全 文 ：收稿日期:2008-04-11
基金项目:国家自然科学基金(30370770);四川省青年科技基金(05ZQ026-032)
作者简介:唐　媛(1982-),女 ,四川泸州人 ,在读硕士 ,主要从事小麦抗病研究工作。
通讯作者:傅体华(1965-),男 ,四川安岳人 ,教授 ,主要从事麦类遗传育种工作。
SSR标记定位一个新的小麦白粉病抗性基因
唐　媛 ,傅体华 ,贾明娟
(四川农业大学 农学院 ,四川 雅安　625014)
　　摘要:来源于簇毛麦与普通小麦杂交后代的稳定小麦品系 101-3 含有 1 个新的抗白粉病显性基因 , 暂命名为
PmX , 用单体分析的方法已定位于染色体 6B 上。以感白粉病小麦品种中国春与 101-3 杂交后代 F2为材料 ,用 65 对 6B
染色体上和 9对 6A染色体上小麦微卫星引物 , 进行连锁分析 , 发现小麦微卫星标记 Xgwm570 与基因的遗传距离为
(9.72±2.40)cM , 该结果表明 ,该基因位于小麦染色体6BL上 ,同时也为分子标记辅助育种上利用该基因提供了初步
的选择标记。
关键词:小麦;白粉病;抗性基因;SSR
中图分类号:S435.121　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2008)05-0127-04
SSR Marker of a Novel Wheat Powdery Mildew Resistance Gene
TANG Yuan , FU Ti-hua ,JIA Ming-juan
(College of Agronomy ,Sichuan Agricultural University ,Ya′an　625014 ,China)
Abstract:Wheat powdery mildew , caused by Erysiphe graminis f.sp.tritici is important fungal diseases of wheat in
many regions in the world.A novel dominant powdery mildew resistance gene , temporarily named PmX , in wheat line 101-
3 derived from the progeny of the cross between commonwheat and Dsypyrum villosum Candery L.was located on chromo-
some 6B by monosomic analyses.In the present study ,SSR primers mapped in the chromosome 6B and 6A of common
wheat were used for PCR amplification using the genomic DNA of resistant and susceptible bulks comprising of F2 individ-
uals and their parents ,101-3 and Chinese Spring , to tag the powdery mildew resistance gene in line 101-3.No polymorphic
products were observer in most primers.However , one primer Xgwm570 ,mapped on 6BL amplified polymorphic among re-
sistant and susceptible bulks and their parents.The primer Xgwm570was then used to amplify the F2 population from the
cross 101-3/Chinese Spring.The result indicate that primer Xgwm 570 was linked to the resistance gene PmX with the
genetic distance(9.72±2.40)cM and suggesting the PmX was located in the chromosome 6BL of common wheat.The
marker could be used in MAS of PmX in wheat breeding programs for powdery mildew resistance.
Key words:Wheat;Powdery mildew;Resistance gene;SSR
　　小麦白粉病是由专性寄生菌(Erysiphe graminis
f.sp.tritici)所引起的世界性小麦病害 ,该病害在我
国发生较为普遍 ,目前随着氮肥和单一抗性基因材
料的运用有加重趋势 ,利用抗病新品种控制白粉病
是最经济 、安全和有效的途径 。迄今为止 ,小麦白粉
病抗性基因至少已在 34个位点上发现了 50个以上
抗白粉病主效基因[ 1-3] ,并定位于特定的染色体上 。
这些基因中 ,有的来源于普通小麦 ,有的来源于小麦
的近缘物种。而且这些抗病基因绝大多数为小种专
化性基因 。但由于小麦白粉病菌具有群体大 、适应
范围广 、生理小种变异快等特点 ,含有专化性抗病基
因的品种容易丧失抗性[ 4] 。目前 ,对我国小麦白粉
病有效的抗性基因主要为 Pm4 , Pml2 , Pml3 , Pml6 ,
Pm20 , Pm21 [ 5 , 6] 。因此 ,寻找和创造新抗源是抗病
育种的基础工作 ,是控制白粉病的有效途径 。
寻找与抗病基因连锁的分子标记 ,将有助于对
这些抗源进行有效利用 。小麦抗白粉病基因的分子
标记研究始于 20世纪 90年代初。在小麦抗白粉病
华北农学报·2008 , 23(5):127-130
基因分子标记研究中 , 常用的 DNA 分子标记有
RFLP(Restriction fragment length polymorphism ,限制性
片段长度多态性), RAPD(Random amplified polymor-
phic DNA ,随机扩增的多态性 DNA),AFLP(Amplified
