麦品系中有85份兼抗3种病害,占88.5%。分子标记检测发现,21份冬小麦品系均含QPm.caas-4DL,其中7份还含QPm.caas-2BS,9份还含QPm....
关键词： 普通小麦 兼抗型 成株抗性 条锈病 叶锈病 白粉病
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普通小麦HMW-GS Dx5与Dx2亚基共显性标记
《分子植物育种 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：高分子量麦谷蛋白是决定小麦烘烤品质的重要蛋白组分,其中Glu-D1基因座(Locus)与小麦的烘烤品质关系最为密切,该座位的亚基类型中,Dx5亚基的面团弹性要大于Dx2亚基。本研究根据Dx5亚基和Dx2亚基DNA序列的中间重复区重复单元数目的不同,开发出用于鉴别两种不同亚基类型的共显性标记,并利用该标记对含有Dx2亚基的川麦38与具有Dx5亚基的川麦42杂交F1植株、F2群体进行PCR分析。研究结果显示电泳条带清晰,片段大小符合期望值,F2群体检测统计结果符合孟德尔定律。研究结果表明该共显性标记能够用于早期分子辅助选择育种。
关键词： 普通小麦 Glu-D1基因座 Dx5亚基 Dx2亚基 共显性标记
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兼抗型成株抗性小麦品系的培育、鉴定与分子检测
《作物学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：小麦条锈病、叶锈病和白粉病是我国小麦的重要真菌病害,培育兼抗型成株抗性品种是控制病害最为经济有效和持久安全的方法。本研究选用由成株抗性育种方法培育的21份冬小麦高代品系和96份春小麦高代品系,在多个环境下进行这3种病害的成株期抗性鉴定,并利用紧密连锁的分子标记检测了兼抗型基因Lr34/Yr18/Pm38、Lr46/Yr29/Pm39和Sr2/Yr30的分布。田间鉴定表明,21份冬小麦品系中有17份兼抗3种病害,占80.9%;96份春小麦品系中有85份兼抗3种病害,占88.5%。分子标记检测发现,21份冬小麦品系均含QPm.caas-4DL,其中7份还含QPm.caas-2BS,9份还含QPm.caas-2BL;96份春小麦品系中,18份含Lr34/Yr18/Pm38,37份含Lr46/Yr29/Pm39,29份含Sr2/Yr30。以上结果表明,分子标记与常规育种相结合,可有效培育兼抗型成株抗性品种,为我国小麦抗病育种提供了新思路。
小麦慢白粉病QTL对条锈病和叶锈病的兼抗性
《作物学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：聚合兼抗白粉病、条锈病和叶锈病的慢病性基因,是培育持久多抗小麦品种的重要措施。百农64和鲁麦21均为慢白粉病品种,分别含有4个和3个慢白粉病抗性QTL。将百农64与鲁麦21杂交,获得21个聚合2~5个慢白粉病抗性QTL的F6株系,于2012—2013年度分别在四川郫县和甘肃天水进行条锈病田间抗性鉴定,在河北保定和河南周口进行叶锈病田间抗性鉴定。分析21个株系条锈和叶锈病的最大严重度和病程曲线下面积,检测单个QTL和QTL聚合体对条锈病和叶锈病的抗性效应。结果表明,QPm.caas-4DL、QPm.caas-6BS和QPm.caas-2BL对条锈病均有显著的抗性,分别解释表型变异的16.9%、14.1%和17.3%;QPm.caas-4DL对叶锈病也有显著抗性,可解释表型变异的35.3%;QPm.caas-1A/QPm.caas-4DL/QPm.caas-2DL/QPm.caas-2BS/QPm.caas-2BL和QPm.caas-1A/QPm.caas-4DL/QPm.caas-2BS/QPm.caas-2BL聚合体对条锈病和叶锈病的抗性显著高于两亲本,它们均含有来自百农64的QPm.caas-4DL以及来自鲁麦21的QPm.caas-2BL和QPm.caas-2BS,表明这些QTL具有明显的兼抗性效应。在小麦抗病育种中,聚合慢病性QTL越多,慢病性越强,聚合4~5个慢病性QTL时,株系可达到高抗甚至接近免疫的水平,是选育持久抗性小麦品种的重要手段。
普通小麦对仓储害虫玉米象的抗性QTL分析
