全 文 ：麦类作物学报　 2003, 23( 1): 31～ 33
Journa l of T riticeae Crops
一个小麦—中间偃麦草异代换系抗条锈病的遗传研究

张　宏 1 , 罗　恒 2 , 吉万全 1 , 王长有 1 , 王秋英 1 , 任志龙 1 , 薛秀庄1
( 1. 西北农林科技大学 , 陕西杨陵 712100;　 2. 宝鸡市种子管理站 ,陕西宝鸡 721000)
摘　要: 利用缺体回交法 ,以阿勃 3D缺体为母本、中 4为父本培育出的小麦—中间偃麦草异代换系 N9025-3-3-
2-1-1在形态学和细胞学上已基本稳定 ,染色体构型为 2n= 42= 21″,测交杂种 F1减数分裂中期 I染色体构型为 2n=
20″+ 2 。该系对目前的条锈病流行小种和新小种均表现高抗至免疫 ,抗性来自中间偃麦草。为进一步研究该系的条
锈病抗性遗传规律 ,以对条中 32感染的小偃 6号、中国春和阿勃分别与其杂交 , F1套袋自交 , F2代调查统计并分析
其抗性分离情况。χ2符合性测验结果表明:小麦—偃麦草异代换系 N9025-3-3-2-1-1的后代植株对条中 32的抗性以
3∶ 1分离 ,即表明该代换系对条中 32的抗性由一对完全显性等位基因控制。
关键词: 中 4; 异代换系 ; 条锈病 ; 抗性遗传 ; χ2测验 ; 条中 32
中图分类号: S 512. 032; S 435. 121. 4+ 2　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1009-1041( 2003) 01-0031-03
Genetic Study on Stripe Rust Resistance of a Wheat-Thinopyron
Intermedium Substitution Line
ZHANG Hong
1 , LUO Heng
2 , JI Wan-quan
1 , WANG Chang-you
1 ,
WANGQiu-ying
1
, REN Zhi-long
1
, XUE Xiu-zhuang
1
( 1. Northw est Sci-Tech Universi ty of Agricultu re and Forest ry, Yangling, Shaanxi 712100, China;
2. Baoji Seed Adminis tration Departm ent , Baoji, Shaanxi 721000, China)
Abstract: A wheat-Th. intermedium substitution line “ N 9025-3-3-2-1-1” was produced by back crossing
Abbondanza 3D nullisomic line as female w ith Zhong 4 as male parent. This new line, chromosome
configura tion 2n= 42= 21″, w as st ripe rust resistance with stable morphological and cytological character. The
test crossing F1 show ed that chromosome configuration was 2n= 20″+ 2 at metaphase I . To study the genetic
behavour of the substi tution line resistance to st ripe rust , the cross of the resistance line to st ripe rust was made
w ith susceptible lines Xiaoyan 6, Chinese Spring and Abbondanza. The results show ed the seg regation in F2
was 3∶ 1, in o ther w ords, the resistant g ene of w heat-Th. intermedium substitution line to Tiaozhong 32 w as
a sing le complete dominant gene.
Key words: Zhong 4; Substitution line; St ripe rust resistance; Inheritance of resistance; χ2 test; Tiao zhong 32
小麦条锈病是我国小麦生产中的主要病害 ,搜集抗性资源培育抗病品种是小麦育种工作者的一项基础
工作。 至今已命名的 30个抗条锈病基因分别来自小麦的近缘种属斯卑尔脱小麦、山羊草、簇毛麦、黑麦及普
通小麦 [1, 2 ]。由于条锈菌的高度变异性和栽培品种抗性的单一化 ,造成抗性源脆弱性提高 ,因此当前抗病育种
