全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2012)04 － 1138 － 05
收稿日期:2011 － 09 － 01
基金项目:云南省重点基金资助项目(2008CD010) ;云南省麦类
科技攻关 UQEC资助项目(2010BB005) ;云南省重点新产品开
发计划(2010BB005) ，CARs-3-L-44
作者简介:黄 锦(1963 － ) ，女，学士，主要从事科研管理和作
物育种工作，* 为通讯作者，Email:yyx582@ vip． sohu． com。
云南铁壳麦及其他小麦种质中慢锈基因
Lr34 /Yr18 的分子检测
黄 锦1，2，王志伟1，于亚雄1* ，杨金华1，程加省1
(1．云南省农业科学院粮食作物研究所，云南 昆明 650205;2．云南省农业科学院科研处，云南 昆明 650205)
摘 要:利用 csLV34 标记对云南铁壳麦和云南省其他小麦种质中慢锈性基因 Lr34 /Yr18 进行了检测，旨在筛选出含有目标基因的
优异小麦种质，为云南省持久抗锈性小麦新品种的选育提供材料和方法。结果表明，55 份供试材料中云南铁壳麦种质 A13、云南
省育成品种云麦 39、云南省地方品种保山老玉麦和云县小白麦等 4 份材料携带有慢锈基因 Lr34 /Yr18，供试材料中来源于 CIMMYT
的材料未检测到 Lr34 /Yr18 基因。这些携带有慢锈性基因的材料可作为今后云南省抗锈病育种的抗源材料。
关键词:小麦;云南铁壳麦;Lr34 /Yr18 基因;csLV34
中图分类号:S512． 1 文献标识码:A
Molecular Characterization of Slow-Rusting Genes Lr34 /Yr18 in Triticum
aestivum ssp． yunnanense King and Other Wheat Germplasm
HUANG Jin1，2，WANG Zhi-wei1，YU Ya-xiong1* ，YANG Jin-hua1，CHENG Jia-sheng1
(1． Food Crops Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Kunming 650205，China;2． Research Department，
Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Kunming 650205，China)
Abstract:In order to provide methods and resistance resources for genetic improvement of wheat persistence rust resistance in Yunnan prov-
ince by selecting valuable wheat resources with slow-rusting genes Lr34 /Yr18，the slow-rusting genes Lr34 /Yr18 were detected in Triticum
aestivum ssp． yunnanense King and other Yunnan wheat germplasm using STS marker csLV34． The results showed that 4 genotypes had the
resistance genes Lr34 /Yr18 in 55 tested wheat cultivars，including Yunnan hulled wheat A13，Yunnan improved wheat cultivars Yunmai39，
Yunnan wheat landrace Baoshanlaoyumai and Yunxianxiaobaimai． The slow-rusting genes Lr34 /Yr18 were not detected in all texted CIMMYT
