孫建魯, 王吐虹, 馮 晶*, 藺瑞明, 王鳳濤,姚 強(qiáng), 郭青云*, 徐世昌

(1. 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院, 西寧 810016; 2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)所, 植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193; 3. 青海省農(nóng)林科學(xué)院, 青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西寧 810016;4. 農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站, 西寧 810016)

100個(gè)小麥品種資源抗條銹性鑒定及重要抗條銹病基因的SSR檢測

孫建魯1,2,3, 王吐虹2, 馮 晶2*, 藺瑞明2, 王鳳濤2,姚 強(qiáng)1,3,4, 郭青云1,3,4*, 徐世昌2

(1. 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院, 西寧 810016; 2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)所, 植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193; 3. 青海省農(nóng)林科學(xué)院, 青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西寧 810016;4. 農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站, 西寧 810016)

了解小麥品種資源對中國條銹菌生理小種的抗病性水平及其所含重要抗條銹病基因,可為合理種植和利用小麥品種提供理論依據(jù)。選用中國小麥條銹菌不同生理小種CYR17、CYR32、CYR33和V26及條銹菌混合小種分別對100個(gè)小麥品種資源進(jìn)行苗期和成株期抗條銹性鑒定,并采用SSR分子標(biāo)記技術(shù)檢測重要抗條銹病基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr24和Yr26。結(jié)果表明,在苗期對4個(gè)生理小種均表現(xiàn)抗病性的有‘Mos311’、‘蘭天15號(hào)’等30個(gè)品種;在成株期表現(xiàn)抗病性的有‘Yeoman’、‘蘭天1號(hào)’、‘小紅麥’等88個(gè)品種;苗期和成株期均抗病的有‘Mos311’、‘蘭天15號(hào)’等30個(gè)品種。SSR檢測發(fā)現(xiàn),‘貴農(nóng)22’可能含有Yr5,‘蘭天23號(hào)’、‘蘭天24’號(hào)、‘中梁04260’和‘中梁04335’可能含有Yr10,‘Little Joss’和‘中梁5號(hào)’可能含有Yr15,‘清農(nóng)3號(hào)’、‘蘭天2號(hào)’、‘中梁04335’等19個(gè)品種可能含有Yr18,檢測品種可能均不含Yr24和Yr26。在鑒定中保持穩(wěn)定抗病性的‘Mos311’、‘蘭天15號(hào)’等8個(gè)品種在抗病品種選育中有重要應(yīng)用價(jià)值。

小麥條銹病; 抗病性鑒定;Yr基因; SSR分子標(biāo)記

小麥條銹病是由小麥條銹菌引起的影響小麥生產(chǎn)的重要?dú)鈧鞑『Α?0世紀(jì)50年代至今,我國曾發(fā)生16次中度流行,9次較大規(guī)模流行[1]。研究與實(shí)踐證明,選育和利用抗病品種是防治小麥條銹病最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的措施。由于小麥抗條銹病基因有很強(qiáng)的小種?；?一個(gè)品種推廣后快則2～3年,甚至當(dāng)年,慢則4～5年就喪失原有的抗條銹性。對全國不同麥區(qū)小麥生產(chǎn)品種、地方品種、國外種質(zhì)資源進(jìn)行抗條銹性評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),小麥材料抗病性整體水平較低[2-5]。目前,對當(dāng)前條銹菌流行小種仍保持一定抗病性的已知基因有Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr24、Yr26等,還有一些未知基因。因遺傳重組、基因突變和異核作用等現(xiàn)象的存在,以及抗病品種抗病性利用的不合理,小麥條銹菌能不斷克服所育品種的抗病性[6-7]。比如CYR32于2002年躍居為優(yōu)勢小種,2007年CYR33亦成為優(yōu)勢小種[8]。近年對Yr26等抗病基因存在毒性的V26出現(xiàn),對我國小麥安全生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。了解小麥品種所含抗病基因及抗性特點(diǎn),可為有針對性地選育抗病品種提供理論支持。

本研究對100個(gè)小麥品種資源進(jìn)行條銹病抗病鑒定與評(píng)價(jià),并采用SSR技術(shù)對重要抗條銹病基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr24和Yr26進(jìn)行分子檢測。旨在獲悉小麥品種資源對中國條銹菌生理小種的抗病性水平及其所含的重要抗病基因,發(fā)掘可資利用的新抗源。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的100份小麥品種資源,包括13份陜西地方品種、27份國外引進(jìn)品種、60份國內(nèi)生產(chǎn)品種或資源材料(表3)。感病對照‘銘賢169’,近等基因系A(chǔ)vocet*6/Yr5、Avocet*6/Yr10、Avocet*6/Yr15、Avocet*6/Yr24、Avocet*6/Yr26,已知基因載體品系T.speltaalbum(含Yr5)、Moro(含Yr10)、Dippes Triumph(含Yr15)、Anza(含Yr18)、K733(含Yr24)、Line R55(含Yr26)。