急需不断建立和利用二线抗源 [3 ]。 中间偃麦草 ( Thinopyron intermedium )是多年生六倍体物种 ,具有抗逆性
强、抗三锈、高蛋白等优良性状 ,是一个小麦育种的优良亲本材料。目前已将其条锈病抗性基因转入普通小
麦 ,创造出了一批异附加系和异代换系 [4, 5 ] ,并进一步培育出对锈病免疫或高抗的普通小麦品种或品系 [6, 7 ]。
如黑龙江农业科学院利用中间偃麦草与普通小麦杂交培育出的小麦—中间偃麦草部分双二倍体中4对 3种
锈病的多个生理小种表现免疫或高抗 ,利用中 4培育的一批优良小麦品种 (系 )已应用于生产 [6 ]。西北农林科
技大学农学院小麦研究中心生物技术室采用李振声等提出的“缺体回交法” [8 ]将阿勃 3D缺体 (受体 )与中 4
收稿日期: 2002-09-02　　　　修回日期: 2002-11-18
基金项目:陕西省“十五”攻关项目 (2001K02-G2) ,杨凌生物技术育种中心资助项目 ( 1999-2)。
作者简介:张　宏 ( 1973- ) ,男 ,助研 ,在读硕士。 主要从事小麦遗传育种。
通讯作者:吉万全 ( 1963- ) ,男 ,研究员 ,硕士生导师。 电话: ( 029) 7081319。
(中间偃麦草抗性基因供体 )杂交、回交 ,经过田间形态选择及抗性筛选 ,选育出 1个优系 N9025-3-3-2-1-1。
该品系对当前条锈病优势小种和新小种免疫至高抗。为了探索 N 9025-3-3-2-1-1的条锈病抗性遗传规律 ,在
对其进行细胞学鉴定和原位杂交分析的同时 ,对其抗性基因的遗传规律进行了初步研究。
1　材料和方法
1. 1　材料
小麦 -中间偃麦草异代换系 N9025-3-3-2-1-1,小麦—中间偃麦草部分双二倍体中 4 ( 2n= 8x= 56) ,阿勃
二体 ,中国春以及小偃 6号。这些供试材料均由西北农林科技大学农学院小麦研究中心生物技术室繁殖和
保存。
1. 2　方法
1. 2. 1　供试材料的抗条锈性鉴定　供试材料条锈病抗性由陕西省植物保护研究所条锈病组于 1998和
1999年在田间分小种进行接种鉴定 ,所用条锈菌生理小种是条中 29、条中 31、条中 32、水源 11-5和水源 11-
13。记载项目为:反应型 ,普遍率 ,严重度。材料的抗病与否以反应型为主要指标 ,反应型记载标准为 0, 0; , 1,
2, 3, 4,其中 0～ 2反应型为抗病 , 3和 4反应型为感病。
1. 2. 2　小麦—中间偃麦草异代换系 N 9025-3-3-2-1-1的测交分析　将 N9025-3-3-2-1-1与阿勃小麦杂交 ,
F1代镜检观察幼穗花粉母细胞减数分裂 ,以检查该品系代入的异源染色体。
1. 2. 3　小麦—中间偃麦草异代换系 N 9025-3-3-2-1-1的抗条锈性遗传分析　以 N 9025-3-3-2-1-1为亲本 ,
分别与感病品种小偃 6号、中国春和阿勃二体杂交 , F1田间接种条锈菌混合小种并套袋自交。 各组合 F1代
均表现为免疫或高抗条锈。 接着将 N9924( N9025-3-3-2-1 /小偃 6号 )、 N9927( N 9025-3-3-2-1-1 /中国春 )、
N 9928(中国春 /N 9025-3-3-2-1)、 N9929( N9025-3-3-2-1-1 /阿勃 )各组合 F2代以及亲本小偃 6号、中国春、阿
勃点播种植于病圃 ,粒距 10 cm。 该病圃南、西、北三面均有建筑物与外面隔开 ,东面两公里以内无麦类作物
种植 ,以防止条锈小种混杂。于 2002年 3月中旬在病圃 968株材料上均匀接种条中 32菌种新鲜孢子共 0. 5
g ,接种后及时灌溉 ,使其充分发病。 成株期统计调查发病率 ,记载项目为反应型、普遍率、严重度。抗病性鉴
定以反应型为主要指标 ,并辅以普遍率和严重度。反应型分为 0, 0; , 1, 2, 3, 4,共六级 ,其中 0～ 2反应型为抗
病 ; 3和 4反应型为感病。
2　结果与分析
2. 1　N9025-3-3-2-1-1的形态学特征及细胞学行为
小麦—中间偃麦草异代换系 N9025-3-3-2-1-1的植株茎秆和叶鞘以及颖壳均有较厚的蜡被 ,生长发育
和结实性都很好 ,株型较紧凑。该系短芒 ,红粒 ,分蘖力中等 ,每株成穗平均 10～ 12个左右 ;株高 80～ 90 cm,
旗叶长 22～ 30 cm,宽 2. 0～ 2. 7 cm;纺锤型穗 ,穗长 9～ 12 cm ,单穗小穗数 20～ 22个 ,单小穗小花 3～ 4个 ,
单穗结实粒数 35～ 42个。体细胞核型为 2n= 42,减数分裂中期 I核型为 2n= 21″的占观察总细胞的 96. 9% ,
后期 I为 2n= 21′+ 21′。表明 N9025-3-3-2-1-1已基本稳定。
2. 2　N9025-3-3-2-1-1的测交结果
将 N 9025-3-3-2-1-1与阿勃小麦杂交后 ,观察 F1幼穗花粉母细胞的减数分裂染色体配对行为 ,中期 I染
色体构型为 2n= 20″+ 2′,即游离 2个单价体。 两个单价体中一个来自阿勃 ,一个来自中间偃麦草 ,表明该系
