优质早熟抗赤霉病小麦品种的创新

优质、早熟和抗赤霉病是中国黄河以南广大小麦种植区域小麦育种的重要育种目标,小麦新品种郑州9023在优质、早熟和抗赤霉病的结合上获得了成功。本对郑州9023的创新目标、育种措施、特性表现及利用策略进行了阐述和探讨。     

我国“十三五”育成小麦新品种（系）抗赤霉病进展分析与展望

小麦赤霉病严重威胁我国粮食和食品安全,培育抗赤霉病小麦品种是解决该病害最经济有效的途径。20世纪90年代后,以扬麦158为代表的扬麦、宁麦系列中抗赤霉病品种的育成和大面积推广有效抵御了长江中下游麦区的赤霉病危害,使我国抗赤霉病育种处于国际领先水平。尽管全球明确了7个抗赤霉病基因,为开展抗赤霉病育种提供了重要支撑,但由于赤霉病抗性机制复杂,实现高抗与高产的协调仍极其困难,抗赤霉病仍是当前及未来我国小麦育种的主要目标。对“十三五”期间我国小麦新品系和审定品种的抗性情况以及我国抗赤霉病育种方面取得的进展进行了综述,并提出了重视挖掘和利用扬麦等推广品种中优异抗性基因、将Fhb1导入扬麦等主栽品种的育种技术路线和重视表型精准鉴定等建议,以期为实现我国抗赤霉病育种突破提供借鉴。     

小麦抗赤霉病研究现状与展望

小麦是我国最重要的口粮作物之一。在小麦生产所面临的各种病害中,赤霉病的发生具有愈来愈严重的趋势,引起小麦产业界的高度关注。近几十年来,科研人员在小麦抗赤霉病遗传育种以及防控技术领域进行了持续不懈的努力,在赤霉病病原菌致病基因、小麦赤霉病抗性基因定位、克隆及功能研究以及抗赤霉病分子育种等方面取得了重大进展。本文主要从赤霉病抗性基因资源的发掘和鉴定、不同抗源遗传基础解析、小麦赤霉病抗性基因、抗赤霉病分子标记辅助选择育种与基因聚合以及小麦抗赤霉病基因的克隆和功能研究等方面进行了综述,分析了目前小麦抗赤霉病研究中存在的问题,并提出应加强基因克隆、功能分子标记开发以及应用单体型辅助选择(HAS)和标记组辅助选择(MSAS)等小麦抗赤霉病研究的相关建议。     

植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用

小麦赤霉病是全球性小麦病害,严重影响小麦产量和品质,赤霉菌产生的毒素进一步威胁人畜安全,培育抗病品种是控制小麦赤霉病危害的根本途径。植物细胞工程技术可创造新的遗传变异、加快育种进程,已经广泛应用于小麦抗赤霉病育种。概述了体细胞无性系变异诱导、花药培养、小麦与玉米杂交培育加倍单倍体以及幼胚培养一年多代快速成苗等植物细胞工程技术研究进展,着重介绍了其在抗小麦赤霉病育种中的应用。最后对未来发展趋势做了展望,植物细胞工程结合分子育种技术将在小麦抗赤霉病品种培育中发挥更重要的作用。     

小麦抗赤霉病外源种质的创制和育种利用

小麦赤霉病是危害小麦安全生产的重要病害之一,种植抗病品种是防治赤霉病最经济有效的手段。目前在生产上应用的抗源很少,越来越多的研究者将目光转移到小麦的近缘属种,寻找新的抗源以及寻求新的育种突破。携带抗性基因的外源染色体可以通过染色体工程手段以附加系、代换系和易位系等形式导入小麦。综述了将大赖草等多个小麦近缘种的抗赤霉病基因导入普通小麦、创制抗病外源种质和育种利用的最新研究进展,以期为小麦抗赤霉病育种提供参考信息。     

小麦赤霉病抗病机制研究进展

小麦赤霉病是一种小麦穗部病害,严重影响小麦的产量和品质。挖掘小麦赤霉病抗性基因,揭示其抗病机制,对于提高小麦赤霉病抗性,推动小麦赤霉病抗性育种进程具有重要的意义。系统阐述了抗赤霉病相关QTL、多组学研究、细胞壁防卫、信号转导、次生代谢物合成、识别应答等小麦赤霉病抗性机制的研究进展,并对未来小麦赤霉病抗性机制的研究方向进行了探讨。希望以此加深研究者对小麦赤霉病抗性机制的了解,为未来小麦抗赤霉病分子机制研究提供理论基础,为小麦抗赤霉病遗传改良提供丰富的基因资源。     