鑒定菌系為小麥條銹菌生理小種CYR32、CYR33、V26和CYR17,混合小種包括CYR33、CYR32、CYR31、CYR29、CYR27、CYR26、CYR17、Su-1、Su-3、Su-5、Su-7、V26,菌系繁殖用感病品種‘銘賢169’。

條銹菌生理小種和國外品種、國內(nèi)地方品種均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供,國內(nèi)生產(chǎn)品種由甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所和甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所提供。

1.2 抗病性鑒定

1.2.1 苗期鑒定

苗期鑒定在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所自控溫室內(nèi)進(jìn)行。每個(gè)供試品種選出飽滿種子15～20粒,分別播種于9 cm×9 cm營養(yǎng)缽,置于自控溫室內(nèi)培養(yǎng)(溫度:晝15～18℃/夜10～14℃;光照時(shí)間:12～14 h/d;光照強(qiáng)度:5 000～6 000 lx)。待供試品種第一片葉完全展開時(shí),用掃接法接種,并置于10℃接種間黑暗保濕24 h,隨后置于自控溫室內(nèi)培養(yǎng)。待感病對照品種‘銘賢169’充分發(fā)病后,按照12級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[9]調(diào)查記載反應(yīng)型,即0、0;、0;+、1、1+、2-、2、2+、3-、3、3+、4,將0～2+型劃分為抗病類型,3-～4劃分為感病類型,抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)引自中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T1443.1-2007[10]。

1.2.2 成株期鑒定

成株期鑒定在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所野外臺(tái)站——農(nóng)業(yè)部廊坊作物有害生物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站鑒定病圃進(jìn)行。田間設(shè)CYR17小種圃、CYR32小種圃和混合圃(1.5 m行長,0.3 m行距)。2013年10月上旬將供試材料等行距條播于3個(gè)病圃,順畦垂直行向播種‘銘賢169’作為誘發(fā)行。次年4月上旬無風(fēng)晴朗傍晚噴霧接種,接種后薄膜覆蓋保濕16 h以上。5月下旬待感病對照‘銘賢169’充分發(fā)病時(shí)調(diào)查2次,間隔4～5 d。

1.3 抗病基因分子檢測

將待測品種穴播于盛有營養(yǎng)土的30 cm×40 cm塑料方盒內(nèi),待其幼苗有兩葉時(shí)剪取葉片,用改進(jìn)的CTAB法[11-12]提取DNA。用于Yr基因檢測的引物由北京三博遠(yuǎn)志生物技術(shù)有限責(zé)任公司合成。各Yr基因檢測方法參照Yr5[13-16]、Yr10[17-18]、Yr15[19]、Yr18[18, 20-22]、Yr24[23-24]、Yr26[25-26]相應(yīng)文獻(xiàn)進(jìn)行。

表1 用于檢測小麥抗條銹病基因的分子標(biāo)記

Table 1 Molecular markers for detection of the resistance genes to wheat stripe rust

Yr基因Yrgene分子標(biāo)記Linkedflankingmarker引物序列(5'-3')Primersequence遺傳距離/cMGeneticdistance參考文獻(xiàn)ReferencesYr5S1320CAATAGTTAGGCAAATTACATCGTGCAAAGTACCTCATTTTGAGAA-[13]Wmc175GCTCAGTCAAACCGCTACTTCTCACTACTCCAATCTATCGCCGT9[14-16]Yr10SC200CTGCAGAGTGACATCATACATCGAACTAGTAGATGCTGGC0.5[18]Xpsp3000GCAGACCTGTGTCATTGGTCGATATAGTGGCAGCAGGATACG1.88[17]Yr15Xgwm413TGCTTGTCTAGATTGCTTGGGGATCGTCTCGTCCTTGGCA4.3[19]Xbarc8GCGGGAATCATGCATAGGAAAACAGAAGCGGGGGCGAAACATACACATAAAAACA9[19]Yr18Sclv34GTTGGTTAAGACTGGTGATGGTGCTTGCTATTGCTGAATAGT2.5[18]Xgwm295GTGAAGCAGACCCACAACACGACGGCTGCGACGTAGAG2.7[20-22]Yr24Xgwm273ATTGGACGGACAGATGCTTTAGCAGTGAGGAAGGGGATC6.1[23-24]Xgwm11GGATAGTCAGACAATTCTTGTGGTGAATTGTGTCTTGTATGCTTCC7.1[23-24]Yr26Xgwm11GGATAGTCAGACAATTCTTGTGGTGAATTGTGTCTTGTATGCTTCC1.9[25-26]Xgwm18TGGCGCCATGATTGCATTATCTTCGGTTGCTGAAGAACCTTATTTAGG1.9[25-26]