《作物学报 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：以普通小麦品种川农16与人工合成小麦衍生品种川麦42为亲本构建了含有127个株系的重组自交系(RIL)群体,将2008和2009年收获的种子用玉米象(Sitophilus zeamais)虫卵进行接种,并于2009年11月开始储藏,次年8月和10月进行虫害调查。利用复合区间作图法(CIM)对RIL群体的抗虫性进行QTL定位分析。在2008年收获群体中检测到位于3B、2D和3D染色体的3个QTL,贡献率依次为10.2%、8.5%和8.3%;在2009年收获群体中检测到位于3D和4B的2个QTL,贡献率分别为8.5%和11.3%。位于3D染色体Xbarc6-Xgwm112标记区间内的QTL在年度间重复检测到,贡献率为8.3%～8.5%,抗性位点来自川农16。
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春化、光周期和矮秆基因在不同国家小麦品种中的分布及其效应
《作物学报 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：为促进国外种质资源在我国的有效利用,将14个国家的100份代表性小麦品种在国内的8个代表性地点种植,调查抽穗期、成熟期和株高,并以4个春化基因(Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3)、1个光周期基因(Ppd-D1a)及2个矮秆基因(Rht-B1b和Rht-D1b)的分子标记检测所有品种的基因型。春化基因Vrn-A1a、Vrn-B1、Vrn-D1和vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1的分布频率分别为8.0%、21.0%、21.0%和64.0%;显性等位变异Vrn-A1a、Vrn-B1和Vrn-D1主要存在于来自中国春麦区及意大利、印度、加拿大、墨西哥和澳大利亚的品种中,这些品种一般为春性类型;春化位点均为隐性等位变异或vrn-A1+vrn-D1+Vrn-B1的品种主要分布在中国冬麦区、美国冬麦区、俄罗斯冬麦区,以及英国、法国、德国、罗马尼亚、土耳其和匈牙利,这些地区的小麦均为冬性类型。秋播时,供试品种均能正常抽穗,且携带春化显性变异的材料较隐性类型抽穗早,显性等位变异表现加性效应,4个春化位点均为隐性变异的一些欧美材料因抽穗太晚在杨凌和成都不能正常成熟;而春播时,显性等位变异基因型抽穗的频率高,隐性等位变异基因型基本不能抽穗。光周期不敏感基因Ppd-D1a的分布频率为68.0%,主要分布在中国、法国、罗马尼亚、俄罗斯、墨西哥、澳大利亚和印度,而光周期敏感等位变异Ppd-D1b主要分布在英国、德国、匈牙利和加拿大等中高纬度地区;携带Ppd-D1a的品种较携带Ppd-D1b的品种抽穗早,大多数Ppd-D1a品种在长日照和短日照条件下均能成熟,大部分Ppd-D1b品种在短日照条件下不能成熟。Rht-B1b和Rht-D1b基因的分布频率分别为43.0%和35.0%,其中,Rht-B1b主要分布于美国、罗马尼亚、土耳其、意大利、墨西哥和澳大利亚,Rht-D1b主要分布于中国、德国、英国、意大利和印度。一般来说,一个国家的品种携带Rht-B1b或Rht-D1b之一,而这2个基因在高纬度地区分布频率较低。Rht-B1b、Rht-D1b和Ppd-D1a的降秆作用均达显著水平,Rht-B1b和Rht-D1b的加性效应突出。
关键词： 普通小麦 春化基因 Ppd-D1a Rht-B1b和Rht-D1b 分子标记
CIMMYT种质对四川、云南、甘肃和新疆春性小麦产量遗传增益的贡献
《作物学报 》 2011 北大核心 CSCD
摘要：研究历史品种产量潜力变化规律有助于提高小麦育种水平。2007—2009连续2年度将来自四川、云南、甘肃和新疆的代表性59个品种分别种植在四川成都、云南丽江、甘肃武威和新疆昌吉,在肥水供应充足、控制病虫害和倒伏的条件下分析了产量和相关农艺性状的变化趋势。结果表明,四川、云南、甘肃和新疆品种的产量随育成年份显著增加,年遗传增益分别为0.73%、0.34%、0.58%和1.43%。产量遗传增益四川品种表现与产量构成因子关系不密切;云南品种主要表现为减少穗数和增加穗粒数;甘肃品种主要表现为增加穗粒数;新疆品种主要表现为增加主穗粒重和收获指数,并与成熟期提早及株高降低有一定关系。各地区品种中Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因均来自CIMMYT种质,其产量潜力的提高主要得益于CIMMYT种质的引进和有效利用,在四川和云南,CIMMYT种质的主要贡献是提高品种的条锈病抗性;而在甘肃和新疆,其被利用的主要特性是矮秆、高产、穗粒数多及广泛适应性。