禾谷镰刀菌粗毒素对不同抗性小麦品种成熟胚脱分化与再分化的影响

以5个赤霉病抗性水平不同的小麦品种为材料,研究了禾谷镰刀菌粗毒素对小麦成熟胚脱分化与再分化的影响.结果表明,小麦成熟胚愈伤组织的诱导率和分化率在品种间、毒素浓度间、毒素浓度×品种间差异极显著.低浓度（5 g/L）禾谷镰刀菌粗毒素能够促进抗性较强品种的出愈速度,高浓度禾谷镰刀菌粗毒素（10 g/L和15 g/L）对成熟胚愈伤组织的出愈速度起到抑制作用,随着浓度提高,抑制作用增强.成熟胚愈伤组织的诱导率和分化率随着禾谷镰刀菌粗毒素浓度升高而下降,品种的抗性越差下降幅度越大.10 g/L毒素浓度,5个品种成熟胚愈伤组织的SOD活性均比对照（0 g/L）增加;20 g/L毒素浓度,5个品种成熟胚愈伤组织的SOD活性均有所下降,抗性品种苏麦3号和郑9023的SOD活性仍高于对照,其它3个感性品种低于对照,SOD活性与小麦品种的赤霉病抗性水平存在一定关系.研究结果为小麦赤霉病抗性育种提供了一定的技术支撑.     

小麦抗赤霉病利器——他山之石

赤霉病是我国乃至世界小麦(Triticumaestivum)产区的重要病害,给农业生产和人畜健康造成重大威胁。分离鉴定优质抗病基因、培育抗病品种,是控制我国麦区赤霉病的重要手段。最近,山东农业大学孔令让团队完成了二倍体长穗偃麦草(Thinopyrumelongatum)基因组的组装,并在此基础上通过精细定位和图位克隆分离得到来自长穗偃麦草的抗赤霉病基因Fhb7。他们发现Fhb7编码1个谷胱甘肽转移酶,对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)分泌的包括呕吐毒素等在内的多种毒素具有解毒作用,是1个广谱持久抗病基因。他们还发现Fhb7很可能最初源于内生真菌,经过基因水平转移进入到偃麦草基因组中。此外,Fhb7不影响其它农艺性状,且其抗性不受小麦遗传背景影响。这一系列工作揭示了作物抗病演化中的全新机制,对小麦抗赤霉病育种以及更好地利用长穗偃麦草的丰富基因资源都具有重要意义。     

小麦抗赤霉病利器——他山之石

赤霉病是我国乃至世界小麦(Triticum aestivum)产区的重要病害, 给农业生产和人畜健康造成重大威胁。分离鉴定优质抗病基因、培育抗病品种, 是控制我国麦区赤霉病的重要手段。最近, 山东农业大学孔令让团队完成了二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)基因组的组装, 并在此基础上通过精细定位和图位克隆分离得到来自长穗偃麦草的抗赤霉病基因Fhb7。他们发现Fhb7编码1个谷胱甘肽转移酶, 对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)分泌的包括呕吐毒素等在内的多种毒素具有解毒作用, 是1个广谱持久抗病基因。他们还发现Fhb7很可能最初源于内生真菌, 经过基因水平转移进入到偃麦草基因组中。此外, Fhb7不影响其它农艺性状, 且其抗性不受小麦遗传背景影响。这一系列工作揭示了作物抗病演化中的全新机制, 对小麦抗赤霉病育种以及更好地利用长穗偃麦草的丰富基因资源都具有重要意义。     

我国小麦赤霉病成灾原因分析及防控策略探讨

小麦是世界上三大粮食作物之一,是全球30亿以上人口的主粮。近年来,由于各种病虫害危害,全球小麦生产和粮食安全受到严重威胁,其中由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是小麦生产上重要的病害之一。此外,病菌会产生多种真菌毒素对人畜生命健康构成严重威胁。化学药剂的使用以及抗病品种的种植可以有效地控制小麦赤霉病的发生。但是,由于高产优质抗病品种匮乏、气候变暖等因素影响,小麦赤霉病在我国小麦主产区频繁暴发;同时,赤霉病菌抗药性产生致使化学农药的防控效果大大降低。从气候变化、耕作制度改变、小麦品种抗性及病菌抗药性等方面,分析了赤霉病暴发成灾的主要原因。在此基础上,结合当前赤霉病防控研究进展以及存在的科学问题,探讨该病害持续绿色防控的对策建议,以期为我国小麦赤霉病的防控研究提供参考。     