2 結(jié)果

2.1 小麥品種資源對條銹菌單小種及混合小種抗條銹性鑒定與評(píng)價(jià)

苗期和成株期接種CYR17鑒定,100個(gè)品種表現(xiàn)抗病的分別占84.00%和67.00%(表2,3)。其中國外品種表現(xiàn)抗病的分別占85.19%和96.30%,國內(nèi)生產(chǎn)品種表現(xiàn)抗病的分別占90.00%和50.00%,國內(nèi)地方品種表現(xiàn)抗病的分別占53.85%和84.62%(圖1)。接種CYR32鑒定,100個(gè)品種表現(xiàn)抗病的分別占59.00%和68.00%(表2,3)。國外品種表現(xiàn)抗病的分別占55.56%和92.59%,國內(nèi)生產(chǎn)品種表現(xiàn)抗病的分別占60.00%和55.00%,國內(nèi)地方品種表現(xiàn)抗病的分別占61.54%和76.92%(圖1)。

表2 供試品種對不同條銹菌生理小種的成株期抗性鑒定結(jié)果1)

Table 2 Identification of the resistance of tested cultivars to different races ofPucciniastriiformisf.sp.triticiat adult stage

抗性評(píng)價(jià)Resistanceevaluation混合圃 Mixedraces品種數(shù)/個(gè)Number百分率/%PercentageCYR17品種數(shù)/個(gè)Number百分率/%PercentageCYR32品種數(shù)/個(gè)Number百分率/%Percentage免疫I5555.005353.004747.00近免疫NIM11.0011.0022.00高抗HR88.0055.001212.00中抗MR88.0088.0077.00慢銹SR2323.003030.002323.00中感MS33.0033.0055.00高感HS22.0000.0044.00

1) I: Immune; NIM: Nearly immune; HR: Highly resistant; MR: Moderately resistant; SR: Slow rusting; MS: Moderately susceptible; HS: Highly susceptible.

圖1 供試小麥品種在不同時(shí)期對不同條銹菌生理小種抗病性鑒定結(jié)果Fig.1 Resistance identification of wheat resource cultivars to different races ofPuccinia striiformis f.sp. tritici at different stages

成株期接種混合小種鑒定,100個(gè)品種表現(xiàn)抗病的占72.00%,表現(xiàn)慢銹性的品種23個(gè),占總數(shù)23.00%(表2)。國外品種表現(xiàn)抗病的占88.89%,國內(nèi)生產(chǎn)品種表現(xiàn)抗病的占60.00%,國內(nèi)地方品種表現(xiàn)抗病的占92.31%(圖1)。

苗期接種CYR33和V26鑒定,100個(gè)品種表現(xiàn)抗病的分別占75.00%和39.00%,國外品種表現(xiàn)抗病的分別占81.48%和29.63%,國內(nèi)生產(chǎn)品種表現(xiàn)抗病的分別占76.67%和41.67%,國內(nèi)地方品種表現(xiàn)抗病的分別占53.85%和46.15%(圖1)。

苗期對CYR17、CYR32、CYR33和V26均表現(xiàn)抗病性的品種有26個(gè)。其中,國外品種有6個(gè),占國外品種的22.23%,且它們對混合小種也均表現(xiàn)免疫;國內(nèi)品種有20個(gè),占國內(nèi)品種的27.40%,但僅有9個(gè)對混合小種表現(xiàn)免疫。表明供試國外品種對CYR17、CYR32、CYR33和V26的綜合抗性水平與國內(nèi)品種相近,而對混合小種抗病性水平明顯優(yōu)于國內(nèi)品種。

表3 抗源材料抗病性鑒定反應(yīng)型1)

