全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(12): 2107−2114 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31171839), 山西省国际科技合作计划项目(2012081006-2, 2013081007), 山西省科技攻关项目(20130
311001-5)和山西省回国留学人员科研项目(2012-102)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 畅志坚, E-mail: wrczj@126.com; 张晓军, E-mail: zxjemail@163.com
第一作者联系方式: E-mail: suncuihua501160339@163.com
Received(收稿日期): 2013-05-17; Accepted(接受日期): 2013-07-25; Published online(网络出版日期): 2013-09-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130929.1539.018.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.02107
小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因 pmCH83 分子定位
孙翠花 1 侯丽媛 1 郭慧娟 2 张晓军 2,* 贾举庆 3 李 欣 2
詹海仙 2 畅志坚 2,*
1 山西大学研究生院, 山西太原 030006; 2 山西省农业科学院作物科学研究所 / 农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验
室, 山西太原 030031; 3 山西农业大学农学院, 山西太谷 030801
摘 要: 小麦新种质 CH09W83 为八倍体小偃麦 TAI7047 与高感小麦品种晋太 170 杂交、回交后代衍生而来的高代
选系, 在苗期免疫或高抗我国白粉病菌株 E09、E20、E21、E23、E26、Bg1 和 Bg2。为定位 CH09W83 中的抗病基
因, 将 CH09W83 与感病亲本杂交和回交, 通过对 F1、F2、F2:3和 BC1代的接种鉴定和遗传分析, 证实 CH09W83 成
株期对 E09的抗性由 1对隐性核基因控制, 暂命名为 pmCH83。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,
BSA), 以 658对 SSR标记对台长 29 (感病)×CH09W83的 F2群体分析发现, 抗性基因 pmCH83与 SSR标记 Xgpw7272、
Xwmc652、Xgwm251、Xgwm193连锁, 与两翼邻近标记 Xwmc652和 Xgwm251的遗传距离分别为 3.8 cM和 4.3 cM。
利用中国春缺体–四体、双端体将 pmCH83 及其连锁标记定位在 4BL 染色体上。原位杂交、染色体配对及连锁标记
分析结果表明, CH09W83可能是一个小麦与中间偃麦草的隐形异源渗入系。系谱和图谱位置分析表明, pmCH83很可
能是来自中间偃麦草一个新的抗白粉病基因。
关键词: 隐形异源渗入; 白粉病抗性; 连锁图谱; 分子标记; GISH
Molecular Mapping of Powdery Mildew Resistance Gene pmCH83 in a Putative
Wheat–Thinopyrum intermedium Cryptic Introgression Line
SUN Cui-Hua1, HOU Li-Yuan1, GUO Hui-Juan2, ZHANG Xiao-Jun2,*, JIA Ju-Qing3, LI Xin2, ZHAN
Hai-Xian2, and CHANG Zhi-Jian2,*
1 Graduate School of Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2 Institute of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences / Key Labo-
ratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement on Loess Plateau, Ministry of Agriculture, Taiyuan 030031, China; 3 College of
Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
Abstract: Wheat introgression line CH09W83 is immune or highly resistant to wheat powdery mildew caused by Blumeria
graminis f. sp. tritici (Bgt) pathotypes E09, E20, E21, E23, E26, Bg1, and Bg2 at seedling stage in China. This line was derived
from the cross between wheat–Thinopyrum intermedium line TAI7047 (resistant) and wheat cultivar Jintai 170 (susceptible). To
identify the Bgt resistance gene(s) in CH09W83, we developed segregating populations (F2, F2:3, and BC1) by cross-
ing/backcrossing CH09W83 with susceptible wheat parents. The result of genetic analysis showed that the adult resistance to Bgt
E09 in CH09W83 was controlled by a single recessive gene, which was tentatively designated as pmCH83. Using the F2 popula-
tion of Taichang 29 (susceptible) × CH09W83 and 658 pairs of SSR primers, four codominant SSR markers, i.e., Xgwm193,
Xgwm251, Xwmc652, and Xgpw7272, were identified to be linked with pmCH83 according to bulked segregant analysis, and the
genetic distances between the target gene and flanking markers were 4.3 cM to Xgwm251 and 3.8 cM to Xwmc652. Using Chinese
Spring nullitetrasomic and ditelosomic lines, pmCH83 was located on chromosomal arm 4BL of wheat. In combination with evi-
dence of bivalent pairing at metaphase I and GISH, CH09W83 is probably a cryptic wheat–Th. intermedium translocation. Based
on pedigree analysis and linkage map, we deduced that pmCH83 is a novel Bgt resistance gene originating from Th. intermedium.