小麦全基因组抗赤霉病QTL关联位点特异性SSR标记的筛选、等位变异及效应解析

赤霉病是小麦主要的流行病害之一。借助标记辅助选择将不同数量性状基因座（quantitative trait loci，QTL）聚合是防治赤霉病有效且环保的方法，可以从源头上控制赤霉病并降低籽粒中毒素含量。抗赤霉病QTL在小麦全基因组均有分布，但除了Fhb1、Fhb2等少数位点有比较可靠的鉴别标记，绝大部分位点缺乏有效的位点特异性鉴别标记。简单重复序列（simple sequence repeat，SSR）标记多态性丰富，可以区分自然群体中不同等位变异，方便用于标记辅助育种。基于此，搜集了不同文献中报道的与赤霉病关联的SSR标记386个，并用这些标记构建全基因组赤霉病抗性QTL一致性图谱，接着对这些关联标记进行拷贝数分析，进而选择位点内的单拷贝SSR标记，将这些单拷贝标记在156个品种组成的自然群体中进行扩增，并与三季大田和三季温室环境下赤霉病抗性进行关联，筛选与赤霉病抗性关联的单拷贝SSR标记，明确这些标记在自然群体中的有效等位变异和效应。结果表明，共8个单拷贝SSR标记至少在两季试验中与表型显著关联(P<0.05)，涉及2B、2D、3B、5A、5B、6A、6D、7A染色体，有5个单拷贝标记位点存在有效等位变异。中国地方品种和日本品种携带更多的有利变异，且有利等位变异数目越多的品种赤霉病抗性越好。研究分析的QTL位点及其关联的单拷贝SSR标记可用于赤霉病抗病育种，有利于提高品种赤霉病抗性水平和育种效率。     

Back-cross reciprocal monosomic analysis of Fusarium head blight resistance in wheat (Triticum aestivum L.)

 Fusarium head blight (FHB or scab) caused by Fusarium spp. is a widespread disease of cereals causing yield and quality losses and contaminating cereal products with mycotoxins. The breeding of resistant varieties is the method of choice for controlling the disease. Unfortunately, the genetic basis of scab resistance is still poorly understood. We present the results of a back-cross reciprocal monosomic analysis of FHB resistance using the highly resistant Hungarian winter wheat line ‘U-136.1’ and the highly susceptible cultivar ‘Hobbit-sib’. Resistance testing was performed in a field trial artificially inoculated with a Fusarium culmorum conidial suspension. Five hemizygous families containing ‘U-136.1’ chromosomes 6B, 5A, 6D, 1B, and 4B had a visually reduced spread of infection compared to lines having the ‘Hobbit-sib’ chromosome. Chromosome 2B from ‘U-136.1’ had an increased spread of infection. The critical chromosomes controlling seed weight were 6D, 3B, 5A, and 6B while those controlling deoxynivalenol (DON) content were homoeologous groups 2 and 6, although the latter effects were not significant due to a high coefficient of variation. Results from this and other studies show that chromosomes 6D, 6B, 5A, 4D, and 7A have frequently been associated with scab resistance in a number of wheat cultivars. Research groups now attempting to map scab resistance in wheat using markers should pay special attention to the above-mentioned chromosomes. Received: 31 March 1998 / Accepted: 14 July 1998     

Inheritance of frost resistance and winter hardiness in distant hybrids of wheat and amphiploids

The data on inheritance of frost resistance and winter hardiness of bread wheat lines obtained as a result of distant hybridization of wheat-rye and wheat-elymus amphiploids with durum and bread wheat were presented. It was shown that selection of the donors of valuable traits is sensible to make in later progenies of hybrids (F6-F7). So, it is possible to obtain the new initial breeding material for winter bread wheat selection with high frost tolerance, winter hardiness and early maturity. Hypotheses explaining the high frost resistance of hybrids are presented. The crosses of the octoploid amphiploids with durum wheat are more preferable for the alien traits introgression into wheat than the crosses with bread wheat.     

基因组分析与小麦抗病育种

系统总结了南京农业大学细胞遗传研究所近 2 0多年来利用基因组分析方法培育从簇毛麦 (Haynaldiavil losaSch .)、大赖草 (LeymusracemosusLam .)、鹅观草 (RoegneriakamojiC .Koch)和纤毛鹅观草 (R .ciliaris (Trin .)Nevs ki)导入白粉病和赤霉病抗性的小麦种质的研究进展。利用染色体C_分带、基因组原位杂交、分子标记 (特别是RFLP)等技术与非整倍体分析相结合对所创制的种质进行了系统分析与鉴定。还对所培育的小麦种质在育种实践和理论研究中的潜在价值及相关问题进行了讨论     

基因组分析与小麦抗病育种

系统总结了南京农业大学细胞遗传研究所近20多年来利用基因组分析方法培育从簇毛麦(Haynaldia villosa Sch.)、大赖草(Leymus racemosus Lam.)、鹅观草(Roegneria kamoji C. Koch)和纤毛鹅观草(R. ciliaris (Trin.) Nevski)导入白粉病和赤霉病抗性的小麦种质的研究进展.利用染色体C-分带、基因组原位杂交、分子标记(特别是RFLP)等技术与非整倍体分析相结合对所创制的种质进行了系统分析与鉴定.还对所培育的小麦种质在育种实践和理论研究中的潜在价值及相关问题进行了讨论.     

