全 文 ：HEREDITAS (Beijing) 2008年 4月, 30(4): 491―494
ISSN 0253-9772 www.chinagene.cn 研究报告

收稿日期: 2007−09−25; 修回日期: 2008−01−14
基金项目: 国家重点基础研究发展规划(973 计划)项目(编号: G1998010205)资助[Supported by National Basic Research Program of China (973
Program) (No.G1998010205)]
作者简介: 张海泉(1964−), 男, 辽宁省义县人, 副研究员, 博士, 研究方向：分子生物学。Tel: 0311-87655680; E-mail: hqzhang188@126.com
DOI: 10.3724/SP.J.1005.2008.00491
来自粗山羊草抗条锈病基因的 SSR标记
张海泉 1, 贾继增 2, 杨虹 1, 张宝石 3
1. 河北经贸大学生物科学与工程学院, 石家庄 050061;
2. 中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程, 北京 100081;
3. 沈阳农业大学农学院, 沈阳 110161
摘要: 从粗山羊草[Aegilops tauschii (Coss.) Schmal] Y201 中鉴定出 1 个显性抗小麦条锈病基因, 暂定名为
YrY201。应用分离群体分组法(BSA) 筛选到 Xgwm273b、Xgwm37 和 wmc14 标记, 与该基因之间的遗传距离分
别为 11.9、5.8 和 10.9 cM。根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置, YrY201 被定位在 7DL 染色体上。分析基
因所在染色体的位置及抗病性特征, 认为 YrY201 是一个新的抗小麦条锈病基因,并可用于分子标记辅助选择。
关键词: 粗山羊草; 小麦条锈病; 基因定位
SSR mapping of stripe rust resistance gene from Ae.
tauschii
ZHANG Hai-Quan1, JIA Ji-Zeng2, YANG Hong1, ZHANG Bao-Shi3
1. College of Biology Engineering, Hebei University of Economics and Business, Shijiazhuang 050021, China;
2. Institute of Crop Sciences/The National Key Facilities for Crop Genetic Resources and Improvement, CAAS, Beijing 100081, China;
3. College of Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China
Abstract: A dominant wheat stripe rust resistance gene, temporarily designated as YrY201, was identified in an accession
Y201 of Aegilops tauschii. By bulk segregation analysis, three microsatellite markers Xgwm273b, Xgwm37 and Wmc14
were found to be linked to YrY201 with genetic distance of 11.5, 5.8 and 10.9 cM , respectively. According to the locations
of the linked markers, the resistance gene was located on chromosome 7DL. Based on the chromosomal location and the
resistance pattern of the gene, we proposed that YrY201 was a novel stripe rust resistance gene, and cuold be selected by
marker-assisted selection.
Keywords: Aegilops tauschii; wheat stripe rust; gene mapping
条锈病是影响我国小麦生产的第一大病害, 具
有发生区域广、暴发性强、流行频率高、危害损失
严重等特点, 严重威胁着我国小麦生产安全。选育
和推广抗条锈病品种是防止条锈病危害、保证小麦
稳定增产最经济有效的手段。但由于条锈病菌生理
小种和抗病品种抗病基因的协同进化, 以及生产上
小麦品种抗源的单一化, 导致新的条锈病菌生理小
种出现并成为流行优势小种, 使原有抗锈品种“丧
失”抗性成为感病品种。因此, 发掘、筛选、鉴定
和改良新的抗条锈病资源, 并对其遗传特点进行深
入研究, 对于培育新的抗条锈小麦品种, 实现抗源
轮换、抗源合理布局、抗源多样化和抗源积累, 延

