河南省16个主栽小麦品种抗叶锈基因分析

为了明确河南省小麦品种的抗叶锈性及抗叶锈基因的分布,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据,本研究利用2015年采自河南省的5个小麦叶锈菌流行小种混合菌株,对近几年河南省16个主栽小麦品种进行了苗期抗性鉴定,然后选用12个小麦叶锈菌生理小种对这些品种进行苗期基因推导,同时利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对该16个品种进行了抗叶锈基因分子检测。结果显示,供试品种苗期对小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病;基因推导与分子检测结果表明,供试品种可能含有Lr1、Lr16、Lr26和Lr30这4个抗叶锈基因,其中先麦8号含有Lr1和Lr26;郑麦366和郑麦9023含有Lr1;西农979和怀川916含有Lr16;中麦895、偃展4110、郑麦7698、平安8号、众麦1号、周麦16、衡观35和矮抗58含有Lr26;周麦22中含有Lr26,还可能含有Lr1和Lr30;豫麦49-198和洛麦23可能含有本研究中检测以外的其他抗叶锈基因。因此,河南省主栽小麦品种的抗叶锈基因丰富度较低,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈性基因,提高抗叶锈性,有效控制小麦叶锈病。     

182份黄淮海麦区小麦品种（系）苗期抗叶锈病基因分析

利用KHST、FHKT和FHJT②3个小麦叶锈菌混合菌株对182份小麦品种(系)进行苗期抗叶锈鉴定,对筛选出的抗性品种利用15个小麦叶锈菌生理小种进行基因推导,结合与20个抗叶锈基因连锁的25个分子标记进行抗叶锈基因分析。182份小麦品种(系)中,14个品种(泰科麦5303、驻麦305、豫圣麦118、存麦18号、轩麦6号、农丰川、丹麦118、郑麦103、郑麦119、赛德麦5号、郑麦369、许科918、豫麦668和AF116-120)表现抗性,其余品种(系)均表现高感;基因推导结果显示,驻麦305、存麦18号、农丰川、郑麦119、赛德麦5号、郑麦369、许科918含有抗叶锈基因Lr33+34;郑麦103含有抗叶锈基因Lr10和Lr33+34;AF116-120含有抗叶锈基因Lr10、Lr16、Lr20和Lr33+34;泰科麦5303、豫圣麦118、丹麦118和豫麦668可能含有其他抗叶锈基因;分子检测结果显示,农川丰、轩麦6号、郑麦103和许科918含有抗叶锈基因Lr1和Lr26;泰科麦5303、豫圣麦118、郑麦119和郑麦369含有抗叶锈基因Lr1;驻麦305、存麦18号和豫麦668含有抗叶锈基因Lr26;AF116-120含有抗叶锈基因Lr1和Lr2c;丹麦118含有抗叶锈基因Lr26和Lr37。所检测小麦品种含抗叶锈基因丰富度低,缺乏有效抗叶锈基因。182份黄淮海麦区小麦品种对小麦叶锈菌的抗病性及抗性品种中抗性基因组成的分析,可以为该地区小麦品种推广、合理布局及叶锈病防治与抗病育种提供科学依据。     

15个小麦农家品种抗叶锈基因分析

本研究旨在明确小麦农家品种中可能含有的抗叶锈病基因,为抗源的选择和利用提供理论依据。以15个小麦农家品种、感病对照品种郑州5389和36个含有已知抗叶锈病基因的载体品种为材料,苗期接种19个具有鉴别力的叶锈菌生理小种进行基因推导,同时利用12个与抗叶锈病基因紧密连锁的分子标记进行分析。为明确其成株期抗性,分别于2016-2017年和2017-2018年在河北保定对小麦农家品种、感病对照品种郑州5389与慢锈品种SAAR进行田间接种,调查并记录田间严重度及普遍率。基因推导和分子标记检测结果显示,在15个小麦农家品种中共检测到7个抗叶锈病基因,其中部分品种还有多个抗性基因,如红狗豆含有Lr1和Lr46;黄花麦含有Lr13和Lr34;大白麦含有Lr14b和Lr26;洋麦含有Lr37和Lr46;成都光头含有Lr34和Lr46;墨脱麦和西山扁穗含有Lr26和Lr46。部分品种含有1个成株期慢叶锈病抗性基因,如同家坝小麦、武都白茧儿、边巴春麦-6、白花麦含有Lr34;红抢麦、白扁穗和白火麦含有Lr46。这些携带有效抗叶锈病基因的农家品种,可为小麦抗叶锈病育种提供抗源。     