Table 3 The identification of wheat resource cultivars

品種名稱NameCYR33苗期SeedlingV26苗期SeedlingCYR17苗期Seedling成株期AdultCYR32苗期Seedling成株期AdultMixedraces成株期AdultYeoman040;+～200;～200Atou03+0;03-～400MairsHuntsman040;02+00Champlein03+0;01+～200Bouquet000;～2-1～2320Holdfast03+0040;0Jubilar043-0422～2+Luke0～143+0;40;～10;～1HybriddeBersee440～0;0300Nugaines4443434Desprez80040;1410Vilmorin27040;03～410Elite-Lepeuple010;+01～200StarkeⅡ03-0;00;+00MairsWidgeon030;0300Pagoda0;3-0;～0;+00;+00Libellula03+0;～1+2322～3

續(xù)表3 Table 3(Continued)

品種名稱NameCYR33苗期SeedlingV26苗期SeedlingCYR17苗期Seedling成株期AdultCYR32苗期Seedling成株期AdultMixedraces成株期AdultLittleJoss442+02-00Noe-441～23～42～33Mos31100;0～0;00;00SXAF4-3--0;+00;10Germany2000～0;00;～0;+00Flanders00;000;00Ibis000;～0;+00;+00Flinor030;～0;+02-～2+00CappelleDesprez000;01～2+00Mega000;～0;+00;+～1+00繁6Fan60043～43～43～43蘭天1號(hào)Lantian1040342+0蘭天2號(hào)Lantian2040～0;332～30蘭天3號(hào)Lantian30402～3443蘭天4號(hào)Lantian4040～22～3433蘭天6號(hào)Lantian600～2+0;233～43蘭天8號(hào)Lantian8040333～40蘭天10號(hào)Lantian1003+003～410蘭天11號(hào)Lantian110000310蘭天12號(hào)Lantian120002～3322～2+蘭天14號(hào)Lantian1404001～202蘭天15號(hào)Lantian1500～10;+00;～0;+00蘭天16號(hào)Lantian16040;+32+3～44蘭天17號(hào)Lantian17000;30;～0;+33蘭天18號(hào)Lantian18440;00;+～100蘭天19號(hào)Lantian19040;～10312蘭天20號(hào)Lantian200300400;蘭天21號(hào)Lantian2104002+00蘭天22號(hào)Lantian2200;0;+00～0;00蘭天23號(hào)Lantian23000;～100;～200蘭天24號(hào)Lantian24000;+1～20;～0;+0;2～3蘭天25號(hào)Lantian25440;+30;13蘭天26號(hào)Lantian260-0～0;00;～2+00蘭天27號(hào)Lantian27-0002～2+00清農(nóng)1號(hào)Qingnong10-140;+2～33～433清農(nóng)2號(hào)Qingnong20-0～1+333～43清農(nóng)3號(hào)Qingnong304030;+～1+33清農(nóng)4號(hào)Qingnong44-0～0;3433中梁5號(hào)Zhongliang53--0;+～232+3～43中梁17號(hào)Zhongliang173+001430武都白繭兒Wudubaijianer0-0;～0;+00～2+0192-72-3-344403～40087-121-204023～43183-88-244443～433西峰16Xifeng163—43-～433～410;～1慶豐1號(hào)Qingfeng1040～0;32-～232～2+92R137000～0;10～0;3385-173-40404430中梁27號(hào)Zhongliang27000～0;00;～200中梁31號(hào)Zhongliang313-000;+00中梁04260Zhongliang04260400～0;03～400

續(xù)表3 Table 3(Continued)

品種名稱NameCYR33苗期SeedlingV26苗期SeedlingCYR17苗期Seedling成株期AdultCYR32苗期Seedling成株期AdultMixedraces成株期Adult中梁04413Zhongliang04413000;40;23中梁04335Zhongliang0433500030;～0;+33中梁04343Zhongliang04343000～0;00～0;00天選43號(hào)Tianxuan430;00～0;40;04天選47號(hào)Tianxuan4744000～2+00天選48號(hào)Tianxuan48030;+30～0;+13天選50號(hào)Tianxuan50200～0;00～0;+01天選51號(hào)Tianxuan51000～0;10;～0;+04中梁12號(hào)Zhongliang12040～0;+22+3～41咸農(nóng)4號(hào)Xiannong4000～0;3430中四(無芒)Zhongsi(Wumang)000～0;0000中梁22號(hào)Zhongliang220400000AT81183+43-32-2～32洮157Tao157440～0;41～22～33TW00-13280～0;0010;+10晉麥47Jinmai474434443～498SF5310;4040;+33～4貴農(nóng)22Guinong220～0;00;～0;+30;+03天94-3Tian94-300030;～222小紅麥Xiaohongmai040～201～2+10禿葫蘆紅麥Tuhuluhongmai040;00;～2+00芒麥2Mangmai2210;～1+00;+～2+00葫蘆麥Hulumai002+0300露仁麥Lurenmai0;40～200;～200換香頭3Huanxiangtou3003～42300蠶老麥Canlaomai4440400煙霧麥Yanwumai44401～2-31老紅麥1Laohongmai144330～232紅繭兒麥Hongjianermai400;+～233～43～44帶花麥Daihuamai0;00;～0;+00;+01換香頭1Huanxiangtou1443～403～400南京麥Nanjingmai303～400～2+00

1) -: 未知或數(shù)據(jù)缺失。 -:Unknown.