基于MAS的小麦抗赤霉病育种材料抗性评价

为了提高黄淮海麦区小麦育种材料的赤霉病抗性,采用分子标记辅助选择的方法,将来自望水白的4个抗赤霉病主效QTL 3B-QTL、4B-QTL、5A-QTL和6B-QTL导入不同的感病背景中,在后代BC1F3和BC1F4株系中评价它们的抗病效应和农艺性状回复情况。结果表明:(1)导入4个抗病QTL株系的平均病小穗率和病粒率分别为12.2%和6.3%,而受体亲本则分别达到59.1%和44.2%,抗病性显著提高;(2)病小穗数和病粒率与穗长及株高极显著负相关,但与可育小穗数、百粒重、旗叶长和旗叶宽等农艺性状指标没有显著相关性。因此,通过导入抗病主效QTL可以显著改善感病材料的抗性,为进一步选育高产抗病品种提供基础材料。不良农艺性状的紧密连锁阻碍着抗赤霉病主效QTL的高效利用,需要通过继续回交或与其他品种杂交来打破这种遗传连锁关系。     

Greenhouse and field testing of transgenic wheat plants stably expressing genes for thaumatin-like protein,chitinase and glucanase against Fusarium graminearum

Genes encoding pathogenesis-related (PR-) proteins isolated from a cDNA library of Fusarium graminearum-infected wheat spikes of scab-resistant cultivar 'Sumai-3' were transformed into susceptible spring wheat, 'Bobwhite' using a biolistic transformation protocol, with the goal of enhancing levels of resistance against scab. Twenty-four putative transgenic lines expressing either a single PR-protein gene or combinations thereof were regenerated. Transgene expression in a majority of these lines (20) was completely silenced in the T(1) or T(2) generations. Four transgenic wheat lines showed stable inheritance and expression of either a single transgene or transgene combinations up to four generations. One line co-expressing a chitinase and beta-1,3-glucanase gene combination, when bioassayed against scab showed a delay in the spread of the infection (type II resistance) under greenhouse conditions. This line and a second transgenic line expressing a rice thaumatin-like protein gene (tlp) which had moderate resistance to scab in previous greenhouse trials, along with susceptible and resistance checks were evaluated for resistance to scab under field conditions. None of the transgenic lines had resistance to scab in the field under conditions of strong pathogen, suggesting these plants lacked effective resistance to initial infection (type I resistance) under these conditions. As far as is known, this is the first report of field evaluation of transgenic wheat expressing genes for PR-proteins against disease resistance.     

Development and characterization of wheat- Leymus racemosus translocation lines with resistance to Fusarium Head Blight

Wheat scab (Fusarium Head Blight, FHB) is a destructive disease in the warm and humid wheat-growing areas of the world. Finding diverse sources of FHB resistance is critical for genetic diversity of resistance for wheat breeding programs. Leymus racemosus is a wild perennial relative of wheat and is highly resistant to FHB. Three wheat- L. racemosus disomic addition (DA) lines DA5Lr#1, DA7Lr#1 and DALr.7 resistant to FHB were used to develop wheat- L.racemosus translocation lines through irradiation and gametocidal gene-induced chromosome breakage. A total of nine wheat-alien translocation lines with wheat scab resistance were identified by chromosome C-banding, GISH, telosomic pairing and RFLP analyses. In line NAU614, the long arm of 5Lr#1 was translocated to wheat chromosome 6B. Four lines, NAU601, NAU615, NAU617, and NAU635, had a part of the short arm of 7Lr#1 transferred to different wheat chromosomes. Four other lines, NAU611, NAU634, NAU633, and NAU618, contained translocations involving Leymus chromosome Lr.7 and different wheat chromosomes. The resistance level of the translocation lines with a single alien chromosome segment was higher than the susceptible wheat parent Chinese Spring but lower than the alien resistant parent L. racemosus. At least three resistance genes in L. racemosus were identified. One was located on chromosome Lr.7, and two could be assigned to the long arm of 5Lr#1 and the short arm of 7Lr#1.