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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第6期
由条形柄锈菌小麦专化型（Pucciniastriiformis f.
sp. tritici）引起的小麦条锈病是严重威胁小麦生产的
三大病害之一［1］。实践证明，培育抗病品种是防治
该病最有效的方法。迄今，在小麦及其近缘物种中
收稿日期 ：2013-11-06
基金项目 ：国家自然科学基金项目（31171839），山西省留学基金项目（2012-102），山西省国际合作项目（2012081006-2）
作者简介 ：詹海仙，女，博士研究生，研究方向 ：小麦分子生物学 ；E-mail ：zhan030006@126.com
通讯作者 ：杨足君，男，博士，教授，博士生导师，研究方向 ：植物分子细胞生物学 ；E-mail ：yangzujun@uestc.edu.cn
小麦新抗源 CH5383 抗条锈病基因的遗传
分析及分子定位
詹海仙1，2  畅志坚2  李光蓉1  贾举庆3  郭慧娟2  张晓军2   
李欣2  乔麟轶2  杨足君1
（1. 电子科技大学生命科学与技术学院，成都 610054 ；2. 山西省农业科学院作物科学研究所，太原 030031 ；
3. 山西农业大学农学院，太谷 030801）
摘 要 ： CH5383 是新育成的源于中间偃麦草的渗入系，对小麦条锈病和白粉病均表现免疫。为明确其抗性来源、遗传方式
和抗病基因在染色体上的位置，将 CH5383 的系谱材料及其与高感条锈病品种（系）杂交的 F1、F2 和 F2 ：3 家系群体进行条锈病抗
性鉴定。结果表明，CH5383 对条锈病的抗性源于中间偃麦草，对条锈病生理小种 CYR32 的抗性由一对显性核基因控制，将此基
因暂时命名为 YrCH5383。从 476 对 SSR 引物中筛选到 3 对引物 Xgwm108、Xbarc206 和 Xbarc77 与抗病基因连锁，遗传距离分别是
8.2 cM、10.7 cM 和 13.6 cM。根据这两对标记在染色体上的位置，将抗病基因定位到 3B 染色体的长臂上。3B 染色体的长臂还未见
有正式命名的抗条锈病基因的报道，推测 YrCH5383 可能是一个源于中间偃麦草的新抗条锈病基因。
关键词 ： 小麦 条锈病 中间偃麦草 遗传分析 分子定位
Genetic Analysis and Molecular Mapping of Stripe Rust Resistance
Gene in Wheat Line CH5383
Zhan Haixian1，2 Chang Zhijian2 Li Guangrong1 Jia Juqing3 Guo Huijuan2 Zhang Xiaojun2
Li Xin2 Qiao Linyi2 Yang Zujun1
（1. School of Life Science and Technology，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054 ；
2. Institute of Crop Science，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031 ；
3. College of Agronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801）
Abstract:  CH5383 is an introgression lines from Thinopyrum intermedium with high resistance to wheat stripe rust and powdery mildew.
The evaluations of disease were tested using Pst races CYR31 and CYR32 in seedlings. The result showed that the stripe rust resistance came
from Thinopyrum intermedium in CH5383. Genetic analysis revealed that the resistance was controlled by a single dominant gene inoculating Pst
race CYR32 inadult stage. It was temporarily named YrCH5383. Two polymorphic SSR markers, Xgwm108, Xbarc206 and Xbarc77 were linked
to the resistance gene with genetic distance 8.2 cM, 10.7 cM and 13.6 cM, respectively. Based on marker loci and the origination, YrCH5383
might be a new gene to wheat stripe rust on 3BL.