Keywords: Cryptic alien introgression; Resistance to powdery mildew; Linkage map; Molecular markers; GISH
2108 作 物 学 报 第 39卷


由Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt)引起的小
麦白粉病是世界各小麦产区的主要病害之一, 随着
小麦品种矮化、种植密度加大和生产条件的改善 ,
小麦白粉病危害日趋严重。培育和推广抗病品种是
控制该病害的主要手段, 为应对由于生产品种抗源
的单一化造成新Bgt菌株出现和流行及原抗病品种
“丧失”抗性问题 [1], 育种家们需要不断挖掘新的抗
源基因。迄今为止, 国内外已在小麦基因组的43个位
点(Pm1~Pm47、Pm18 = Pm1c、Pm22 = Pm1e、Pm23 =
Pm4c、Pm31 = Pm21)鉴定出60多个抗白粉病基因[2]。
在这些抗病基因中除28个来自普通小麦外, 其余均
源于小麦的野生近缘种属[3]。
在已正式命名的抗白粉病基因中, 只有为数不
多的几个基因成功应用于小麦育种和生产, 如Pm2、
Pm4a、Pm8、Pm21和Pm2+Pm6。然而, 携带这些基
因的抗病品种在大面积推广后, 常因流行病原菌株
的变化而丧失抗性, 使小麦生产招致重大损失, 例
如20世纪80年代Pm8丧失抗性, Pm4a正在成为无效
抗病基因。Pm21对我国及欧洲的120个菌系或小种
均具有良好抗性 [4], 且抗性最稳定 , 但该基因的广
泛利用也可能诱导病菌菌株加速变异, 导致新致病
型的提早出现。因此, 抗病新基因的持续开发和鉴
定是非常必要的。中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,
2n = 42, JJJsJsStSt)是多年生小麦野生近缘植物, 遗传
基础丰富、抗逆性强, 对小麦白粉病、条锈、叶锈、
秆锈、黄矮、根腐和赤霉病表现免疫或高抗, 并且
在偃麦草属中最先与小麦杂交成功, 其中一些抗病
基因已被广泛应用于小麦抗病性的遗传改良 [5-6]。
同时, 从普通小麦与中间偃麦草的杂交后代中已获
得抗白粉病的小偃麦异附加系、异代换系、易位
系 [7-8]。近几年, He等[9]和Luo等[10]分别从感病的小
麦品种与八倍体小偃麦TAI7045、TAI7047杂交的后
代中选育出对白粉病免疫的育种新材料, 并利用分
子标记将其抗性基因定位在小麦染色体的2DL和
7BS上。
CH09W83是感白粉病的普通小麦品种 “晋太
170”与八倍体小偃麦TAI7047杂交、回交后代的高代
品系 , 经温室接种鉴定 , 对白粉病表现免疫 , 但尚
不清楚该品系对白粉病的抗性机制。本研究旨在通
过遗传分析、原位杂交及分子标记定位 , 确定
CH09W83所含外源染色体片段的大小及其抗白粉
病基因所在的染色体位置, 为更好地利用该抗源种
质提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 植物材料和供试菌株
苗期抗性鉴定材料包括中间偃麦草、八倍体小
偃麦TAI7047 (太原768/中间偃麦草Z1141//晋春5号)
及其小麦亲本、CH09W83 (晋太170/TAI7047//*2晋
太170, BC2F5)及其小麦亲本, 感病对照为京双16。台
长29/CH09W83、CH09W83/晋太170组合的F1、F2、
BC1群体及F2:3代家系用于抗病性遗传分析和抗病基
因标记定位。中国春缺体–四体和双端体材料由美国
堪萨斯州立大学小麦遗传资源中心提供。用于细胞
学鉴定的材料包括CH09W83、台长29/CH09W83杂
种F1、中国春和中间偃麦草。
苗期抗性鉴定所用白粉病菌株为E09、E20、
E21、E23、E26、Bg1和Bg2, 成株期抗性遗传分析