的确代入了一对中间偃麦草染色体。
2. 3　N9025-3-3-2-1-1的条锈病抗性鉴定结果
由表 1看出 , N9025-3-3-2-1-1的受体亲本阿勃对条中 29、 31、 32、水源 11-5和 11-13等优势小种以及新
小种表现感染 ,而其供体亲本中 4对这些条锈病小种表现免疫 ,同时 , N9025-3-3-2-1-1异代换系也对这些小
种表现免疫 ,说明小麦—偃麦草异代换系 N 9025-3-3-2-1-1所具有的条锈病抗性基因来自中间偃麦草。
2. 4　N9025-3-3-2-1-1的抗条锈性遗传分析
2002年对各组合的 F2代抗性分离情况进行了调查统计 , N9924共调查 167株 , 129株抗病 , 38株感病。
N 9927共调查 205株 , 158株抗病 , 47株感病。 N9928共调查 206株 , 158株抗病 , 48株感病。由于 N 9927和
N 9928互为正反交 ,因此将它们混合起来统计。 N9929共调查 154株 , 112株抗病 , 42株感病。感病亲本小偃
6号共点播 115株 ,感病 111株。阿勃 121株全部感病 ,四周的诱发行辉县红高度发病。以上各组合 F2抗性
·32· 麦　类　作　物　学　报 23卷
分离和符合性测验结果列于表 2。
表 1　 N9025-3-3-2-1-1成株期对条锈病的反应型 ( 1998, 1999)
Tabl e 1　 Respones of adult plant of N 9025-3-3-2-1-1 test to yellow rust resistance
材料
Materials
条锈小种　 Yr race
条中 29
Tiaozhong 29
条中 31
Tiaozh ong 31
条中 32
Tiaozhong 32
水源 11-5
Shuiyuan 11-5
水源 11-13
Shuiyuan 11-13
中 4　 Zhong 4 0 0 0 0 0
阿勃二体　 Abbondan za 3 3 3 3 3
N9025-3-3-2-1-1 0 0 0 0 0
表 2　 N9025-3-3-2-1-1杂交 F2代植株条锈病抗性分离结果
Table 2　Results of segregat ion of F2 yellow rust resistance of N9025-3-3-2-1-1
组合
Com bination
群体总数
Total plants
抗病株数
Number of
resi stace
感病株数
Number of
susceptible
P0
χ2值
χ2 value
N9924 167 129 38 0. 77 0. 59
N9927 411 316 95 0. 77 0. 95
N9929 154 112 42 0. 73 0. 57
从表 2可以看出 ,在 0. 05水
平 (χ2= 1. 96)上 ,对于各组合抗
性分离调查统计在期望值 P0=
0. 75(即抗感 3: 1分离 )的总体
下 , N 9924 F2的抗病株占其全部
的 77% ,χ2= 0. 59; N9927 F2的
抗病株占 77% ,χ2= 0. 95; N9929
F2抗病株占该组合调查总数的 73% ,χ2= 0. 57。各组合χ2均小于 1. 96,即抗性分离符合 3∶ 1的分离比例。
以上结果表明小麦 -偃麦草异代换系 N9025-3-3-2-1-1对条中 32的抗性是由单基因控制的 ,并且为完全显性
遗传。
3　讨 论
小麦锈病是我国小麦生产上危害性最大的一类病害 ,据报道 ,小麦抗条锈病基因一类来自小麦的近缘种
属 ,另一类来自小麦。现已定名的 30个抗性基因中 , Yr 5、 Yr8、 Yr 9、 Yr15、 Yr17和 Yr28分别来自斯卑尔脱小
麦、顶芝山羊草、黑麦、野生二粒小麦、偏凸山羊草和节节麦 [1 ] ,其余的 24个抗性基因均来自小麦。 N 9025-3-
3-2-1-1是阿勃和中间偃麦草的后代 ,抗条锈病基因来自中间偃麦草 ,未包括在上述的 30个抗性基因中 ,所
以该基因的定名有待于进一步研究。
小麦异源遗传物质向小麦转移的方法包括整组或整条染色体附加、整条染色体代换、臂或片段染色体易
位几种类型 ,这些需要通过表型标记性状、细胞学、生物化学、分子生物学等方法进行检测和鉴定 ,其中
GISH(基因组原位杂交 )是一种快速、准确的方法。经 GISH分析 ,本室培育的 N9025-3-3-2-1-1异代换系中
所含的中间偃麦草染色体应属于 St组 [ 9] , St表示该组来源于拟鹅冠草染色体组 S,但又不完全一样 ,但其所
在同源群目前仍不清楚。王长有等利用原位杂交分析 [ 10]认为 ,该代换系除了两条中间偃麦草染色体外 ,还在
两条小麦染色体端部发现易位了一小段中间偃麦草染色体。因此 ,该品系的抗性基因所在位置有待进一步
研究。
参考文献:
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·33·1期 张　宏等:一个小麦—中间偃麦草异代换系抗条锈病的遗传研究