Key words:  Wheat Stripe rust Thinopyrum intermedium Genetic analysis Molecular mapping
已经正式命名了 57 个小麦抗条锈病主效基因，分布
在 54 个位点上，编号 Yr1-Yr54［2-5］。但是，由于小
麦条锈菌变异频率较高，平均约两年会出现一个新
的生理小种，抗源单一的抗病品种被新的条锈菌变
2014年第6期 97詹海仙等 ：小麦新抗源 CH5383 抗条锈病基因的遗传分析及分子定位
异小种克服而频繁丧失抗性。因此，积极拓宽抗源
的选择范围，充分利用抗条锈病基因源对条锈病抗
性育种十分重要。
中间偃麦草（Thinopyrum intermedium 2n=6x=42，
JJsS）是小麦的近缘物种，具有对锈病、白粉病和黄
矮病等小麦病害高抗或免疫等优良性状，是小麦抗
病研究的重要基因源。我国学者通过远缘杂交将中
间偃麦草抗病基因导入普通小麦中，已经获得大量
小麦与中间偃麦草的部分双二倍体、代换系、附加
系和易位系等材料［6-8］。由于这些材料导入的外源
基因通常是大片段甚至整条染色体，除了有利基因
外，一些不利的性状也同时被导入到普通小麦中，
不能直接用于抗病育种。所以，选育含有抗病基因
的小片段渗入系，成为今后抗病育种工作的重点。
CH5383 是通过小麦－中间偃麦草部分双二倍
体与感病小麦品种（品系）杂交和回交选育成的
小片段渗入系。其系谱为京 4ll/TAI7045//76216-96，
TAI7045 是畅志坚［9］研究员选育的源于中间偃麦草
的部分双二倍体。用中间偃麦草 DNA 做探针进行基
因组原位杂交，未观察到外源信号存在，说明外源
片段较小，需要用其它方法进一步检测。该材料对
小麦条锈病和白粉病均表现免疫，具有分蘖力强、
半矮秆、株型紧凑等优良的农艺性状，可作为优良
的抗性材料应用于小麦抗病育种工作中。本试验对
CH5383 的条锈病抗性进行遗传分析，并对其所含的
抗条锈病基因作染色体定位研究，旨在为有效地利
用这个理想抗源奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
CH5383 是从八倍体小偃麦 TAI7045 与普通小
麦品种杂交和回交高代品系中选育的小麦－中间偃
麦草渗入系。用于抗性鉴定的抗病亲本及 3 个抗感
杂交的 F1、F2 和 F2 ：3 群体均由畅志坚研究员育成并
提供。
1.2 方法
1.2.1 苗期抗病性鉴定 苗期抗病性鉴定在温室
中进行，待测材料一叶期时分别接种条锈病小种
CYR31 和 CYR32，10-15 d 后，待对照品种川育 12
充分发病后，进行抗病性调查。条锈病分级采用 0-4
级分级标准。
1.2.2 成株期抗病性鉴定 成株期抗性鉴定在电子
科技大学农场中进行，鉴定材料包括 ：抗病品系
CH5383，感病品种或品系 SY95-71、台长 29 和绵阳
11，抗感杂交的 F1、F2 和 F2 ：3 群体。抽穗期人工接
种条锈病小种 CYR32，待对照川育 12 充分发病后
调查抗性。按 6 级分级标准统计各群体的抗感分离
情况［10］。
1.2.3 DNA 提取及抗感池的建立 用 SDS 法提取抗
感双亲和 F2 群体的 184 个单株 DNA。从 F2 群体中
选取 10 株抗性反应型为 0 级的高抗单株等量混合成
抗病池（Br），10 株抗病等级为 4 级的高感单株等
量混合成感病池（Bs），用于多态性标记的筛选。
1.2.4 SSR 分析 选取均匀分布于小麦 ABD 基因
组 21 条染色体上的 476 对 SSR 引物，根据 http ：//
wheat.pw.usda.gov 公布的引物序列，由上海英骏生物
技术有限公司合成。PCR 反应在 Icycler 定量基因扩
增仪上进行。扩增体系为 15 μL，包括 ：50 ng DNA，
25 ng 引物，1.5 nmol dNTPs，10×PCR Buffer 和 0.75
U Taq 酶。反应程序 ：94℃变性 3 min ；94℃变性 1
min，55℃退火 45 s，72℃延伸 1 min，35 个循环 ；
72℃延伸 5 min。取 3 μL 扩增产物用 8% 非变性聚丙
烯酰胺凝胶电泳，银染观察带型并统计。
1.2.5 数据分析 用软件 Mapmaker3.0 分析多态性
标记与抗病基因的连锁关系，并用 MapDraw V2.1 绘
制连锁图。
2 结果
2.1 苗期抗病性鉴定
分 别 用 条 锈 病 生 理 小 种 CYR31 和 CYR32 进
行 苗 期 接 种。 抗 病 性 鉴 定 结 果 表 明， 抗 病 亲 本