2.2 供試小麥品種所含已知抗病基因的分子檢測

利用分子標(biāo)記檢測100個(gè)小麥材料,發(fā)現(xiàn)與Yr5緊密連鎖的Wmc175標(biāo)記在‘98SF531’和‘貴農(nóng)22’中,S1320標(biāo)記在‘貴農(nóng)22’等53個(gè)品種中分別擴(kuò)增出與Yr5載體品種T.speltaalbum和Avocet*6/Yr5相同的特異性條帶,表明‘貴農(nóng)22’等可能含有Yr5(圖2,3)。Yr10緊密連鎖的SSR標(biāo)記Xpsp3000和SC200分別在‘蘭天23號(hào)’等37個(gè)品種和‘蘭天23號(hào)’等15個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶,表明‘蘭天23號(hào)’等可能含有Yr10(圖2)。Yr15緊密連鎖的標(biāo)記Xbarc8在‘Little Joss’、‘中梁5號(hào)’、‘天選50號(hào)’3個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶,標(biāo)記Xgwm413在‘Little Joss’、‘中梁5號(hào)’等10個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶,表明‘Little Joss’、‘中梁5號(hào)’等可能含有Yr15(圖2)。Yr18緊密連鎖SSR標(biāo)記Xgwm295在‘Holdfast’等19個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶,sclv34標(biāo)記‘Holdfast’等78個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶,表明‘Holdfast’等可能含有Yr18(圖2)。Yr24緊密連鎖分子標(biāo)記Xgwm273在‘Yeoman’等25個(gè)抗源品種擴(kuò)增出特異性條帶,Xgwm11在‘Jubilar’和‘StarkII’擴(kuò)增出特異性條帶(圖2),未發(fā)現(xiàn)2個(gè)標(biāo)記同時(shí)擴(kuò)增出特異性條帶的品種,表明供試品種可能不含Yr24。且標(biāo)記Xgwm11檢測到‘Libollula’等7個(gè)品種擴(kuò)增出Yr26特異性條帶,Xgwm18在‘煙霧麥’等24個(gè)品種擴(kuò)增出特異性條帶(圖2),未發(fā)現(xiàn)2個(gè)標(biāo)記同時(shí)擴(kuò)增出特異性條帶的品種,表明供試品種可能不含Yr26。

圖2 SSR標(biāo)記檢測Yr基因在抗源品種分布結(jié)果Fig.2 Yr genes distribution in tested cultivars with SSR markers

圖3 SSR引物Wmc175(上)和S1320(下)檢測Yr5的聚丙烯酰胺凝膠電泳圖Fig.3 Polymorphism detected by SSR markers Wmc175 (up) and S1320 (down) for Yr5 by silver staining of denaturing polyacrylamide gel

3 討論

采用CYR17、CYR32、CYR33、V26及混合小種對小麥品種進(jìn)行苗期和成株期抗病性鑒定結(jié)果表明,大多數(shù)品種均表現(xiàn)出較強(qiáng)抗病性水平,對單小種以表現(xiàn)全生育期抗性為主,對混合小種以表現(xiàn)免疫和慢銹性為主。同時(shí)發(fā)現(xiàn)‘Mos311’、‘德國2號(hào)’、‘蘭天15號(hào)’、‘蘭天22號(hào)’、‘中梁04343’、‘Flanders’、‘Ibis’、‘中四’等8個(gè)品種具有良好的抗病穩(wěn)定性。

