全 文 ：麦类作物学报　 2002, 22( 3): 31～ 33
Journa l of T riticeae Crops
中间偃麦草 Z4抗条锈病基因导入春小麦的研究

李红霞 1 , 王　平 1 , 叶兴国 2 , 魏亦勤 1 , 张双喜 1 , 裘　敏 1 , 刘旺清 1 , 马素琴 1
( 1. 宁夏农科院农作物研究所 , 永宁 750105;　 2. 中国农科院作物育种栽培研究所 , 北京 100081)
摘　要:通过春小麦与中间偃麦草二体异附加系 Z4 ( 2n= 44)杂交、回交 ,将条锈病多小种抗病基因导入到春小
麦中 ,获得了 4个在成株期高抗条锈病的春小麦新种质 ,其中优良穗系 0P1343-1苗期对流行小种条 30、条 32、水源
11-13完全免疫 ,对条 29、条 31免疫 ; 0P1341-2-2对流行小种水源 11-13免疫 ,对条 32高抗 ,对条 29、条 30、条 31
中感。
关键词: 抗条锈 ; 基因导入 ; 春小麦
中图分类号: S 512. 334　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1009-1041( 2002) 03-0031-03
Study on Z4 Gene of Resistance to Stripe Rust of Thinopyrum Intermedium
Transferred into Spring Wheat
LI Hong-xia
1 , WANG Ping
1 , YE Xing-guo
2 , WEI Yi-qin
1 , ZHANG Shuang-xi
1 ,
QIUMin
1
, LIU Wang-qing
1
, MA Su-qin
1
( 1. Ningxia Crop Research Insti tute, Yongning, Ningxia 750105;　 2. Insti tute of Crop Breeding and Cultivation, CAAS, Bei jing 100081)
Abstract: Th rough the t ransference of g ene resistant to st ripe rust into spring w heat by hybridization betw een
Thinop yrum intermedium disomic addition line and spring wheat , back-crossing , four new st rains of spring
w heat wi th high resistance at the adult stag e had been got. The strain 0P1343-1 w as complete immuni ty for
race 30, 32, Shuiyuan 11-13 at the seedling stag e. The another starin 0P1341-2-2 w as immuni ty to Shuiyuan
11-13, and show ed high resistance to race 32 and medium susceptible to race 29, 30 and 31.
Key words: Resistance to stripe rust; Gene transference; Sping whea t
小麦条锈病是宁夏乃至西北春麦区的主要病害之一 ,每年都有不同程度的发生。目前该区主栽品种宁春
4号及周边春麦区种植的宁春 4号、宁春 16号等品种 ,虽具有一定的抗病性 ,但随着种植年限的延长、品种
退化以及新的生理小种的产生 ,小麦生产和育种实践中急需新的抗锈品种和新的抗锈种质。为此 ,我们利用
中国农科院作物育种栽培研究所与澳大利亚联邦科工组织合作培育的中间偃麦草二体异附加系 Z4 ( 2n=
44)作为外缘基因的抗源 ,导入到宁夏著名的春小麦品种宁春 4号、宁春 16号中 ,以创制新的种质材料 ,提高
宁夏和西北春麦区小麦品种的抗锈水平。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
供试材料为中国农科院作物育种栽培研究所与澳大利亚联邦科工组织合作培育的中间偃麦草二体异附
加系 Z4 ( 2n= 44)以及宁夏著名的春小麦品种宁春 4号、宁春 16号。
1. 2　方法
1. 2. 1　抗条锈基因的导入
于 1998年在宁夏农科院作物所将宁春 4号、宁春 16号与中间偃麦草二体异附加系 Z4 ( 2n= 44)杂交。授
收稿日期: 2001-01-01　　　　修回日期: 2002-04-21
基金项目:宁夏自然科学基金和青年科学基金资助项目 ( 20004)。
作者简介:李红霞 ( 1968- ) ,女 ,助理研究员 ,从事小麦育种工作。