materials． These materials with slow-rusting gene Lr34 /Yr18 could be used as resistance resources for genetic improvement of wheat persist-
ence rust resistance in Yunnan province．
Key words:Wheat;Triticum aestivum ssp． yunnanense King (Yunnan hulled wheat) ;Lr34 /Yr18;csLV34
条锈病和叶锈病是中国小麦生产上的重要病
害。20 世纪 50 年代以来，小麦条锈病在中国曾发
生 15 次中等规模以上流行，造成小麦生产大面积减
产;过去小麦叶锈病在西南地区发生较重，近年来在
华北地区也有逐渐加重的趋势［1］。生产实践证明，
品种抗病性的丧失是小麦锈病周期性流行的根本原
因之一，种植和培育抗病品种是防治小麦锈病最经
济有效的措施。然而，由于病原菌小种变异频繁，大
部分含主效基因的抗病品种的抗性很快丧失，因此
培育相对持久抗性品种成为延长品种抗性寿命、减
少病害突然爆发和大面积流行隐患的重要手段。慢
病性是指多循环气传病害在整个病害流行过程中，
在流行速率上表现的种种程度的慢病现象［2］。小
麦慢锈性一般由几个到多个基因控制，对病原菌无
小种专化性或小种专化性较弱，能有效地减少品种
对病原菌生理小种的选择压力，降缓病菌的变异，抗
病性持久稳定［3］。含慢病基因的小麦品种虽然苗
期感病，但成株期发病缓慢，病害严重度轻，减产幅
度较小。因此，近年来国内外学者越来越重视慢锈
基因的研究和利用。
基因 Lr34 和 Yr18 是位于同一位点或紧密连
锁，是目前小麦抗病育种中应用最广泛的慢锈基因。
Lr34 /Yr18 慢锈性表现稳定，迄今还未发现其小种专
8311
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
2012 年 25 卷 4 期
Vol. 25 No. 4
化性。Singh 等［4］认为，把 Lr34 /Yr18 与 2 ～ 4 个微
效慢病基因聚合到一起，能选育出近免疫的抗条锈
小麦品种。许多研究表明，慢锈基因 Lr34 /Yr18 位
点还与多种病害的抗性具有相关性，在小麦抗病育
种中具有重要的研究价值［5 ～ 8］。目前，通过基因定
位研究，已找到与慢锈基因 Lr34 /Yr18 紧密连锁的
分子标记。Spielmeyer 等［6］用 RL6058 的重组自交
系 F6 群体对慢锈基因 Lr34 /Yr18 进行了定位，发现
7DS 上的微卫星标记 Xgwm1220 和 Xgwm295 与
Lr34 /Yr18 紧密连锁，遗传距离分别为 0． 9 和 2． 7
cM。Lagudah等［9］利用覆盖 Lr34 /Yr18 基因区域的
小麦 EST序列，开发了与 Lr34 /Yr18 紧密连锁的 STS
标记 csLV34，遗传距离为 0． 4 cM，并利用 3 个重组
自交系群体和 24 个已知抗病基因的澳大利亚品种
验证了该标记的有效性。近几年，中国学者杨文雄
等［10］、祁旭升等［11］和梁丹等［12］的研究结果均表明
csLV34 标记扩增带型清晰易读，稳定性好，可用于大
规模品种鉴定。
云南铁壳麦(Triticum aestivum ssp． yunnanense
King)又称云南小麦，染色体组为 AABBDD，是中国
特有的 3 个普通小麦亚种之一，为中国云南独有的
宝贵小麦种质资源［13 ～ 14］。了解不同小麦种质材料
的遗传背景，从中发掘有用的抗源材料，对更好地利
用这些种质具有指导意义，对抗病育种时亲本的选
择有极大帮助。本研究利用 STS 标记 csLV34 对云
南铁壳麦和云南省其他小麦种质中慢锈基因 Lr34 /
Yr18 进行检测，旨在了解这些小麦种质中 Lr34 /
Yr18 基因的分布状况，筛选含有目标基因的优异小
麦种质，为云南省持久抗锈性小麦新品种的选育提
供材料和方法。
1 材料与方法
1． 1 供试材料
本研究所用材料共 55 份小麦种质，其中云南省