所用白粉菌株为E09, 均由中国农业科学院植物保
护研究所段霞瑜研究员提供, 在本实验室保存。
1.2 染色体配对构型
植物材料在温室中生长, 选取叶枕距为3~4 cm的
幼穗, 用卡诺II (无水乙醇、氯仿、冰醋酸体积比为
6 3 1)∶ ∶ 固定液固定, 挑取处于减数分裂中期I至四分体
时期的花药, 用1%醋酸洋红解剖制片, 改良苯酚品红
复染, 酒精灯微烤后压片观察记录其染色体配对构型。
1.3 基因组原位杂交
种子在垫有湿滤纸的培养皿中置22℃培养箱中
萌发, 待根长1~2 cm时剪取根尖, 在冰水中预处理
22~24 h后用卡诺氏固定液(无水乙醇、冰醋酸体积比
为3 1)∶ 固定至少24 h, 45%醋酸中压片, 液氮冷冻揭
片, −80℃超低温冰箱保存备用。参照Chang等[11]描
述的程序略作修改, 进行荧光原位杂交(GISH)。用
缺刻平移法标记Fluorescent-12-dUTP的中间偃麦草
基因组总DNA以其为探针, 用普通小麦中国春(CS)
基因组DNA为封阻; 杂交液中探针、封阻DNA的浓
度比率为1 120, ∶ 用碘化丙锭(PI)套染杂交后的载
玻片 , 用抗退色剂 (antifading agent)封片 , 在装有
CCD相机的徕卡RA-2型荧光显微镜 (Leica Micro-
systems, 德国)下观察杂交信号并拍照。
1.4 抗病性鉴定
1.4.1 成株期鉴定 2011年在温室内 , 对台长
29/CH09W83的 F1、 F2群体和 F2:3代家系 , 以及
CH09W83/晋太170的F1和BC1群体接种北京地区流
行的白粉病菌株E09, 鉴定成株期抗性。E09对台长
29和晋太170有毒力, 而对CH09W83无毒力。11月上
旬单粒播种供试材料, 行长1.2 m, 行宽25 cm, 每隔
第 12期 孙翠花等: 小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因 pmCH83分子定位 2109


10行设置一行感病对照(京双16), 每隔15行设置一
行诱发材料(SY95-71)。从拔节期开始, 在感病对照
和诱发材料上接种E09。当病菌大量繁殖后, 采集菌
种抖洒在待鉴定材料叶片上, 同时借助诱发行进行
诱发感染。按叶部病害0~9级法进行抗病性分级, 于
小麦抽穗期和开花期各调查一次, 以发病最重的一
次作为最终抗性评价依据。其中0级为免疫, 0;级为
近免疫, 1~2级为高抗, 3~4级为中抗, 5~6级为中感,
7~8级为高感, 9级为极感[12]。
1.4.2 苗期鉴定 将野生亲本中间偃麦草、
CH09W83、TAI7047及各小麦亲本分别播于纸杯内,
放在长70 cm、宽50 cm、高20 cm的塑料盒内, 其上
套铁丝架撑开的透明塑料袋隔离以防污染, 室内自
然光照, 温度15~22℃。待第1片叶完全展开后, 用扫
拂法充分接种白粉菌菌株E09、E20、E21、E23、E26、
Bg1和Bg2的分生孢子, 一个塑料盒接种一个菌株。
7~10 d后当感病对照京双16充分发病时, 采用0~4级
标准调查第1片叶的反应型[13]。0级为免疫, 无可见
病斑; 0;级为近免疫, 有过敏性坏死斑; 1、2、3和4
级分别代表高抗、抗、感和高感类型。
1.5 SSR标记分析
按照SDS法 [14]从台长29/CH09W83的F2单株及
亲本叶片中提取基因组总DNA; 采用分离群体分组
分析法(bulked segregant analysis, BSA)在F2群体中
随机选取10株抗病植株和10株感病植株, 分别将其
DNA等量混合建立抗病池和感病池。
根据GrainGenes (http://www.wheat.pw.usda.gov/)
公布的引物序列, 选取569对GWM、WMC、BARC、
CFD、CFA和GDM系列的SSR引物在抗、感材料间
进行多态性筛选。根据初筛结果, 在多态性引物所