粉后 12～ 14 d取 F0杂种 ( 2n= 43)进行幼胚培养 ,诱导愈伤组织 ,经 3～ 5次继代培养 ,培养基中加入一定浓
度的甲基磺酸乙脂和二甲基亚砜 ,以诱导染色体易位 ,获得再生植株及结实种子 ,田间鉴定抗锈性 ,选择抗条
锈病植株 ,并再与农艺亲本宁春 4号、宁春 16号回交 ,经云南元谋、温室加代选育。
1. 2. 2　抗条锈病鉴定
温室鉴定:委托西北农林科技大学在 2000年冬天于人工气候温室进行单个生理小种接种鉴定。 生理小
种为条 29、条 30、条 31、条 32、水源 11-13。
宁夏大田鉴定: 2000年 5月 13日和 2001年 5月 15日用西北农林科技大学提供的条 29、条 30、条 31、
条 32、水源 11-13共 5个混合菌种接种。接种方法:在田间二水灌后 4 d,田间湿度适宜的情况下 ,将菌种温热
活化 ,手工涂抹、喷雾加大湿度 ,并套塑料袋保湿 1～ 2 d即可。
1. 2. 3　过氧化物同工酶鉴定
灌浆期取宁春 4号、宁春 16号、 Z4、 0P1341-1等材料的旗叶称重、研磨 ,按 1∶ 3比列加入提取液。同工酶
电泳采用不连续聚丙酰胺凝胶电泳 ,分离胶为 7. 0% ,浓缩胶为 4. 0% 。缓冲系统为 Tirs-HCl缓冲液 , pH=
8. 8;电极缓冲液为 Tirs-甘氨酸 , p H= 8. 3。 染色方法采用李继耕的方法。
表 1　 4个小麦穗系苗期抗条锈性鉴定
Table 1　 Appraisal of resistance to stripe rust of four spike-lines at the seedl ing stage
材料
Material
条 29
Race 29
条 30
Race 30
条 31
Race 31
条 32
Race 32
水源 11-13
Shuiyuan 11-13
0P1341-1-2 4　 4100 4　60100 4　 40100 2　40100 4　80100
0P1341-2-2 3　 50100 3　10100 3　5100 1　 5100 0
0P1343-1 0;　 10100 0 0;　 10100 0 0
0P1344-2 3　 10100 2　 5100 3　 25100 4　10100 0　15100
辉县红 ( CK)　 Huixianh ong ( CK) 4　 60100 4　80100 4　 80100 4　80100 4　80100
注: 0、 1、 2、 3、 4表示反应型 ;上标表示严重度 ;下标表示普遍率。
Note: 0、 1、 2、 3、 4 refer to response; Abov e numbers refer to severity; Below numbers refer to th e
percentages of th e infected plants.
2　结果与分析
2. 1　抗条锈基因导入后代
的选育
经田间选育 ,获得了大
田抗条锈病、且农艺性状优
良的杂种胚培后代 ( F4 )及回
交代单株 (穗 ) 118个。
2. 2　苗期抗条锈性鉴定
结果
对 4个在 2000年成株
期抗条锈病为高抗的穗系 ,
送寄西北农林科技大学植保学院抗条锈病鉴定组 ,委托进行抗条锈病性鉴定。结果 (表 1)表明 , 0P1343-1(宁
春 4号 /Z4 / /宁春 4号 )对流行小种条 30、条 32、水源 11-13完全免疫 ,对条 29、条 31免疫。 0P1341-2-2对流
行小种水源 11-13完全免疫 ,对条 32高抗 ,对条 29、条 30、条 31中感 ,严重度分别为 50%、 10% 、 5% ,说明具
有一定的耐病性。
表 2　成株期不同农艺亲本后代材料的抗条锈病表现
Table 2　Resistance to stripe rust of progeny materials
from dif f erent parents at the adul t stage
材料
Material
农艺亲本
Parent
抗条锈性 (反应型 )
Resis tant to st ripe rust
( Response)
2000 2001
0P1341-1 宁春 4号　 Ningch un 4 1 1
0P1341-2 宁春 4号　 Ningch un 4 1 1
0P1343-1 宁春 4号　 Ningch un 4 0 1
0P1344-2 宁春 16号　 Ningch un 16 2 2
宁春 4号　 Ningch un 4 3 3
宁春 16号　 Ningch un 16 3 2
注: 0—免疫 ; 1—高抗 ; 2—中抗 ; 3—中感。
Note: 0— Immuni ty; 1— High resis tant; 2— Medium resistan t; 3— Medium susceptible.