农科院保存的云南铁壳麦 31 份，云南省农科院从
CIMMYT引进的 5 份人工合成小麦和 2 份引进品
种，以及云南省其他小麦种质等 17 份。中国地方品
种中国春作为含慢锈基因 Lr34 /Yr18 的对照品
种［9］。供试材料详见表 1。
表 1 55 份小麦种质中慢锈基因 Lr34 /Yr18 的分子检测结果
Table 1 Molecular detection of slow-rusting resistance gene Lr34 /Yr18 in 55 wheat germplasm
编号
Code
保存号
Restore number
品种名称或组合
Name or pedigree
类别
Type Lr34 /Yr18
1 云 0001 铁壳麦 云南铁壳麦 N
2 云 0003 大河头小麦 云南铁壳麦 N
3 云 0004 长芒大河头小麦 云南铁壳麦 N
4 云 0005 顶芒大河头小麦 云南铁壳麦 N
5 云 0006 铁壳麦 云南铁壳麦 N
6 云 0007 铁壳麦(2) 云南铁壳麦 N
7 云 0008 铁壳麦(1) 云南铁壳麦 N
8 云 0009 铁壳麦 ＜ 4 ＞ 云南铁壳麦 N
9 云 0011 铁壳麦-4 云南铁壳麦 N
10 云 0012 铁壳麦(6) 云南铁壳麦 N
11 云 0013 铁壳麦(8) 云南铁壳麦 N
12 云 0016 双江长芒铁壳麦 云南铁壳麦 N
13 云 0017 长芒铁壳麦 云南铁壳麦 N
14 云 0020 铁壳麦 云南铁壳麦 N
15 云 0022 铁壳麦 云南铁壳麦 N
16 云 0023a 铁壳麦(2a) 云南铁壳麦 N
17 云 0023b 铁壳麦(2b) 云南铁壳麦 N
18 云 0024 铁壳麦(4) 云南铁壳麦 N
19 云 0027 无芒硬壳麦 云南铁壳麦 N
20 云 0033 镇康顶莨铁壳麦(1) 云南铁壳麦 N
21 云 0034 短芒铁壳麦 云南铁壳麦 N
93114 期 黄 锦等:云南铁壳麦及其他小麦种质中慢锈基因 Lr34 /Yr18 的分子检测
续表 1 Continued table 1
编号
Code
保存号
Restore number
品种名称或组合
Name or pedigree
类别
Type Lr34 /Yr18
22 云 0042 顶芒铁壳麦(3) 云南铁壳麦 N
23 云 0047 顶芒铁壳麦(1) 云南铁壳麦 N
24 云 0601 永德红硬壳麦 云南铁壳麦 N
25 云 0607 澜沧铁壳麦 云南铁壳麦 N
26 云 0612 双江铁壳麦 云南铁壳麦 N
27 A13 临章麦 云南铁壳麦 P
28 A14 临铁壳麦 云南铁壳麦 N
29 A21 临铁壳麦 云南铁壳麦 N
30 临 07-1 05 年临沧新收集 云南铁壳麦 N
31 临 07-2 05 年临沧新收集 云南铁壳麦 N
32 － 云麦 29 育成品种 N
33 － 云麦 39 育成品种 P
34 － 云麦 42 育成品种 N
35 － 云麦 47 育成品种 N
36 － 云麦 53 育成品种 N
37 － 云麦 54 育成品种 N
38 － 云麦 56 育成品种 N
39 － 云麦 57 育成品种 N
40 － D12-2，云南省农科院新育成品系 新育成品系 N
41 － 017-10，云南省农科院新育成品系 新育成品系 N
42 － 022-222，云南省农科院新育成品系 新育成品系 N
43 云 232 保山花壳麦-2 地方品种 N
44 云 234 保山荞盖麦-1 地方品种 N
45 云 236 保山老菅火炕麦-1 地方品种 N
46 云 435 保山老玉麦 地方品种 P
47 云 118 云县小麦(2) 地方品种 N
48 云 121 云县小白麦 地方品种 P
49 INTRID:BW27964 BOTNO /AE． SQUARROSA(617) 人工合成麦 N
50 INTRID:BW27851 CPI /GEDIZ /3 /GOO / /ALB /CRA /4 /AE． SQUARROSA 人工合成麦 N
51 INTRID:BW27831 68． 111 /RGB-U / /WARDRESEL /3 /STIR /4 /AE． SQUARROSA 人工合成麦 N