在染色体上增补89对SSR引物 (除上述系列外 , 还
包括GPW系列)进行目标基因的连锁分析。
PCR反应总体系为20 μL, 含2 μL 10× buffer (10
mmol L−1 Tris-HCl, pH 8.3, 50 mmol L−1 KCl, 1.5
mmol L−1 MgCl2)、0.2 mmol L−1 dNTP、1 U Taq酶、
0.25 μmol L−1引物 (由北京华大基因公司合成 )和
80~100 ng模板DNA。反应扩增程序为94℃变性5 min;
接着94℃变性45 s, 50、55或60 (℃ 因引物不同而异)
复性45 s, 72℃延伸1 min, 共35个循环; 最后72℃延
伸10 min, 4℃保存备用。在PTC-200型热循环仪(MJ
Research, 美国)上进行PCR反应。
在扩增后的反应体系中加入等体积的 loading
buffer (含0.4 g mL−1蔗糖、1 mg mL–1溴酚蓝和1 mg mL–1
二甲苯腈蓝FF)充分混匀, 每个样品取4~6 μL在8%
非变性聚丙烯酰胺凝胶(Acr与Bis重量比为29︰1)中
恒定电压150 V下电泳2 h左右, 硝酸银染色显影。
1.6 连锁标记的染色体定位
用SAS8.0作卡方适合性检测 , 用MapmakerExp
3.0计算抗白粉病基因与分子标记之间的遗传距离 ,
用MapDraw V2.1绘制连锁图[15]。根据已发表的分子
标记连锁图谱和所选连锁分子标记在中国春缺体–四
体、双端体DNA上的PCR扩增带型, 将抗白粉病基因
及其连锁的分子标记定位于相应的染色体臂上。
2 结果与分析
2.1 CH09W83抗白粉病基因的可能来源
苗期鉴定表明, 野生亲本中间偃麦草和 TAI7047
对所有菌株表现免疫(IT=0)或近免疫(IT=0;); CH09
W83对 E09、E21、E23、E26、Bg1表现为免疫(IT=0)
或近免疫(IT=0;), 对 E20、Bg2分别表现为高抗(IT=1)
和中抗(IT=2); 而 TAI7047和 CH09W83的 3个小麦亲
本晋春 5号、太原 768、晋太 170均感白粉病 (IT = 3~4)
(表 1)。因此, 推测 CH09W83的抗白粉病基因可能来源
于八倍体小偃麦 TAI7047及野生亲本中间偃麦草。
表 1 供试材料对 7 个小麦白粉病菌株的抗性反应
Table 1 Seedling infection types in selected donor lines, parents, and controls to seven Bgt pathotypes
白粉病菌株 Bgt pathotypes 材料
Material E09 E20 E21 E23 E26 Bg1 Bg2
中间偃麦草 Th. intermedium 0 0 0 0 0 0 0
TAI7047 0 0; 0; 0 0 0 0
晋春 5号 a Jinchun 5 a 4 4 4 3+ 3+ 3 3
太原 768 a Taiyuan 768 a 4 4 4 4 4 4 3
CH09W83 0; 1 0; 0 0 0 2
CH5025 (Pm43) 0 0 2 1 2 0 1
Yu25 (Pm40) 1 3 3 3 2 3 0
晋太 170 b Jintai 170 b 4 4 4 4 4 3+ 4
台长 29 Taichang 29 4 4 4 3+ 4 4 3
京双 16 Jingshuang 16 4 4 4 4 4 4 4
a TAI7047亲本; b CH09W83亲本。0~2级为抗病型; 3~4级为感病型。
a Parent of TAI7045; b Parent of CH5026. Score intervals 0–2 and 3–4 are resistant and susceptible reactions, respectively.