CH5383、抗性供体亲本 TAI7045 和抗性野生亲本中
间偃麦草这两个小种均表现抗病，而系谱中的 4 个
普通小麦品种或品系全部属于高感等级。这些均说
明，CH5383 对条锈病的抗性来源于中间偃麦草。
2.2 成株期抗条锈基因的遗传分析
连续 3 年分别对抗感亲本、F1、F2 群体和 F2 ：3
家系接种 CYR32 小种。抗病性调查结果（表 1、表
2）表明，抗病材料与感病品种（系）正反交 3 个
F1 群体的抗性与抗病亲本一致。F2 代遗传群体中，
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第6期98
CH5383 与绵阳 11 的后代群体中，抗病单株与感病
单 株 的 数 量 比 为 114∶45（χ2=0.854 2，P=0.355）；
台长 29 与 CH5383 的反交组合中，抗病与感病的单
株数分别是 127 株和 50 株（χ2=1.007 5，P=0.316）；
CH5383 与 SY95-71 的 184 株 F2 代分离群体中，141
个单株的抗病表现属于抗病类型，43 株属于感病
类型，符合 3R∶1S 的期望分离比例（χ2=0.260 9，
P=0.610）。CH5383/SY95-71 的 F2 ：3 代 家 系 中， 纯
合抗病家系 42 个，分离家系 87 个，纯合感病家
系 34 个，抗性分离的比值符合 1∶2∶1 的分离比
例（χ2=1.527 6，P=0.21 6）。抗病性鉴定结果说明，
CH5383 成株期的抗条锈病性状是一对显性核基因控
制，暂时命名为 YrCH5383。
表 1 抗感杂交组合各世代对白粉病的抗性表现
亲本及组合 世代
调查
株数
抗病
株数
感病
株数
理论
比率
χ2 值 P 值
CH5383 P1 14 14
绵阳 11 P2 13 13
台长 29 P3 13 13
SY95-71 P4 11 11
CH5383/ 绵阳 11 F1 14 14 0 1∶0
F2 159 114 45 3∶1 0.8542 0.355
台长 29/CH5383 F1 12 12 0 1∶0
F2 177 127 50 3∶1 1.0075 0.316
CH5383/SY95-71 F1 12 12 0 1∶0
F2 184 141 43 3∶1 0.2609 0.610
表 2 CH5383/SY95-71 的 F2 ：3 家系成株期抗病性鉴定结果
抗性表现
F2 ：3 家系
χ2 值（1∶2∶1） P 值
YrYr Yryr yryr 合计
观察值 42 87 34 163 1.5276 0.216
2.3 抗病基因SSR标记分析
利用分布在小麦 21 条染色体的 476 对 SSR 引
物对抗感亲本 CH5383 和 SY95-71 进行标记筛选，
发现 107 对引物（占 22.4%）在两亲本之间有多态
性。将这些有多态性的标记对构建的抗感池进一步
筛 选， 有 3 对 引 物 Xgwm108、Xbarc206 和 Xbarc77
在抗感池之间扩增出与亲本一致的特异性条带（图
1）。Xbarc206 是显性标记，而 Xgwm108 和 Xbarc77
是共显性标记。这 3 个标记对 CH5383/SY95-71 杂交
F2 代群体的 184 个单株进行分析，结果（图 2）显
示，Xgwm108、Xbarc206 和 Xbarc77 与 抗 条 锈 病 基
因 YrCH5383 的遗传距离分别为 8.2 cM、10.7 cM 和
13.6 cM。Xgwm108 在两亲本和抗感单株中分别扩
增 出 约 140 bp 和 250 bp 的 特 异 条 带。Xbarc206 在
感病亲本和感病单株中扩增出大约 290 bp 的特异条
带。Xbarc77 扩增出的特异条带分别为 320 bp 和 280
bp。根据 Somers 等［11］整合的遗传图谱，Xbarc206
位于染色体 3B、4A 和 6A 染色体上，Xgwm108 和
Xbarc77 只在 3B 染色体上有扩增位点，因此我们初
步将 YrCH5383 定位到 3B 染色体的长臂上。
3 讨论
小麦条锈病生理小种毒性变异较快，新的抗
病品种在大范围使用一段时间后，抗性会很快丧
失。因此，充分开发和利用小麦抗病基因源，是解
决抗源单一化的有效途径。已命名的条锈病基因
中，来源于小麦近缘种属的基因包括 ：源于顶芒
山羊草（Ae.comosa 2n=14，MM）的 Yr8 ；源于黑麦
（Secalecereale 2n=14，RR）的 Yr9；源于偏凸山羊草（Ae.