52 INTRID:BW27824 SCOOP_1 /AE． SQUARROSA(434) 人工合成麦 N
53 INTRID:BW27852 CPI /GEDIZ /3 /GOO / /JO69 /CRA /4 /AE． SQUARROSA 人工合成麦 N
54 － 40IBWSN-139，CIMMYT第 40 届国际普通小麦观察圃 引进品种 N
55 － 40IBWSN-193，CIMMYT第 40 届国际普通小麦观察圃 引进品种 N
CK 中国春 地方品种 P
注:P表示存在，N表示不存在。
Note:P indicates presence，N indicates absence．
1． 2 DNA的提取
参照 Rogers 和 Bendich 的 CTAB 法［15］［2 %
(w /v)CTAB(十六烷基三乙基溴化铵) ;100 mmol /L
Tris · HCl，pH 8． 0;20 mmol /L EDTA，pH 8． 0;1． 4
mol /L NaCl］，略作简化提取供试材料基因组 DNA。
1． 3 STS标记检测
(1)Lr34 /Yr18 特异性引物 csLV34 来源于 Lagu-
dah等文献［8］，由北京博迈德生物公司合成。引物
序列上游引物:5’-GTTGGTTAAGACTGGTGATGG-
3’;下游引物:5’-TGCTTGCTATTGCTGAATAGT-3’。
(2)15 μl PCR反应体系:模板 DNA 30 ng，Taq
0411 西 南 农 业 学 报 25 卷
图 1 部分供试材料中慢锈性基因 csLV34 标记的多态性检测
Fig． 1 Polymorphic test of PCR fragments amplified with csLV34 in some wheat cultivars used in present study
酶 0． 75U(购于大连宝生物公司) ，引物(10 pmol /L)
0． 2 μl，dNTP(25 μmol /L)1 μl(购于百泰克生物公
司) ，10 × Buffer (50 mmol /L KCl，10 mmol /L Tris-
Cl，1． 5 mmol /L MgCl2，pH 8． 0)1． 5 μl，用无菌蒸馏
水补充反应体系至 15 μl。
(3)PCR反应条件:首先 94 ℃预变性 5 min;然
后 94 ℃变性 1 min，58 ℃退火 30 s，72 ℃延伸 30 s，
38 个循环，72 ℃再延伸 7 min，4 ℃保存，扩增反应
在 PCR-100 扩增仪上进行。
(4)扩增产物以 2． 0 %的琼脂糖凝胶电泳检
测，缓冲体系为 1 × TAE 溶液，100 V 电压电泳 80
min，溴化乙锭染色后，用 Multi-Genius Gel Documen-
tation and Analysis System扫描成像并存入计算机。
2 结果与分析
2． 1 csLV34 标记 PCR多态类型
利用 csLV34 标记在 55 份供试材料上扩增获得
2 种片段类型，凡含有 Lr34 /Yr18 基因的材料与对照
中国地方品种中国春均能扩增出 150 bp 片段，不含
Lr34 /Yr18 基因的材料均能扩增出 229 bp 片段，扩
增条带清晰，重复性好(见图 1)。
2． 2 55 份小麦种质中 Lr34 /Yr18 基因的分子检测
从表 1 和表 2 可知，55 份供试小麦种质中仅有
4 份云南省小麦种质携带有 Lr34 /Yr18 基因，而从
CIMMYT引进的 5 份人工合成麦种质和 2 份品种
(系)材料均不携带有 Lr34 /Yr18 基因。31 份云南
铁壳麦种质中仅 2005 年新收集的云南铁壳麦 A13
携带有 Lr34 /Yr18 基因，11 份云南省育成品种中仅
有云麦 39 这 1 份材料携带有 Lr34 /Yr18 基因，而在
供试的 6 份云南地方品种中有保山老玉麦和云县小
白麦等 2 份材料携带 Lr34 /Yr18 基因，占 33． 3 %，
这些结果说明在云南省小麦各类种质资源中，存在
着携带 Lr34 /Yr18 基因的材料，各类种质资源中