fragment length polymorphism ,扩增片段长度多态性),
SCAR(Sequence characterized amplified region ,序列特
异性扩增区),STS(Sequence tagged sites ,序列标志位
点)等 。微卫星 SSR(Simple sequence repeats ,简单重
复序列)又称 Microsatellite DNA(微卫星 DNA),在小
麦基因组中广泛分布 ,微卫星标记具有多态性高 、稳
定性好 、共显性等特点[ 7 ,8] 。目前已构建了多个覆
盖小麦21个连锁群的 SSR 标记图谱[ 9] 。微卫星标
记已广泛用于小麦遗传多样性 ,重要性状如抗条锈
病 、抗白粉病等基因的标记定位[ 10-12] 。
101-3是从簇毛麦与小麦栽培品种绵阳 11杂交
后代中选育出的一个小麦新品系 ,含有一个显性抗
白粉病基因 。该基因已用单体分析的方法定位于
6B染色体上[ 13] 。本研究用 SSR的方法寻找与品系
101-3抗白粉病基因相连锁的标记的初步结果。
1　材料和方法
1.1　试验材料
抗病小麦新品系 101-3 ,是簇毛麦与普通小麦品
种绵阳 11杂交 ,然后以绵阳 11为轮回亲本回交 3
次 ,并自交 ,从自交群体中选育的一个抗病稳定品
系。连续多年的鉴定发现它对现在流行的白粉病表
现出免疫的特性 。中国春为常见的小麦遗传研究品
种 ,对现在流行的白粉病表现高感特性 。101-3×中
国春的 F2用于抗性鉴定和标记分析 。诱发材料为
SY95-71 ,是由四川农业大学农学院小麦所培育的一
个高感白粉病和条锈病的稳定品系 。
1.2　试验方法
1.2.1　小麦白粉病的抗性鉴定 　将供试材料
101-3 、中国春(CS)、101-3×中国春的 F1 ,F2 种植于
四川农业大学 江农场。亲本和F1 种植 1行 ,F2分
单粒播种 。行长2.5m ,行距0.33 m 。每隔2行种植
诱发材料SY95-71 ,便于白粉病在田间发病充分 。在
接近拔节期接种西南地区流行的白粉病混合菌种 ,
混合菌种收集于四川屏山。待诱发材料 SY95-71充
分发病时 ,记录抗病和感病情况。亲本和 F1按行观
察记载 ,F2群体按单株观察记载。侵染型按照 Zhu
等[ 14]提出的 0 ～ 4级标准记载 ,该标准分为 0 , 0 , 1 ,
2 ,3和 4等 6级 ,其中 0 ～ 2级视为抗病;3 ～ 4 级视
为感病。
1.2.2　DNA 提取及抗 、感池的建立　试验所用的
DNA取自 101-3 、中国春 、101-3×中国春 F2 群体的
幼嫩叶片 。DNA 提取参照 Rogers等[ 15]的 CTAB 法 ,
略做修改 。从 F2群体随机选取 10株极端抗病单株
的DNA等量混合构成抗病池 ,10株极端感病单株的
DNA等量混合构成感病池。
1.2.3　SSR分析　从 F2 群体随机选取 156株单株
进行 SSR 分析 。根据 Röder 等[ 9] 及 http://wheat.
pw.usda.gov/ GG2/quickquery.shtml 公布的 6B 上的
65对和部分 6A 上 SSR引物序列合成引物 ,引物由
Invitrogen公司合成 。PCR反应体积为 20 μL ,含有
10×Buffer 2 μL , 2.0 mmol/L MgCl2 , 200 μmol/L
dNTPs ,50 ～ 100 ng DNA ,60 ng引物 ,1 U Taq DNA聚
合酶。PCR 反应在 BIO-RAD PCR 扩增仪上进行。
反应程序为:94℃预变性 5 min;然后 94℃变性 45 s ,
50℃,55℃或 60℃(引物不同而异)复性 45 s ,72℃延
伸 45 s ,40个循环;72℃延伸 10 min ,4℃保存 。PCR
产物用 6%的变性聚丙烯酰胺凝胶分离 ,每个点样
孔点样 4 ～ 6 μL , 80 W 电压电泳 1.5 h 后硝酸银
显色 。
1.2.4　数据分析　通过卡方检验估测 F2群体观察
值与预期值间分离比的适合度。根据最大似然法计
算重组率 ,按照 Kosambi公式[ 16]将重组率转化为遗
传距离。
2　结果与分析
2.1　抗性鉴定与遗传分析
在田间对亲本 101-3 、中国春及其杂种 F1 和 F2
群体进行了抗性鉴定 。101-3及 101-3×中国春 F1
的白粉病抗性表现为完全免疫 ,反应型为 0级;中国
春表现为高感白粉病;101-3×中国春 F2 群体共 734
株中 ,表现出明显的抗感分离现象 。遗传分析表明
F2 单株抗感分离符合 3∶1的比例(表 1)。说明小麦
品系 101-3中确实存在 1对显性抗白粉病基因 ,本
研究将其暂命名为 PmX 。
2.2　SSR结果分析
选用 21对SSR引物对亲本和抗感池同时扩增 ,
每个引物都有扩增产物 。其中 , Xgwm311 ,Xgwm88 ,
Xgwm273 ,Xgwm570 ,WMC105 ,WMC417等 12 对引物
能在两个亲本间扩增产生稳定的多态性 , 其中
Xgwm570能在随机选择的 156株 F2抗病和感病个体
中扩增出分子量明显不同的两条微卫星标记带 ,经
卡方检验该位点的扩增结果符合 1∶2∶1的孟德尔分
离比例(表 2),分别与抗病基因和感病等位基因连
锁(图 1)。
128　 华　北　农　学　报 23卷
表 1　101-3×中国春 F2对白粉病的抗性分离
Tab.1　Segregation analysis of 101-3 × Chinese Spring F2 for reaction to powdery mildew
材料 Material 鉴定株数No.of plants 抗病株数 Resistant 感病株数 Susceptible 分离比 Expected ratio χ2
101-3 53 53 0
Chinese Spring(CS) 62 0 62
101-3×CS F1 22 22 0
101-3×CS F2 734 549 185 3∶1 0.052
M.分子量;CS.中国春;SB.感病池;RB.抗病池;S.感病单株;R.抗病单株。
M.Molecular marker;CS.Chinese Spring;SB.Susceptibl bulk;RB.Resistant bulk S.Susceptible plants;R.Resistant plants.