試驗(yàn)選用與抗病基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr24和Yr26連鎖的兩翼的2個(gè)SSR標(biāo)記分別進(jìn)行檢測,降低因遺傳距離較遠(yuǎn)引起的檢測誤差。Yr5是目前少數(shù)還保持對CYR32和CYR33抗病性的有效基因。標(biāo)記Wmc175和S1320均能在‘貴農(nóng)22’中擴(kuò)增出與陽性對照相同的特異性條帶。抗性鑒定表明‘貴農(nóng)22’在苗期對CYR17、CYR32、CYR33和V26均表現(xiàn)免疫。‘貴農(nóng)22’是由簇毛麥Haynaldiavillosa、硬粒小麥Triticumdurum及普通小麥Triticumaestivum雜交而育成的普通小麥品種,至少含有3對抗條銹病基因,其中一個(gè)位于1BL染色體上,命名為YrGn22[27]。采用基因推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)‘貴農(nóng)22’含有Yr10[28]?！F農(nóng)22’成株期對CYR17和混合小種均表現(xiàn)慢銹性,并未達(dá)到Y(jié)r5控制表達(dá)的抗性水平,其是否含有Yr5需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證,同時(shí)也暗示該基因在抗條銹病育種中應(yīng)用前景廣闊。‘天選43號(hào)’對CYR17、CYR32、CYR33和V26表現(xiàn)全生育期抗性和苗期抗性,對混合小種表現(xiàn)慢銹性,分子標(biāo)記檢測含有Yr10特異性條帶。其雙親為‘8845-1-1-1-1’和‘貴農(nóng)22’,Yr10可能來自親本‘貴農(nóng)22’。曹世勤等[28]和王吐虹等[29]基因推導(dǎo)分析認(rèn)為‘天選43號(hào)’含有抗病基因Yr10。但曹張軍等[30]通過遺傳分析發(fā)現(xiàn)‘貴農(nóng)22’含有3對獨(dú)立遺傳的抗條銹基因,并不同于Yr10。‘天選43號(hào)’是否含有Yr10仍需進(jìn)一步驗(yàn)證?！甃ittle Joss’、‘中梁5號(hào)’對CYR17、CYR32小種均保持全生育期抗性,但‘Little Joss’苗期對CYR33和V26表現(xiàn)感病,‘中梁5號(hào)’苗期對CYR33表現(xiàn)感病。2個(gè)品種成株期對混合小種也表現(xiàn)出不同抗性水平,‘Little Joss’為免疫,‘中梁5號(hào)’表現(xiàn)慢銹性。這2個(gè)品種表現(xiàn)出對條銹菌不同程度的抗病性,初步判斷可能攜帶Yr15。Yr24和Yr26分別來自硬粒小麥T.durum和圓錐小麥T.turgidum,均定位在1BS上,研究認(rèn)為Yr24和Yr26為等位基因[23]。但標(biāo)記Xgwm11發(fā)現(xiàn)Avocet*6/Yr24和Avocet*6/Yr26分別在360 bp和450 bp處出現(xiàn)不同的特異性條帶,本試驗(yàn)認(rèn)為Yr24和Yr26可能不是同一基因。Yr24和Yr26的分子標(biāo)記對供試品種未同時(shí)檢出特異性條帶,可能供試品種均不含Yr24和Yr26。

‘中梁04335’、‘清農(nóng)3號(hào)’等15個(gè)品種可同時(shí)擴(kuò)增出與Yr18相同的特異性條帶。其中,‘中梁04335’在成株期對CYR17、CYR32和混合小種均表現(xiàn)慢銹性,其成株抗病性可能由Yr18控制表達(dá);‘清農(nóng)3號(hào)’系譜來源為‘山前麥/6922’,成株期對CYR17、CYR32和混合小種表現(xiàn)慢銹性,而‘山前麥’作為陜西省小麥育種的主要抗源[31],于20世紀(jì)70年代初從羅馬尼亞引入,其含有黑麥1BL/1RS易位系,抗病性是由來源于黑麥的抗病基因Yr9控制,‘清農(nóng)3號(hào)’抗病性是由Yr9或Yr18控制表達(dá)需要進(jìn)一步的試驗(yàn)證明。‘蘭天2號(hào)’、‘蘭天4號(hào)’等蘭天系列Yr18檢測頻率較高,而Xgwm295標(biāo)記在農(nóng)家品種中沒有檢測到Y(jié)r18相應(yīng)的特異性條帶,sclv34僅檢測到‘小紅麥’和‘芒麥’有特異性條帶,可能是田間選育時(shí)主要針對抗病性效果明顯的高抗和免疫表型,而忽視了慢銹性基因的選擇。SSR分子標(biāo)記檢測小麥品種含有已知抗病基因的結(jié)果表明,供試品種含Yr18的頻率較高。地方品種含未知基因頻率較高,應(yīng)加強(qiáng)對其利用。

[1] 李振岐, 曾士邁.中國小麥銹病[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2002: 2-15.

[2] 周新力, 詹剛明, 黃麗麗, 等.80份國外春小麥種質(zhì)資源抗條銹性評(píng)價(jià)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(8): 1518-1526.