2110 作 物 学 报 第 39卷



2.2 染色体配对分析和 GISH鉴定
利用改良的苯酚品红复染压片法对CH09W83
及其与“台长29”F1杂种的花粉母细胞减数分裂中期I
(PMC MI)染色体构型的观察表明, 在所观察的103
个花粉母细胞中, 90.3%的细胞其减数分裂中期I具
有21个二价体(图1-a)。同时, 在四分体时期既未观
察到微核, 也未发现后期I有落后染色体或者染色体
提早分离的现象。这说明CH09W83与小麦染色体配
对正常, 在细胞学上具有良好的遗传稳定性。以中
间偃麦草基因组DNA为探针 , 中国春基因组DNA
为封阻的基因组原位杂交(GISH)观察到42条均呈现
红色的完整染色体, 并未发现黄绿色的中间偃麦草
染色体或片段(图1-b)。这表明CH09W83可能是一个

图 1 CH09W83 与台长 29 杂种 F1 的染色体配对构型(a)和
CH09W83 根尖细胞的 GISH 核型(b)
Fig. 1 Normal bivalent pairing at metaphase I of the
Taichuang/CH09W83 F1 hybrid (a) and GISH pattern of CH09W83
at mitosis using total genomic DNA of Th. intermedium as a probe (b)
小麦–中间偃麦草的隐形异源渗入系 , 它所含的偃
麦草染色体片段可能很小, 采用目前的细胞学技术
还无法观察其外源染色质。
2.3 成株期抗性遗传分析
为了分析CH09W83对白粉病成株抗性的遗传 ,
对F1植株、F2、BC1分离群体及其亲本接种白粉病菌
株E09, 所有F1植株均高感白粉病, 且具有与其感病
亲本台长29相似的侵染型(IT=7~9), 说明CH09W83
对白粉病的抗性是隐性的。来自该组合的138个F2植
株中, 抗病(免疫、近免疫、高抗和中抗)个体为32株,
感病(高感和极感)个体为106株, 抗、感分离比符合
1 3 (∶ 表2)。为证实这一结果并确定F2植株的基因型,
对上述F2植株产生的F2:3家系接种同一白粉病菌株
E09。结果所有IT为0~2的F2抗病单株产生的F2:3家系均
为纯合抗病; IT为5~6的F2单株产生的F2:3家系均产生
抗性分离; 而IT为7~8的97个F2高感植株所产生的F2:3
家系中, 有59个发生抗性分离, 38个为纯合感病; IT为
9的6个F2极感植株中, 其1个F3家系为纯合感病, 1个F3
家系发生抗性分离。纯合抗病和感病株分别为32和39,
抗性分离株为62, 符合1 2 1; CH09W83∶ ∶ 与晋太170
衍生的BC1代, 其抗性分离符合1 1 (∶ 表2)。综合上述
结果 , 证明CH09W83对白粉菌E09菌株的成株抗性
是由1对隐性核基因控制, 暂将其命名为pmCH83。
表 2 小麦感×抗杂交后代不同群体对白粉病菌株 E09 的成株期抗性分离
Table 2 Segregation of resistance to Bgt isolate E09 in different populations derived from susceptible × resistant parents in wheat
P2×P1
F2:3
抗性类型
Type of resistance
CH09W83
(P1)
台长 29
Taichang 29 (P2)
晋太 170
Jintai 170 (P3) F1 F2
R H S
(P1×P3)×P1BC1
免疫 Immune 10 20 20 25
近免疫 Almost immune 5 8 8 13
高抗 Highly resistant 4 4 7
中抗 Moderately resistant 0 0 2
中感 Moderately susceptible 3 3 0 2
高感 High susceptible 11 11 12 97 59 38 44
极感 Extremely susceptible 2 3 2 6 0 1 9
合计 Total 15 13 14 14 138 32 62 39 102
抗性分为免疫(IT=0)、近免疫(IT=0;)、高抗(IT=1~2)、中抗(IT=3~4)、中感(IT=5~6)、高感(IT=7~8)和极感(IT=9)。F2:3代中R、H
和S分别表示纯合抗病、抗性分离和纯合感病。F2、F2:3和BC1代抗感分离分别符合1:3 (χ2 = 0.24, P = 0.62)、1:2:1 (χ2 = 1.50, P = 0.47)