图 1　微卫星引物 Xgwm570-6B对亲本 、抗感池及部分抗感单株的扩增结果
Fig.1　Microsatellite DNA products amplified by the primer WMS570
表 2　101-3×中国春的 F2 抗病基因与
Xgwm570 位点的连锁分析
Tab.2　Linkage analysis of the powdery mildew resistance
gene and the microsatellite locus Xgwm570 in
101-3×Chinese Spring F2 plants
抗病性
Resistance
株数
No.of plants
Xgwm570-6B 位点标记基因型
Marker Xgwm570-6B genotype
AA AB BB
抗病
Resistant 117 29 81 7
感病
Susceptible 39 1 7 31
　注:AA.纯合抗病标记基因型;BB.纯合感病标记基因型;AB.杂合
抗病标记基因型。
　Note:AA.homozygous resistant markers genotype;BB.homozygous suscep-
tible markers genotype;AB.heterozygous markers genotype.
从表2 可以看出 ,按照最大似然法及 Kosambi
公式计算出微卫星位点 Xgwm570 与抗白粉病基因
呈共分离遗传 , 连锁距 离为(9.72±2.40)cM 。
WMS570在小麦微卫星图上 , Xgwm570 位于 6AL 和
6BL 上 , 用 6A 上的其他临近 Xgwm570 的引物(如
WMC553 ,WMC 179 ,Xgwm132等)分析 ,未发现有任
何引物与该抗病基因存在连锁 。结合单体分析[ 13] ,
该抗白粉病基因 PmX 应该位于小麦染色体6BL上 ,
距离 6BL上的Xgwm570位点 9.72 cM。
3　讨论
单体分析的方法是普通小麦进行质量基因定位
的经典方法 ,前人已将 PmX 用单体分析的方法定位
于6B染色体上[ 13] ,但随着定位在同一染色体上的
基因越来越多 ,该方法无法确定同一染色体上的基
因位点间的遗传连锁关系。目前 ,覆盖整个小麦基
因组的微卫星图谱已经建立 ,根据引物在图谱中的
位置可以很方便的把与该点连锁的基因定位 。本研
究发现 ,引物 Xgwm570在 217 bp 扩增出特异性片
段。由于该抗白粉病基因用单体分析的方法定位在
6B染色体上 ,引物 Xgwm570存在6B长臂上 ,因此我
们初步判断该基因位于 6BL染色体臂上 。
现在已知有 5个抗白粉病基因被定位于 6B 染
色体上。其中 Pm11 来自中国春[ 17] 、Pm14 来自日
本小麦[ 18] ,这两个基因对小麦白粉病不具有抗性。
Pm12 来自拟斯卑尔脱山羊草 ,用 RFLP定位于 6BS ,
与 RFLP探针 Xpsr551连锁[ 19] 。Pm20 来自于黑麦
6RL和 6BS 的易位 ,该基因存在黑麦的 6RL 染色体
臂上[ 20] 。 Pm27 来自于提莫非维小麦 6G和6B的易
位 , 与微卫星标记 Xpsp3131 共分离[ 21] 。 Pm12 、
Pm20 、Pm27 都位于 6BS染色体臂上 ,与位于 6B长
臂上的 Xgwm570 位点距离较远 ,因此 PmX 不会是
上述基因 。另外 ,从基因的来源分析 , 101-3是从簇
毛麦与小麦栽培品种绵阳 11杂交后代中选育出的
小麦品系 ,通过细胞学检测没有发现染色体失常 ,已
知的抗白粉病基因中只有 Pm21 与之相似 ,是簇毛
麦和普通小麦 6VL/6AL 异位产生 ,位于 6VS 上[ 22] 。
因此 ,101-3含有的抗白粉病基因 PmX 是不同于已
知抗白粉病基因的新基因。
本研究通过SSR分子标记将 101-3的抗白粉病
基因 PmX 定位于6BL染色体臂上 ,但是得到的这个
标记位点 Xgwm570与抗病基因间的连锁距离较大。
在抗白粉病基因的定位中 ,往往一种分子标记不能
实现一个基因的精细定位 ,所以 ,我们准备采用多种
分子标记相结合的方法对该抗白粉病基因做进一步
研究 。
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