小麦Hussar衍生品系抗叶锈病基因分析

以抗叶锈病小麦品系Hussar的衍生品系H103P为抗病亲本,郑州5389为感病亲本杂交得到的234个F4家系群体为材料,进行抗叶锈病基因定位分析。利用带有不同毒力的16个叶锈菌生理小种进行苗期抗叶锈性鉴定,结果表明周麦22及携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种对16个叶锈菌生理小种均表现感病,H103P对除PHKT外的所有小种表现抗病,表明H103P抗叶锈性与携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种不同。利用5种强毒力混合菌种(THTT、PHTT~((2))、FHJS~((2))、PHKS、PHTT~((1)))进行田间抗叶锈性鉴定,结果表明H103P、SAAR、周麦22以及Lr13载体品种田间表现均为高抗,234个F4家系群体抗性呈连续性分布,在田间表现出良好的成株期抗性。抗叶锈病基因定位分析结果表明,在小麦品系H103P中定位到1个位于小麦2BS染色体上的抗叶锈病基因,暂命名为LrHu。利用含有Lr13的特异性引物对H103P和郑州5389的扩增产物进行特异性酶切,结果发现小麦品系H103P含有抗叶锈病基因Lr13。小麦抗叶锈病基因LrHu与Lr13的关系还需...     

山东省12个主栽小麦品种(系)抗叶锈性分析

本研究旨在明确山东省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性及抗叶锈基因,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据。利用2015年采自山东省的5个小麦叶锈菌流行小种的混合小种对这些材料进行苗期抗性鉴定,然后选用15个小麦叶锈菌生理小种对这些品种(系)进行苗期基因推导,并利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对其进行抗叶锈基因分子检测。结果显示,山东省12个主栽小麦品种(系)苗期对该省2015年的5个小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病。通过基因推导与分子检测发现,济南17含有Lr16,矮抗58和山农20含有Lr26,其余济麦系列、烟农系列、良星系列等9个品种(系)均未检测到所供试标记片段。此外,本研究还对山东省3个非主栽品种进行了检测,结果发现,中麦175含有抗叶锈基因Lr1和Lr37,含有成株抗性基因;皖麦38只检测到Lr26,济麦20未检测到所供试标记片段。综合以上结果,山东省主栽小麦品种(系)所含抗叶锈基因丰富度较低,尤其不含有对我国小麦叶锈菌流行小种有效的抗锈基因,应该引起高度重视,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈基因,提高抗叶锈性。     

小麦品种莱州137抗叶锈性鉴定及基因检测

摘要：小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害,培育持久抗叶锈性品种可以有效、经济地控制该病害。本文通过基因推导、分子检测结合系谱分析成株抗性鉴定对小麦重要生产品种中抗病基因进行分析,从而确定小麦品种中所携带的抗病基因。本试验用20个不同毒力的叶锈菌菌系、36个已知抗叶锈基因载体品种以及感病对照品种郑州5389对供试品种莱州137进行苗期抗叶锈病基因推导分析,并分别用12个与抗叶锈病基因连锁的分子标记进行目的基因的分子检测,同时利用系谱分析法来验证莱州137所携带的已知抗叶锈病基因;在2014-2015年度和2015-2016年度将莱州137、慢锈性对照品种SAAR和感病对照品种郑州5389种植于河北农业大学小麦试验田和河南周口黄泛区农场试验田,用田间混合生理小种（FHRT、THTT、THJT）接种进行成株期抗病性鉴定。结果表明,通过苗期基因推导分析,莱州137对小种FGBQ、PGJQ、TGTT、THSM、PHGM、PHST、FHJS、FHGQ、FNTQ、PRSQ和KHGQ表现抗病,而Lr26对FGBQ、PGJQ和TGTT高抗,Lr10和Lr14b分别对小种THSM、PHGM和PHST、PHGM、THTT表现高抗,同时系谱分析和分子检测也验证已知抗叶锈基因Lr26和Lr10,因此在供试品种莱州137中鉴定出Lr26、Lr10、Lr14b以及未知的抗叶锈病基因;根据2年2点的田间抗叶锈病鉴定,莱州137表现出成株抗性特点,且经分子标记检测该品种中未含有Lr34和Lr46,故小麦品种莱州137中含有未知的成株抗叶锈性基因,可作为新的小麦叶锈病抗源加以利用。     

小麦品系5R618抗叶锈基因的初步定位

5R618是高抗叶锈病小麦品系。为了确定该品系所携带的抗叶锈基因,以5R618与感病小麦品种郑州5389杂交获得F1,自交获得F2分离群体以及F2∶3家系,用叶锈菌生理小种THJP对亲本、F2分离群体以及F2∶3家系进行叶锈抗性鉴定,然后进行分子标记分析。结果显示,5R618对生理小种THJP的抗病性由1对显性基因控制,该基因暂命名为Lr5R。经过亲本和抗感池间分子标记筛选以及F2∶3家系的标记检测,Lr5R定位于染色体3DL上,barc71和STS24-16是Lr5R最近的2个标记,遗传距离分别为0.9 c M和2.1 c M。     