和1:1 (χ2 = 0.63, P = 0.43)比例。
Resistance is classified into immune (IT=0), almost immune (IT=0;), highly resistant (IT=1–2), moderately resistant (IT=3–4),
moderately susceptible (IT=5–6), highly susceptible (IT=7–8), and extremely susceptible (IT=9) types. R, H, and S in F2:3 population indicate
homozygous resistance, segregation, and homozygous susceptibility, respectively. The segregation ratios for the F2, F2:3, and BC1 populations
are 1:3 (χ2 = 0.24, P = 0.62), 1:2:1 (χ2 = 1.50, P = 0.47), and 1:1 (χ2 = 0.63, P = 0.43), respectively.

2.4 pmCH83基因的分子定位
569对 SSR引物中 , 152对 (占 26.7%)在亲本
CH09W83和台长29间存在多态性, 但只有Xgwm251
和Xwmc652在抗感亲本及抗感池间呈现多态性(图
2)。由于Xgwm251和Xwmc652均被定位在小麦4B染
色体上[16], 从4B染色体上又选择了89对SSR引物进
行检测, 结果发现多态性标记Xgpw7272和Xgwm193
与抗病基因连锁(图2)。将上述连锁标记用来检测台
第 12期 孙翠花等: 小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因 pmCH83分子定位 2111


长29/CH09W83 F2群体的133个单株及F2:3家系 , 证
实这4个标记与抗白粉病基因pmCH83存在遗传连锁
关系 , pmCH83的两侧临近标记是 Xgwm251和
Xwmc652, 遗传距离分别为4.3 cM和3.8 cM (图3-A),
且4个连锁标记呈共显性遗传,在F2群体中其带型比
例符合1 2 1∶ ∶ 的分离模式(结果未显示)。
与pmCH83连锁的4个SSR位于小麦4BL染色体[16],
其中Xgwm251同时位于4BL和4DL上(http://wheat.
pw.usda.gov/cgi-bin/graingenes); Xgwm193又被定位
在4BS上。根据连锁分析, 将该抗病基因初步定位在
4B染色体。利用中国春小麦的缺体–四体系和端体系
进一步验证 pmCH83的染色体定位结果 , 发现
Xgwm251、Xgpw7272、Xwmc652和Xgwm193在中国
春N4AT4B、N4DT4B中扩增出预期条带, 但在中国
春N4BT4A和Dt4BS中无目标产物, 证实与pmCH83
连锁的SSR标记位于4BL上(图3-B)。


图 2 pmCH83 侧翼 SSR 标记在台长 29/CH09W83 F2 群体中的扩增图谱
Fig. 2 Amplification profiles of adjacent SSRs at both sides of pmCH83 in Taichang 29/CH09W83 F2 population
A: 标记 Xgpw7272; B: 标记 Xgwm251。M: 50 bp DNA梯度; 1: Th. intermedium Z1141; 2: TAI7047; 3: 晋春 5号; 4: 太原 768;
5: 晋太 170; 6: CH09W83; 7: 台长 29; R: 纯合抗病株; H: 分离株; S: 纯合感病株。重组株用*表示。
A: marker Xgpw7272; B: marker Xgwm251. M: 50 bp DNA ladder; 1: Th. intermedium Z1141; 2: TAI7047; 3: Jinchun 5; 4: Taiyuan 768;
5: Jintai 170; 6: CH09W83; 7: Taichang 29; R: homozygous resistance; H: segregation; S: homozygous susceptibility. *Recombinant plant.