492 HEREDITAS (Beijing) 2008 第 30卷


缓品种抗锈性“丧失”具有重要意义。
粗山羊草 (Aegilops tauschii)隶属于禾本科
(Poaceae) 小 麦 族 (Triticeae) 山 羊 草 属 (Aegilops
L.2n=14, DD), 是小麦D基因组的供体, 也是许多D
染色体组多倍体种的亲本。粗山羊草是野生杂草 ,
有遗传基础丰富、抗逆性强的特点。
粗山羊草蕴含了很多抗病基因 , 其中抗杆锈
Sr33和 Sr41基因, 抗叶锈的 Lr21、Lr22a、 Lr32、
Lr39、 Lr42 和 Lr43 基因, 抗条锈 Yr24 和 Yr28[1,2]
与抗白粉病 Pm2和 Pm19基因都来自于粗山羊草[3]。
张海泉等 [4,5]用抗病粗山羊草与感病粗山羊草杂交,
成功将抗小麦白粉病基因定位在 2D 和 5DL染色体
上, Miranda等[6,7] 从粗山羊草发现的 Pm34、Pm35
基因定位在 5D染色体上。胡英考等[8]利用遗传分析
与基因推导法, 从 99 份硬粒小麦-粗山羊草双二倍
体中发现 2 个来源于粗山羊草的抗小麦白粉病的显
性基因。
本研究通过粗山羊草间的杂交, 确定粗山羊
草抗病基因的显隐性。利用 Y201/Y2272 的 F2代
群体 , 对条锈病抗病性进行遗传分析 , 并利用
SSR 分子标记对该抗病基因标记定位, 以明确抗
病基因的数量、类型和在染色体上的位置以及与
已知抗条锈病基因间的关系, 这对抗条锈病新基
因的挖掘、已知抗性基因的合理利用和为小麦育
种提供优良抗病新种质具有积极的意义。
1 材料和方法
1.1 植物材料和条锈病菌
对小麦条锈病免疫的粗山羊草 Y201 和高度感
病的粗山羊草 Y2272, 由中国农科院作物所提供 ;
北京地区流行的条锈病混合菌株, 由西北农林科技
大学提供。
1.2 抗病性鉴定
采用大田混合菌种鉴定方法, 以高度感病的小
麦铭贤 169为对照, 待铭贤 169充分发病后(约 14 d
以后), 记载供试材料的抗病性, 分免疫(0)、近免疫
(0; )、高度抗病(1)、中度抗病(2)、中度感病(3)、高
度感病(4)6 级, 并加用“+”、“−”表示轻重程度。
检测亲本及 F1和 F2代条锈病抗感分离情况。
1.3 SSR分子标记分析
按 CTAB法[9]提取粗山羊草基因组 DNA, 用 0.8%
琼脂糖凝胶和紫外分光光度计检测样品的浓度和纯度。
SSR引物根据 http: //www.gramene.org/microsat/
以及 Röder 等[10]发表的序列合成。采用分离群体分
组分析法[11] (Bulked Segregant Analysis, BSA) 鉴定
与抗病基因连锁的微卫星标记。在 F2代分离群体中,
分别选取 10个高抗单株DNA和 10个高感单株DNA
等量混合, 分别组成 DNA抗病池(Rp)、感病池(Sp),
用亲本和抗病池、感病池对微卫星引物进行筛选。
筛选在抗、感池间出现稳定差异的引物, 进而比较
其在两亲本及 F2 代个体中表现出的多态性, 验证
SSR 标记与小麦白粉病抗性基因的连锁关系。扩增
产物用 5%变形聚丙烯酰胺凝胶电泳分离和银染显示。
1.4 遗传图谱的构建
用Mapmaker/exp 3.0[12]软件对 F2代分离群体的
抗病性和分子标记的分离数据进行连锁分析, 利用
Kosambi 函 数 将 重 组 率 转 化 为 遗 传 距 离
(centimorgan, cM)[13], 用Mapdraw软件绘制连锁图。
实验的抗病性鉴定和粗山羊草间杂交部分在中国农
科院作物所实验地中进行, 后期的分子标记工作在
河北经贸大学生物科学与工程学院实验室完成。
2 结果与分析
2.1 抗病鉴定与遗传分析
选取抗病材料 Y201 和感病 Y2272 杂交后代进
行遗传分析和抗病鉴定, F1 单株全部抗病, 且表现
为免疫, F2群体 194个单株发生抗、感分离, 其中 150
株抗病, 44株感病, 经卡方测验, χ2＝0.557< χ 20.05＝
3.85, 符合 3　1的显性单基因分离规律(表 1)。说明
该分离群体中含有 1 个来自抗病粗山羊草 Y201 的
显性抗小麦条锈病单基因, 暂命名为 YrY201。
2.2 SSR标记分析及连锁作图
利用 BSA法, 用 766对小麦微卫星引物在抗病
亲本、感病亲本、抗病池和感病池之间进行多态性
分析, 对筛选到的多态性引物进行小群体验证, 最
终获得 40 对引物具有多态性。用 F2作图群体进一
步筛选, 记录扩增带型, 在 7D染色体上获得 5对引
物与 YrY201 连锁的 SSR 标记, 利用 Mapmaker/
exp3.0进行分析, 结果表明 Xgwm273b、Xgwm37和
Wmc14与 YrY201处于一个连锁群中, 与抗病基因的
遗传距离分别是 11.9、5.8和 10.9 cM, YrY201位于
Xgwm37和 Wmc14之间(图 1, 图 2), 定位在 7DL染

第 4期 张海泉等: 来自粗山羊草抗条锈病基因的 SSR标记 493


表 1 苗期和成株期 Y201/Y2272 F2 群体对条锈病混和菌株抗性测试
Table 1 Resistance of the Y201/Y2272 Spring F2 population infected by mixed physiological race in seedling stage and adult stage
侵染型 Infection type