河北省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性鉴定及基因分析

为明确河北省12个小麦主栽品种(系)的抗叶锈性及抗叶锈基因,在苗期选用20个不同毒性谱的小麦叶锈菌菌系接种12个小麦品种(系)以及37个含有已知抗叶锈病基因的载体品种以进行基因推导,同时利用11个与已知抗叶锈病基因紧密连锁的分子标记对12个品种(系)进行标记检测。为进一步鉴定成株期抗性,2014-2015年和2015-2016年连续2年分别在河北保定和河南周口对供试材料进行田间严重度调查。结果表明,在12个品种(系)中检测到Lr1、Lr26、LrB和Lr46共4个抗叶锈病基因,其中8个品种(系)推测含有Lr26,石新618可能含有Lr1,藁优2018可能含有LrB,冀5265可能含有Lr46。2年2点的田间鉴定结果表明,石新733、藁优2018和石优17为慢锈品种(系),可作为抗源材料加以利用。     

新疆的小麦品种（系）苗期和成株期抗叶锈性鉴定

对来自新疆的104个小麦品种、高代品系及35个含有已知抗叶锈基因载体品种,在苗期接种12个中国小麦叶锈菌生理小种进行抗叶锈基因推导分析和分子检测;2007-2008年和2008-2009年连续2年度对这些材料进行成株抗叶锈性鉴定并筛选慢叶锈性品种。研究结果显示,在41个品种中共鉴定出6个已知抗叶锈基因Lr26、Lr34、Lr50、Lr3ka、Lr1和Lr14a,其中Lr26存在于21个品种中,Lr34在17个品种被发现,Lr1和Lr14a分别存在于3个品种中,还有2个品种携带Lr3ka以及1个品种携带Lr50。2年田间抗叶锈性鉴定筛选出7个慢叶锈性品种,可用于小麦抗病育种。     

小麦品种莱州137抗叶锈病鉴定及基因检测

叶锈病是小麦生产中的重要病害,培育持久抗性品种可以有效控制该病害。本研究以抗病品种莱州137、感病对照品种郑州5389、慢锈性品种SAAR以及36个已知抗叶锈病基因的载体品种为材料,在苗期和成株期进行了2年2点的接种鉴定,通过系谱分析、基因推导和12个与抗叶锈病基因连锁的分子标记检测,发现莱州137携带Lr26、Lr10、Lr14b以及其他未知抗叶锈病基因,且表现成株抗性的特点,说明其可能含有未知的成株抗性基因,可作为新的小麦抗叶锈病抗源加以利用。     

小麦遗传背景对黑麦抗叶锈基因Lr26的抗性表达的影响

利用1套从小麦纯系和黑麦自交系培育出的1R附加系、代换系和易位系,研究了1RS上的抗叶锈基因Lr26在小麦中的表达。结果发现,1R二体附加系和纯合1RS/1BL易位系高抗小麦叶锈病;而其小麦亲本、1R(1B)代换系和1BS/1RL易位系重感叶锈病。这一结果指出了黑麦染色体臂1RS上的抗小麦叶锈病基因Lr26在小麦中的表达受小麦染色体臂1BL上的基因的强烈影响,指出了外源基因在小麦中的表达可受染色体臂或基因水平上的相互作用的制约。文中讨论了外源基因与小麦遗传背景相互作用在小麦育种中的意义。     

Genetic research as the valid base of strategies for breeding rust resistant wheats

It is known that few wheat cultivars maintain their resistance to rust diseases for a long period of time, particularly when crop populations become genetically more uniform. A number of genetically diverse, so far unexploited, sources of rust resistance in the natural as well as mutagenized population of wheat cultivars were identified. Several of these genes were placed in agronomically superior well-adapted backgrounds so that they could be used as pre-breeding stocks for introducing genetic diversity for resistance in a crop population. Some of these stocks when employed as parents in several cross combinations in a breeding programme have generated a number of promising cultivars with diversity for resistance.Many presently grown wheats in India, near-isogenic lines each with Lr14b, Lr14ab, Lr30 and certain international cultivars were identified as possessing diverse sources of adult plant resistance (APR) to leaf rust. Prolonged leaf rust resistance in some of the Indian cultivars was attributed to the likely presence of Lr34 either alone or in combination with other APR components. Tests of allelism carried out in certain cultivars that continue to show adequate levels of field resistance confirm the presence of Lr34, which explains the role that this gene has played in imparting durability for resistance to leaf rust. Also, Lr34 in combination with other APR components increases the levels of resistance, which suggests that combination of certain APR components should be another important strategy for breeding cultivars conferring durable and adequate levels of resistance. A new adult plant leaf rust resistance source that seems to be associated with durability in Arjun has been postulated. Likewise, cultivars possessing Sr2 in combination with certain other specific genes have maintained resistance to stem rust.Further, non-specific resistances that were transferred across widely different genotypes into two of the popular Indian wheats provided easily usable materials to the national breeding programmes for imparting durable resistance to stripe rust.     