[3] 任勇, 李生榮, 周強(qiáng), 等. 134份四川小麥品種(系)的條銹病抗性評(píng)價(jià)[J]. 麥類作物學(xué)報(bào), 2014, 34(6): 847-853.

[4] 韓德俊,張培禹,王琪琳,等.1980份小麥地方品種和國外種質(zhì)抗條銹性鑒定與評(píng)價(jià)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(24):5013-5023.

[5] 閆丹丹, 劉太國, 高利, 等.中國小麥生產(chǎn)品種對條銹菌不同生理小種抗病性分析[J]. 中國植保導(dǎo)刊, 2011, 31(6): 7-13.

[6] 康振生, 李振岐, 商鴻生. 小麥條銹菌異核作用產(chǎn)生的一新菌系[J]. 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1993, 21(1): 97-99.

[7] Duan X, Tellier A, Wan A, et al.Pucciniastriiformisf.sp.triticipresents high diversity and recombination in the over-summering zone of Gansu, China [J]. Mycologia, 2010, 102(1): 44-53.

[8] Chen Wanquan, Wu L R, Liu taiguo, et al. Race dynamics, diversity and virulence evolution inPucciniastriiformisf.sp.tritici, the causal agent of wheat stripe rust in China from 2003 to 2007 [J]. Plant Disease, 2009, 93(11): 1093-1101.

[9] 商鴻生, 任文禮, 王素梅. 小麥條銹病嚴(yán)重度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圖的探討[J]. 植物保護(hù), 1990, 31(1): 31.

[10]NY/T1443.1-2007, 小麥抗病蟲性評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范第1部分:小麥抗條銹病評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范[S]. http:∥www.bzxz.net/bzxz/122521.html 2007-09-14/2016-10-10

[11]田再民, 龔學(xué)臣, 張利增.小麥DNA提取方法的比較[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 48(7): 1537-1539.

[12]李榮華, 夏巖石, 劉順枝, 等. 改進(jìn)的CTAB提取植物DNA方法[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2009, 28(9): 14-16.

[13]Chen Xiaohong, Niu Yongchun, Hu Baozhong. Identification of RAPD markers linked to the resistance geneYr5 against wheat stripe rust with denaturing PAGE-silver staining [J].Acta Genetica Sinica, 2004, 31(3):270-274.

[14]Zhang Peng, McIntosh R A, Hoxha S, et al. Wheat stripe rust resistance genesYr5 andYr7 are allelic [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2009, 120(1): 25-29.

[15]Coram T E, Wang Meina, Chen Xianming.Transcriptome analysis of the wheat-Pucciniastriiformisf.sp.triticiinteraction [J]. Molecular Plant Pathology, 2008, 9(2): 157-169.

[16]Coram T E, Settles M L, Wang Meina, et al. Surveying expression level polymorphism and single-feature polymorphism in near-isogenic wheat lines differing for theYr5 stripe rust resistance locus [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2008, 117: 401-411.

[17]Bai Yulu, Zhang Chunyu, Sun Quan, et al.Molecular screening and resistance evaluation of American wheat cultivars to Chinese stripe rust races [J]. Agricultural Sciences in China, 2010, 9(10): 1455-1461.

[18]張玉薇, 劉博, 劉太國, 等. 小麥品種抗條銹病基因Yr10、Yr18及1BL/RS易位的分子檢測[J]. 植物保護(hù), 2014, 40(1):54-59.

[19]Peng J H, Fahima T, R?der M S, et al. High-density molecular map of chromosome region harboring stripe-rust resistance genesYrH52 andYr15 derived from wild emmer wheat,Triticumdicoccoides[J]. Genetica, 2000, 109(3): 199-210.

[20]Lagudah E S, McFadden H, Singh R P, et al. Molecular genetic characterization of theLr34/Yr18 slow rusting resistance gene region in wheat[J]. Theoretical and Applied Genetics, 2006, 114(1): 21-30.

[21]Suenaga K, Singh R P, Huerta-Espino J, et al. Microsatellite markers for genesLr34/Yr18 and other quantitative trait loci for leaf rust and stripe rust resistance in bread wheat [J]. Genetics and Resistance, 2003, 93(7): 881-890.

[22]Spielmeyer W, McIntosh R A, Kolmer J, et al. Powdery mildew resistance andLr34/Yr18 genes for durable resistance to leaf and stripe rust cosegregate at a locus on the short arm of chromosome 7D of wheat [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2005, 111(4): 731-735.