图 3 抗白粉病基因 pmCH83 的连锁图谱和染色体定位
Fig. 3 Linkage map and chromosomal location of pmCH83 resistant to Bgt
M: 50 bp DNA梯度; 1: 中国春; 2: 抗病亲本CH09W83; 3: 感病亲本台长29; 4: 抗池; 5: 感池; 6: N4BT4A; 7: N4AT4B;
8: N4DT4B; 9: Dt4BS。
M: 50 bp DNA ladder; 1: Chinese Spring; 2: resistant parent CH09W83; 3: susceptible parent Taichang 29; 4: resistant bulk;
5: susceptible bulk; 6: N4BT4A; 7: N4AT4B; 8: N4DT4B; 9: Dt4BS.

2112 作 物 学 报 第 39卷


3 讨论
CH09W83是我们从普通小麦与八倍体小偃麦
TAI7047杂交、回交后代中选育出的高代品系。本研
究抗性鉴定采用的7个白粉病菌株中, E09对抗病基
因Pm1、Pm3a、Pm3c、Pm5、Pm7、Pm8、Pm17和
Pm19有毒力; Bg1对抗病基因Pm1a、Pm3、Pm5a、
Pm6、Pm7、Pm8、Pm11、Pm14和Pm19有毒力; Bg2
对抗病基因Pm3、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm11、
Pm14和Pm19有毒力; E20和E21是我国目前毒性较
强的小种, 对包括Pm4a、Pm4b、Pm1和PmPS5A在
内的大多数抗病基因有毒力; E23对抗病基因Pm1a、
Pm3、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm14和Pm17有毒
力; E26对Pm4b、Pm4a和PmPS5A有毒力 [17-18]。接
种鉴定表明 , CH09W83对这7个菌株均表现免疫 ,
因此可作为一个白粉病新抗源用于小麦育种实践。CH09
W83与TAI7047及TAI7047野生亲本中间偃麦草具
有相似的侵染型 , 而其所有小麦亲本均高感白粉
病 , 说明该品系对白粉病菌株E09的成株期抗性可
能来自中间偃麦草(表1), 且由1对隐性核基因控制
(表2)。
异源六倍体中间偃麦草的染色体组型为 JJJsJs
StSt[6], 它免疫白粉、条锈等多种小麦真菌病害[5,11]。在
源于中间偃麦草(居群号Z1141)的所有八倍体小偃
麦中, 小偃78829是目前唯一含有完整St组染色体的
八倍体类型 [19], 但它对小麦白粉病高度感染, 这说
明中间偃麦草的St组染色体上可能不含抗白粉病基
因。Liu等[8]从普通小麦与中间偃麦草杂交后代中获
得对小麦白粉病免疫的异代换系, 结合GISH分析发
现中间偃麦草的一对J组染色体携有一个新的抗白
粉病基因。本研究中, CH09W83是以TAI7047为抗病
亲本与普通小麦杂交、回交选育的高代品系。
TAI7047是一个八倍体新类型 , 其外源基因组的染
色体由2对St组染色体、4对Js组染色体和1对St-Js臂
间易位染色体构成, 并不含有J组染色体[20]。据此推
断, 抗白粉病基因pmCH83可能来自中间偃麦草的Js
组染色体 , 其来源不同于林小虎等 [7]和刘树兵等 [8]
报道的来自J组染色体上的抗白粉病基因。此外, 为
证实抗性基因的来源, 本研究还利用4个连锁的SSR
标记引物对中间偃麦草、TAI7047以及相应的小麦亲
本进行了 PCR扩增。结果这些引物在抗病亲本
TAI7047中扩增出与CH09W83相一致的DNA片段 ,
而在小麦亲本晋春5号、太原768和晋太170中, 扩增
出来的DNA片段则与台长29一致(图2), 这也说明抗
白粉病基因可能来自中间偃麦草。但由于这些引物
未能在野生亲本中间偃麦草中扩增出特异的DNA片
段。因此, pmCH83的来源还需进一步证实。