Lr34 /Yr18 基因的分布频率存在着差异。
3 讨 论
慢病性在近几年小麦育种中逐渐被重视，单个
质量性状和数个数量性状抗病基因的集合可以产生
持久抗病能力。Lr34 /Yr18 基因是分布较广、在 CI-
MMYT材料中出现频率较高，推广面积较大的一个
慢锈病基因，该基因位点与多种病害的抗性具有相
关性，在小麦抗病育种中具有重要的研究价值［5 ～ 8］。
在澳大利亚已将慢锈基因 Lr34 /Yr18 及其紧密连锁
的分子标记 csLV34 成功应用于小麦育种［9］。本研
究以中国地方品种中国春作为含慢锈基因 Lr34 /
Yr18 的对照品种，利用 csLV34 标记对云南省特有资
表 2 55 份小麦种质中 Lr34 /Yr18 基因的分布频率
Table 2 Frequency of Lr34 /Yr18 genes in 55 wheat cultivars
材料类别
Type
检测品种数
Number of wheat
cultivars tested
含 Lr34 /Yr18 的品种数
Number of wheat
cultivars with Lr34 /Yr18
频率(%)
Frequency
云南铁壳麦 31 1 3． 23
育成品种 11 1 9． 09
地方品种 6 2 33． 33
人工合成麦 5 0 0． 00
引进品种 2 0 0． 00
合计 55 4 8． 33
14114 期 黄 锦等:云南铁壳麦及其他小麦种质中慢锈基因 Lr34 /Yr18 的分子检测
源云南小麦，云南省育成品种和地方品种以及云南
省从 CIMMYT引进的小麦资源等 55 份材料中慢锈
基因 Lr34 /Yr18 的等位变异进行了检测，结果表明
该标记扩增带型清晰易读，稳定性好，可用于大规模
品种鉴定。这与国内学者杨文雄等［10］、祁旭升
等［11］和梁丹等［12］的研究结果一致。
人工合成麦是转育小麦近缘属种中优良基因的
桥梁资源。祁旭升等［11］利用 csLV34 标记对来自
CIMMYT的 97 份硬粒小麦-节节麦人工合成六倍体
小麦中的慢条锈基因 Yr18 进行了分子检测，在 97
份中仅发现 2 份携带有 Yr18。本研究对云南省从
CIMMYT引进的 5 份人工合成麦的慢锈基因 Lr34 /
Yr18 进行了检测，未发现携带有慢锈基因 Lr34 /
Yr18 的材料。
云南铁壳麦是云南省独有的宝贵小麦种质资
源，因其穗部性状及产量与现代小麦育种目标相距
甚远，长期以来这一宝贵资源都未能在小麦改良中
发挥作用。本研究利用 csLV34 标记在 31 份云南省
特有资源云南铁壳麦中检测到临章麦 A13 携带有
慢锈基因 Lr34 /Yr18，占 3． 23 %，这对铁壳麦宝贵资
源今后在小麦抗病育种中的利用及其保护上均具有
重要理论意义。另外本研究在 11 份云南省育成品
种中检测到云麦 39 携带有慢锈基因 Lr34 /Yr18，占
9． 09 %;6 份云南省地方品种中检测到保山老玉麦
和云县小白麦 2 份种质携带有慢锈基因 Lr34 /Yr18，
占 33． 33 %，表明云南省育成品种和地方品种中均
存在着携带有慢锈基因 Lr34 /Yr18 的种质，且育成
品种中慢锈基因 Lr34 /Yr18 的频率较低，而地方品
种中较高。这与杨文雄等［10］的研究结果相近似，但
鉴于此次研究中检测的云南省小麦育成品种和地方
品种数量少，因此本研究中育成品种和地方品种中
慢锈基因 Lr34 /Yr18 的频率分布结果不能有效地代
表慢锈基因 Lr34 /Yr18 在全云南省小麦育成品种和
地方品种中的分布情况。为了充分利用 Lr34 /Yr18
基因的慢锈性，可在抗锈病育种中使用本研究发现
的云南铁壳麦 A13、云麦 39、保山老玉麦和云县小
白麦等材料。此外为了给云南省持久抗锈性小麦新
品种的选育提供大量有效的材料和方法，有必要对
云南省小麦育成品种和地方品种中慢锈基因 Lr34 /
Yr18 的分布状况做进一步评价研究。
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(责任编辑 王家银)
2411 西 南 农 业 学 报 25 卷