Exome association analysis sheds light onto leaf rust (Puccinia triticina) resistance genes currently used in wheat breeding (Triticum aestivum L.)

Resistance breeding is crucial for a sustainable control of leaf rust (Puccinia triticina) in wheat (Triticum aestivum L.) while directly targeting functional variants is the Holy Grail for efficient marker‐assisted selection and map‐based cloning. We assessed the limits and prospects of exome association analysis for severity of leaf rust in a large hybrid wheat population of 1574 single‐crosses plus their 133 parents. After imputation and quality control, exome sequencing revealed 202 875 single‐nucleotide polymorphisms (SNPs) covering 19.7% of the high‐confidence annotated gene space. We performed intensive data mining and found significant associations for 2171 SNPs corresponding to 50 different loci. Some of these associations mapped in the proximity of the already known resistance genes Lr21, Lr34‐B, Lr1 and Lr10, while other associated genomic regions, such as those on chromosomes 1A and 3D, harboured several annotated genes putatively involved in resistance. Validation with an independent population helped to narrow down the list of putative resistance genes that should be targeted by fine‐mapping. We expect that the proposed strategy of intensive data mining coupled with validation will significantly influence research in plant genetics and breeding.     

The Use of Detached Seedling Leaves of Triticum aestivum to Study Pathogenicity in Puccinia recondita f. sp. tritici

A method is described for establishing isolates of Puccinia recondita f. sp. tritici (causal agent of brown rust of wheat) on detached seedling leaf segments. The method was used to compare the responses of leaf segments and intact seedling leaves for 28 differential genotypes inoculated with eight rust isolates. Leaf segments were incubated at two post-inoculation temperatures (17 and 23C) and intact seedlings at 20–25 C. Reliable determinations of isolate pathogenicity was obtained using detached leaf segments of wheats with genes Lr l. Lr2a, Lr3a, Lr3bg., Lr3ka, Lr9, Lr15, Lrl9. Lr20, Lr24, Lr25. Lr26, Lr28, and Lr30 at both post-inoculation temperatures, and for wheats with genes Lr2b. Lr2c, Lrl7, Lr23, Lr27 + Lr31 and LrH, at 23°C. Differences between leaf segments and intact leaves for the remaining eight differentials were attributed to inconsistent or poor expression of genes in detached leaf segments. By repeating tests with detached leaf segments, it was possible to establish the pathogenicities of the isolates on all of these differentials except those carrying Lr13, Lr14a, Lr16 and Lr18. Potential uses and limitations of the technique in studies of Puccinia recondita f. sp. tritici are discussed.     

小麦叶锈病新抗源筛选

小麦叶锈病是小麦生产的主要病害之一,发病严重时往往导致大幅度减产。叶锈菌生理小种的变异易导致抗病基因抗性的丧失,因此不断获得新抗源对小麦抗病育种至关重要。小麦近缘植物中含有丰富的小麦育种所需的抗病基因。本研究从小麦-近缘植物双二倍体、附加系、代换系或易位系等创新种质中筛选出小麦叶锈病新抗源,为利用这些新抗源打下基础。苗期对116份供试材料人工接种美国堪萨斯州流行的小麦叶锈菌混合生理小种 (Lrcomp) ,其中部分材料人工接种09-9-1441-1等5个中国当前流行的叶锈菌生理小种进行抗性鉴定,筛选获得新抗源。116份种质中,31份免疫、近免疫或高抗Lrcomp。含有希尔斯山羊草、尾状山羊草、拟斯卑尔脱山羊草、两芒山羊草、卵穗山羊草、沙融山羊草、柱穗山羊草、顶芒山羊草、小伞山羊草、偏凸山羊草、中间偃麦草、茸毛偃麦草、长穗偃麦草、粗穗披碱草、栽培黑麦、非洲黑麦、提莫菲维染色质的部分种质免疫或高抗Lrcomp,而含二角山羊草、无芒山羊草、沙生冰草、多年生簇毛麦和一年生簇毛麦染色质的种质表现中感至高感Lrcomp。希尔斯山羊草4S染色体、尾状山羊草C#1和D#1染色体和两芒山羊草、顶芒山羊草中可能含有未被报道的抗Lrcomp的新基因,值得进一步向小麦转育。小麦-粗穗披碱草1HtS.1BL罗伯逊易位系对Lrcomp及 09-9-1441-1和09-9-1426-1等5个中国当前流行叶锈菌生理小种近免疫,值得利用染色体工程等方法获得小片段抗病易位系应用于我国小麦抗叶锈育种。