利用染色体易位是导入近缘物种的有益基因 ,
创造小麦新种质或培育新品种的重要途径。但如果
易位染色体片段过长, 往往会因目标基因与不良基
因的连锁累赘(linkage drag)及细胞学稳定性差而大
大降低其育种价值[21]。CH09W83是通过感病品种与
八倍体小偃麦杂交、回交选育而成, 其性状稳定, 各
遗传群体的抗病基因均能按照孟德尔遗传定律正常
分离。细胞学观察表明CH09W83与普通小麦杂种F1
的同源染色体能正常配对(图1-a)。并且用中间偃麦
草基因组作探针也未检测到原位杂交信号(图1-b),
说明CH09W83不可能含有较大的外源染色体片段。
由于GISH方法能够检出的最小片段约为50~100 Mb,
再小的片段则无法检测[22], 因此CH09W83可能是一
个携带偃麦草抗白粉病基因的隐形异源渗入系
(cryptic alien introgression)。事实上, 这种用现有的
细胞学手段和有限的分子标记无法检测的隐形异源
渗入系已有报道[23-24]。中间偃麦草的J或Js基因组与
小麦之间能发生高水平的染色体配对[25], 表明其J/Js
组与小麦染色体存在一定的同源性; 因而在以八倍
体小偃麦为桥梁导入外源基因的过程中, 这种高水
平的异源染色体配对、再加之偃麦草染色体携带的
促配基因[26], 使载有目的基因的J/Js组染色体更容易
与相应的小麦部分同源染色体发生交换和重组, 并
使重组后的染色体在结构上更接近于小麦, 这可能
是抗白粉病隐形外源渗入系CH09W83产生的机制
之一, 同时也可能是荧光原位杂交难以检测其外源
DNA杂交信号的主要原因。分子标记分析表明 ,
pmCH83与SSR标记Xgwm193、Xgwm251、Xwmc652
和Xgpw7272连锁, 从遗传距离看, 似乎没有大片段
外源染色体存在而导致的重组抑制现象。这暗示中
间偃麦草的外源染色体片段可能不会太长。
迄今, 已在除3D、4A、4B、4D外的17条小麦染
色体、45个位点上鉴定出65个抗白粉病的等位基因。
其中, 只有pm5 (7BL)、pm9 (7AL)、pm26 (2BS)、
mlRD30 (7AL)、pm2026 (5AmL)、pm42 (2BS) [27]和
pm47 [2]为隐性抗白粉基因位点。而且在所有已报道
的抗白粉病基因中 , 只有Pm40和Pm43来自中间偃
麦草。Pm40位于7BS[10], 而Pm43位于2DL[9]。本研
究利用SSR标记, 已将pmCH83初步定位在小麦染色
体4BL上。由于在4BL上尚未发现其他抗白粉病基因
第 12期 孙翠花等: 小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因 pmCH83分子定位 2113


存在, 同时, CH09W83对上述7个白粉病菌株的侵染
型及抗谱也与Pm43、特别是Pm40的载体品系各不相
同(表1)。因此, 我们推断pmCH83极可能是一个新的
抗白粉病基因位点。pmCH83对我国北方麦区的流行
菌株抗谱很广, 已知抗E09、E23、E26、Bg1、Bg2
和强毒力菌株E20、E21, 但由于单基因遗传行为及
其所具有的垂直抗性极有可能被以后新的致病类型
所克服 , 因此建议在利用pmCH83时应考虑与其他
有效抗病基因相结合, 以便延长该基因资源的使用
寿命。
4 结论
小麦新种质CH09W83可能是一个小麦与中间
偃麦草的隐形异源渗入系, 其对白粉病菌的抗性来
自中间偃麦草, 且受1对隐性核基因pmCH83控制。
该基因被初步定位在小麦4BL染色体上 , 位于SSR
标记Xwmc652和Xgwm251之间, 遗传距离分别为3.8
cM和4.3 cM。这些结果为pmCH83的分子标记辅助
选择和精细定位奠定了基础。

致谢: 山西省农业科学院植物保护研究所原宗英研
究员对抗性鉴定给予大力帮助和指导, 谨致谢忱。
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