M
300
A
bp
300
B
bp
Pr Ps Br Bs R R R R R R RS RS RS RS RS RS S S S S S S
M Pr Ps Br Bs R R R R R R RS RS RS RS RS RS S S S S S S
M ：DNA Marker ；Pr ：抗病亲本 ；Ps ：感病亲本 ；Br ：抗病池 ；Bs ：感病池 ；R ：抗病单株 ；RS ：杂合单株 ；S ：感病单株
图 1 Xbarc206（A）及 Xgwm108（B）在 F2 群体中的扩增结果
2014年第6期 99詹海仙等 ：小麦新抗源 CH5383 抗条锈病基因的遗传分析及分子定位
ventricosa 2n=28，DDMM）的 Yr17 ；源于粘果山羊草
（Ae. kotschyi 2n=28，UUSS）的 Yr37 ；源于卵穗山羊
草（Ae. geniculata 2n=28，DDMM） 的 Yr40 ；源 于
三芒山羊草（Ae. neglecta 2n=28，UUMM）的 Yr42 ；
源于中间偃麦草（Th. intermedium 2n=42，JJsS）的
Yr50［12-14］。其中来自黑麦 1BL/1RS 易位系的 Yr9 曾
被广泛用于小麦抗条锈育种中，在 CYR28 小种出现
前，其载体品种洛夫林 10 和洛夫林 13 曾经在全国
大面积推广和应用［15，16］。由中科院西北植物所育成
的源于长穗偃麦草的小偃 6 号保持高温抗病性长达
20 年之久［17］。由此可见，偃麦草属等近缘种属是
小麦条锈病良好的抗源，有待开发和利用的抗病基
因仍然比较多。本研究所用材料是八倍体小偃麦与
普通小麦杂交后代选育的小麦－中间偃麦草渗入系，
该材料具有半矮杆，株型紧凑，叶色深绿，分蘖力
强，落黄好等优良的农艺性状。抗病鉴定结果显示
CH5383 抗谱较宽，对条锈病和白粉病的多个生理小
种均表现免疫，是小麦抗病育种工作中一个新抗源。
将外源野生物种的抗性基因导入普通小麦的过
程中，由于大多数导入的目标片段较大，除了有利
性状外，一些不利基因也被导入受体中，从而不利
于在育种工作中的应用。因此，创制含有目标性状
的小片段染色体渗入系显的尤为重要。CH5383 是畅
志坚研究员通过六八杂交和回交选育成的小片段渗
入系。CH5383 的供体亲本 TAI 7045 和野生亲本中
间偃麦草均高抗条锈病，系谱中的各小麦品种对条
锈病表现高度感病，说明 CH5383 中的抗病基因只
能来源于中间偃麦草。用中间偃麦草 DNA 作探针，
中国春 DNA 做封阻进行 GISH 分析，未观察到外源
信号存在，说明 CH5383 中的外源片段比较小，是
一个中间偃麦草小片段渗入系。细胞学观察 CH5383
结构稳定，染色体数目是 42 条，与小麦品种中国
春杂交 F1 花粉母细胞减数分裂中期染色体构型为
2n=21 Ⅱ。但中间偃麦草在该材料中渗入片段的位
置及大小仍需进一步研究才能确定，目前此工作正
在进行中。
已命名的 57 个条锈病基因中，只有 Yr50 来源
于中间偃麦草，该基因位于小麦染色体 4BL 上，而
本试验中 YrCH5383 被定位在 3B 染色体的长臂上。
Yr50 的抗病亲本 TAI7047 是畅志坚研究员选育的
一个部分双二倍体，其外源染色体包括 ：6 对 Js 染
色体、1 对 S 组染色体和 1 对 S/Js 臂间易位染色体。
CH5383 的抗病亲本 TAI7045 是畅志坚研究员选育
的另一个双二倍体新类型，其外源染色体包括 ：4
对 S 组（1 对随体染色体），2 对 E 组，1 对 S/E 中
间易位染色体［9］。据此推断，本试验中小麦新抗
源 CH5383 的抗条锈病基因与已命名的抗白粉病基
因 Yr50 不同。目前在 3B 染色体上命名的抗条锈基
因只有 Yr30，且该基因位于 3B 染色体的短臂［18］。
根据抗病基因来源和染色体位点分析，初步推断
YrCH5383 可能是一个来源于中间偃麦草的抗条锈病
新基因。
中间偃麦草渗入系 CH5383 对小麦多种病害均
表现免疫，而且具有优良的农艺性状，可做为小
麦抗病育种工作中良好的抗病材料加以运用。明确
CH5383 中条锈病基因的遗传方式和抗病基因的位
置，对于充分利用这一条锈病新抗源，实现抗源多
样化的抗病育种目的具有重要意义。
4 结论
本研究明确渗入系 CH5383 条锈病抗性源于其
野生亲本中间偃麦草，对条锈病生理小种 CYR32 的
抗性由一对显性核基因控制，该抗病基因 YrCH538
位于小麦染色体 3B 长臂上。根据基因在染色体的位
置初步确定 YrCH5383 是一个源于中间偃麦草的抗
条锈病新基因。
参 考 文 献
［1］ Wellings CR. Global status of stripe rust ：a review of historical and
图 2 条锈基因 YrCH5383 在 3BL 上的遗传图
Xgwm108
YrCH5383
8.2
cM
Xbarc206
10.7
Xbarc77
2.9
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（责任编辑 马鑫）