[23]Li G Q, Li Z F, Yang W Y, et al. Molecular mapping of stripe rust resistance geneYrCH42 in Chinese wheat cultivar Chuanmai 42 and its allelism withYr24 andYr26 [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2006, 112(8): 1434-1440.

[24]Asad M A, Xia Xianchun, Wang Chengshe, et al. Molecular mapping of stripe rust resistance geneYrSN104 in Chinese wheat line Shaannong 104 [J]. Hereditas, 2012, 149(4): 146-152.

[25]Wang Chunmei, Zhang Yiping, Han Dejun, et al. SSR and STS markers for wheat stripe rust resistance geneYr26 [J]. Euphytica, 2008, 159(3): 359-366.

[26]劉麗娟, 王竹林, 奚亞軍, 等. 黃淮麥區(qū)小麥品種(系)中Yr26基因的SSR檢測[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2008, 28(7):1308-1312.

[27]李強(qiáng), 賀苗苗, 董海麗, 等.小麥品種貴農(nóng)22抗條銹基因的遺傳分析及分子標(biāo)記[J]. 植物病理學(xué)報(bào), 2011, 41(5): 495-501.

[28]曹世勤,張勃,李明菊,等.甘肅省50個(gè)主要小麥品種(系)苗期抗條銹基因推導(dǎo)及成株期抗病性分析[J].作物學(xué)報(bào),2011,37(8): 1360-1371.

[29]王吐虹, 郭青云, 藺瑞明, 等.中國40個(gè)小麥農(nóng)家品種和甘肅南部40個(gè)生產(chǎn)品種抗條銹病基因推導(dǎo)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(19): 3834-3847.

[30]曹張軍, 井金學(xué), 王美南, 等. 小麥品種貴農(nóng)22號(hào)抗條銹基因遺傳分析[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2004, 24(6): 991-996.

[31]李碩碧,裴阿衛(wèi), 董寶云, 等. 1BL/1RS易位系對陜西小麥品質(zhì)育種的影響[J]. 麥類作物學(xué)報(bào).2005, 25(6): 40-43.

(責(zé)任編輯：田 喆)

Identification of resistance to wheat stripe rust and detection of known resistance genes in 100 wheat cultivars with SSR markers

Sun Jianlu1,2,3, Wang Tuhong2, Feng Jing2, Lin Ruiming2, Wang Fengtao2,Yao Qiang1,3,4, Guo Qingyun1,3,4, Xu Shichang2

(1.CollegeofAgricultureandAnimalHusbandry,QinghaiUniversity,Xining810016,China; 2.StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests,InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China; 3.QinghaiAcademyofAgriculturalandForestrySciences,KeyLaboratoryforAgriculturalIntegratedPestManagement,Xining810016,China; 4.ScientificObservationandExperimentalStationofCropPestsinXining,MinistryofAgriculture,Xining810016,China)

Clarifying the resistance level of wheat germplasm resources to Chinese stripe rust physiological races and understanding the known resistance genes in them can provide a theoretical basis for reasonable planting and utilization of wheat cultivars. Totally 100 wheat germplasm resources were inoculated with CYR17, CYR32, CYR33, V26 and mixed races of wheat stripe rust during seedling and adult stages, respectively. Meanwhile, SSR molecular markers for the known resistance genesYr5,Yr10,Yr15,Yr18,Yr24 andYr26 were used to detect the resistance genes. The results showed that there were 30 cultivars resistant to 4 races at seedling stage and 88 cultivars resistant to all tested races at adult stage. SSR detection showed thatYr5 might be contained by ‘Guinong 22’;Yr10 might be contained by ‘Lantian 23’, ‘Lantian 24’, ‘Zhongliang 04260’, and ‘Zhongliang 04335’;Yr15 might be contained by ‘Little Joss’ and ‘Zhongliang 5’;Yr18 might be contained by ‘Qingnong 3’, ‘Lantian 2’, ‘Zhongliang 04335’ or others;Yr24 andYr26 might be contained by none of these. There were 8 cultivars, such as ‘Mos 311’, and ‘Lantian 15’, that maintained stable resistance in the identification and had great value for resistance breeding.

wheat stripe rust; resistance identification;Yrgene; SSR molecular marker

2016-08-24

2016-09-12

國家自然科學(xué)基金(31261140370,31272033);國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)(2013CB127700);“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2012BAD19B04);農(nóng)業(yè)部作物種質(zhì)資源保護(hù)子項(xiàng)目(2016NWB036-12)

S 435.121, S 432.21

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.02.011

* 通信作者 E-mail:jingfeng@ippcaas.cn; guoqingyunqh@163.com