2. 3　优良穗系成株期抗条锈
性鉴定结果
宁夏大田小麦条锈病发病
流行时期为 6月中旬至 6月
底。 对经回交的 15个穗系 ,
2000、 2001年分别在 5月 13
日和 5月 15日田间人工接种
条 29、条 30、条 31、条 32、水源
11-13等 5个流行生理小种的
混合菌种诱导自然发病 ,成株
期进行抗条锈性鉴定。结果 (表
2)表明 ,以宁春 4号为农艺亲
本杂交、胚培、回交的后代 ,不
仅表现出较农艺亲本高抗条锈
病的特性 ,且抗条锈性年度间稳定。 农艺亲本为宁春 16号的 0P1344-2则表现中抗 ,抗条锈性与农艺亲本相
当或略强于农艺亲本。 因此 ,相对而言 , Z4抗条锈病基因导入农艺亲本宁春 4号的基因表达较为有效和
充分。
·32· 麦　类　作　物　学　报 22卷
　　 1. 宁春 4号　 Ningch un 4;
2. 0 P1341-1-2 (宁春 4号 /Z4　 Ningchun 4 /Z4 ) ;
3. 0 P1341-2-2 (宁春 4号 /Z4　 Ningchun 4 /Z4 ) ;
4. 0 P1343-1 (宁春 4号 /Z4 / /宁春 4号　 Ningchun 4 /Z4 / /Ningchun 4) ;
5. 0 P1344-2 (宁春 16号 /Z4 / /宁春 16号　 Ningchun 16 /Z4 / /Ningchun 16) ;
6. Z4;　 7. 宁春 16号　 Ningch un 16
图 1　孕穗期旗叶过氧化物酶同工酶谱
Fig. 1　 Spectrum of isoenzyme of peroxidase of fl ag leaf at the boot stage
2. 4　过氧化物同工酶鉴定结果
分析了农艺亲本和 Z4及其后代
的过氧化物同工酶 ,发现后代材料酶
带与其父母本有明显差异。对 5个生
理小种完全免疫的 0P1343-1表现为
明显的父母本杂种型互补酶带 (图 1) ,
在 A区为不完全同母型酶带 ,而在 B
区较母本 (农艺亲本 )多两条带 ,较父
本 (供体亲本 )多一条带。 0P1341-1-2、
0P1341-2-2的带型在 A区属同父型
酶谱带型 ,在 B区属父母本不完全互
补型。 0P1344-2的酶谱带型属典型的
同父型带型 ,在 A区属非父母本型 ,酶
带数相同 ,但带型 差异明显 ,在 B区
酶带数与父本相同 ,但酶带活性及带
型不同。 过氧化物同工酶谱的带型呈
杂种型或父母本互补带型的则抗锈能
力强 ,酶谱带型呈同亲型或不完全互
补型的则抗锈能力较弱 。现已明确同
工酶的大量变异是由遗传基因引起
的 [4 ]。因此 ,后代的过氧化物酶同工酶
与亲本的差异说明 Z4抗条锈性基因
导入的真实性。
3　讨 论
小麦锈病是小麦主产区的一种主要病害 ,一般育种项目中把一种或一种以上的锈病抗性作为其中主要
的育种目标之一。长期以来 ,小麦条锈病一直是困扰宁夏及西北春麦区小麦生产的最主要病害 ,每年都有不
同程度的发生。目前根据农业产业结构的调整 ,促进优质高效农业的发展 ,选育和种植抗条锈病品种是最经
济、对环境保护、粮食安全、控制条锈病大流行的最佳途径。目前生产上多数抗病品种抗条锈基因未知 ,育种
上抗条锈优良种质缺乏 ,使抗条锈品种和种质的合理利用受到影响。小麦栽培品种中抗性不足 ,除了有时表
现为抗病基因型与环境互作而表达水平不高之外 ,有时则由于病原物小种的扩展或改变 ,使原有抗性丧失 ,
这样就促使育种者从有关栽培或野生的异种异属中去寻找新抗源。通过外源抗性基因的导入 ,创制抗条锈新
种质 ,间接或直接提高栽培小麦抗条锈病水平。小麦—中间偃麦草二体异附加系 Z4 ( 2n= 44) ,对小麦条锈病
免疫 ,就是通过这种方法选育的小麦条锈病的理想抗源。
过氧化物同工酶的生化鉴定 ,进一步证实了 Z4抗条锈病基因导入宁夏春小麦中的真实性和抗条锈基因
表达的可靠性。
参考文献:
[1 ]　陈耀锋 ,李振岐 ,韩德俊 . 条锈病多小种抗性基因导入普通小麦的研究 [ A]. 21世纪小麦遗传育种展望 [C ] . 北京:中国农业科技出版社 ,
2001, 5: 339— 341.
[2 ]　高　翔 ,王保通 . 小麦高温抗条锈性表达与叶肉细胞壁过氧化物酶活性的关系 [ J] . 麦类作物学报 , 2001, 21( 2): 31— 34.
[3 ]　曹张军 ,王美南 ,井金学 . 小麦抗条锈性遗传研究进展 [ J ]. 麦类作物学报 , 2001, 21( 3): 80— 83.
[4 ]　 Larkin P J, et al . Th eor. Appl. Genet. , 1984, 67: 443— 455.
[5 ]　魏亦勤 ,张改生 ,李树华 , 等 . K型小麦雄性不育系春性 F1杂种的优势表现及与叶绿素含量和同工酶谱的关系 [ J] .西北植物学报 , 2001,
6: 1092— 1102.
[6 ]　李　辉 . 通过组织培养和低能 N离子注人诱导普通小麦 /簇毛麦抗白粉病易位系及其鉴定 [ D] . 中国农业科学院研究生院硕士论文 ,
1998.
[7 ]　张增艳 . 抗黄矮病小麦新种质的鉴定和抗性基因定位 [ D]. 中国农业科学院研究生院博士论文 , 1998.
[本文责任编辑:许育彬 ]
·33·3期 李红霞等:中间偃麦草 Z4抗条锈病基因导入春小麦的研究