材料
Material
0 0; 1 2 3 4
总株数
Total number
of plants
期望值
Expected
χ2 value P值
P value
Y201/Y2272 F2 144 3 2 1 4 40 194 3:1 0.557 0.500~0.250




图 1 SSR 标记 wmc14 在 F2 作图群体部分单株中的分布
M: pBR322 DNA/MspⅠmarkers; 1: Y201; 2: 铭贤 169; 3: 抗病池 Rp; 4: 感病池 Sp; 5~22: 抗病单株; 23~39: 感病单株。箭头示抗病特异带。
Fig. 1 Distribution of SSR marker wmc14 in the F2 segregation population
M: pBR322 DNA/MspⅠmarkers; 1: Y201; 2: Mingxian 169; 3: Resistant bulk Rp; 4: Susceptible bulk Sp; 5−22: Phenotypically resistant
individuals; 23−39: Phenotypically susceptible individuals. The arrow shows the specific amplification bands associated with YrY201.



图 2 抗条锈病基因 YrY201 的遗传连锁图(7DL)
Fig. 2 Linkage map of stripe rust resistance gene YrY201
on chromosome 7DL

色体上, 另外两对引物与 YrY201 不在一个连锁群
中。标记的排列顺序与已经建立小麦整合图谱一致。
在 7DS 上 , Spielmeyer 等 [14]用 Xgwm1220 和
Xgwm295标记出 Yr18基因, 为了验证是否与本研究
中的 YrY201基因相同, 用 Xgwm295 引物对 F2代群
体单株进行了 SSR分析, 没有出现多态性。
3 讨 论
目前已经发现并正式命名的抗小麦条锈病基因
有 40个, 还有 70多个暂时命名的抗病基因, 也分别
定位在不同的染色体上。抗病基因绝大多数来自于
小麦, 其余来自小麦的野生近缘属种[1,2,14∼21]。来源
于小麦野生近缘属种的抗病基因在小麦生产上发挥
了巨大的作用, 陈佩度等[20]用硬粒小麦和簇毛麦杂
交, 选育获得小麦-簇毛麦 6V 代换系和 6VL/6AS
易位系, 高抗目前流行的条锈菌强毒性小种, 并稳
定遗传。Kuraparthy 等[18]从小伞山羊草的卵穗山羊
草中鉴定出抗小麦条锈病和叶锈病基因 Yr40 和
Lr57。来自于粗山羊草的抗病基因陆续被发现和命名。
如抗杆锈 Sr33和 Sr41基因, 抗叶锈的 Lr21、Lr22a、
Lr32、Lr39、Lr42和 Lr43基因, 抗条锈 Yr24和 Yr28
与抗白粉病 Pm2、Pm19、Pm34和 Pm35 基因都来自
于粗山羊草, 来自于小麦 D基因组供体的粗山羊草上
的抗病基因正成为小麦抗病育种来源和补充。
来自于粗山羊草的抗条锈病基因有 Yr24 和
Yr18, 分别定位在 1BS和 4DS染色体上[1,2], 而本研
究发现来自粗山羊草的抗小麦条锈病的基因 YrY201
定位在 7D 染色体上, 与上述两个基因在不同的染
色体上, 因此可以认定二者不是相同的基因。定位
在 7D 染色体上的抗条锈病基因有 Yr18, 并与 Lr34
基因紧密连锁, 标记引物是 Xgwm1220和 Xgwm295,
定位在 7DS[17]。本研究发现的基因 YrY201 标记引
物是 Xgwm273b、Xgwm37 和 wmc14, 且 Yr18 基因
连锁标记引物 Xgwm295在 Y201/Y2272 F2分离群体
的单株上没有出现多态性, YrY201 基因定位在 7DL
上, 与 Yr18处于 7D染色体的不同臂上。Yr18是成
株期抗病, 而 YrY201 是全生育期抗病, 因此可以认
定 YrY201与 Yr18抗病基因不是相同的基因, YrY201
是新的抗病基因。
YrY201 经过多年连续实验, 证明对我国条锈病
优势小种条锈 29、条锈 30、条锈 31和条锈 32具有
持久抗病性。抗病粗山羊草 Y201中 YrY201基因作
为条锈病优良主效抗病基因, 为小麦抗条锈病基因
分子标记辅助选择和抗病育种奠定了基础。

494 HEREDITAS (Beijing) 2008 第 30卷


通过普通小麦与含有抗病基因 YrY201 的粗山
羊草 Y201 远缘杂交, 已经获得一系列抗条锈病育
种材料, 抗目前流行条锈病生理小种, 将应用于小
麦抗病育种中。
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