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Genetic analysis of resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici of Chinese differential hosts Lovrin 10 and Lovrin 13

小麦条锈菌中国鉴别寄主洛夫林10和洛夫林13抗条锈性遗传研究



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(4): 401 ̄409(2015)
收稿日期: 2014 ̄05 ̄14ꎻ 修回日期: 2015 ̄03 ̄14
基金项目: 国家自然科学基金(31261140370和 31171838)ꎻ国家重点基础研究发展计划(2013CB127700)ꎻ农业部作物种质资源保护与利
用专项(2014NWB030 ̄14)
通讯作者: 徐世昌ꎬ研究员ꎬ主要从事作物抗病遗传育种研究ꎻ Tel:010-62814861ꎬE ̄mail:shichangxu317@163.comꎻ
蔺瑞明ꎬ副研究员ꎬ主要从事麦类作物抗病遗传研究ꎻ Tel:010-62816081ꎬE ̄mail:rmlin@ ippcaas.cn
第一作者: 王步云ꎬ女ꎬ内蒙古赤峰市人ꎬ博士研究生ꎬ主要从事小麦条锈病抗病遗传研究ꎻ E ̄mail:buyun2007@sina.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.04.009
小麦条锈菌中国鉴别寄主洛夫林 10和洛夫林 13
抗条锈性遗传研究
王步云1ꎬ2ꎬ 淦爱华2ꎬ 冯 晶2ꎬ 王凤涛2ꎬ 蔺瑞明2∗ꎬ 陈万权2ꎬ 徐世昌2∗
( 1北京市植物保护站ꎬ北京 100029ꎻ 2中国农业科学院植物保护研究所ꎬ植物病虫害生物学国家重点实验室ꎬ北京 100193)
摘要:洛夫林 10和洛夫林 13是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主ꎬ为明确其抗条锈性遗传基础ꎬ本文采用常规杂交分析和等
位性检测相结合的方法ꎬ将洛夫林 10、洛夫林 13分别与完全感病品种铭贤 169杂交、自交和测交ꎬ获得各组合的正反交群
体ꎬ在温室对其进行苗期抗性鉴定和统计分析ꎬ并分别与已知基因载体品系杂交和自交进行等位性检测ꎮ 结果表明ꎬ洛夫
林 10对 CYR17和 CYR26的抗性分别由 1对显性基因控制ꎬ属核遗传ꎬ洛夫林 10 抗 CYR17 和 CYR26 的基因与 Moro、洛
夫林 13、K733所含的抗条锈病基因等位或紧密连锁ꎻ洛夫林 13 对 CYR17 和 Su ̄1的抗性均由 2 对显性互补基因控制ꎬ对
CYR26的抗性由 1对显性和 1对隐性重叠或独立基因控制ꎬ均属核遗传ꎬ洛夫林 13抗 CYR17、CYR26、Su ̄1的 2对基因中
有 1对基因与 Moro 中的抗性基因等位或紧密连锁ꎬ抗 CYR17 的另 1 对基因与 Hybrid46 中的抗性基因等位或紧密连锁ꎮ
表明洛夫林 10和洛夫林 13同含 Yr9ꎬ洛夫林 10的 Yr9可能来源于无芒 1号ꎬ洛夫林 13的 Yr9和另 1对基因均来源于 Sko ̄
rospelka3Bꎬ未知基因可能位于 6B或 6A染色体上ꎮ
关键词:小麦条锈菌ꎻ 中国鉴别寄主ꎻ 抗条锈性ꎻ 遗传分析
Genetic analysis of resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici of Chinese differen ̄
tial hosts Lovrin 10 and Lovrin 13   WANG Bu ̄yun1ꎬ2ꎬ GAN Ai ̄hua2ꎬ FENG Jing2ꎬ WANG
Feng ̄tao2ꎬ LIN Rui ̄ming2ꎬ CHEN Wan ̄quan2ꎬ XU Shi ̄chang2   ( 1 Beijing Plant Protection Stationꎬ Beijing
100029ꎬ Chinaꎻ 2State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pestsꎬ Institute of Plant Protectionꎬ Chinese
Academy of Agricultural Sciencesꎬ Beijing 100193ꎬ China)
Abstract: Lovrin 10 and Lovrin13 were used to differentiate races of Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst) in
China. To unravel the genetic basis of resistance of Lovrin 10 and Lovrin 13 against Pstꎬ we performed conven ̄
tional hybridization analysis and allelism test. Lovrin 10 and Lovrin 13 were crossed with cultivar Mingxian 169
and cultivars with different resistance genes against Pst. Seedlings of the parentsꎬ BC1ꎬ F1 and F2 progeny were
evaluated for resistance to different Chinese Pst races. The results showed that the resistance of Lovrin 10 to
CYR17 and CYR26 was controlled by one dominant gene which was nuclear inheritanceꎬ respectively. The re ̄
sistance genes of Lovrin 10 against CYR17 and CYR26 maybe allelic or closely linked with the genes from Mo ̄
roꎬ Lovrin 13 and K733. The resistance of Lovrin 13 to CYR17 and Su ̄1 was controlled by two complementary
dominant genesꎬ whereas its resistance to CYR26 was controlled by one dominant gene and one overlapped or
independently recessive gene. These genes all were inherited by nucleolus. One of the resistance genes of
Lovrin13 against CYR17ꎬ CYR26 and Su ̄1 was allelic or closely linked with the resistance gene in Moro. The
other resistance gene against CYR17 was allelic or closely linked with the resistance derived from Hybrid 46. Our
 
植物病理学报 45卷
results suggested that both Lovrin 10 and Lovrin 13 harbored the resistance gene Yr9. Yr9 gene in Lovrin 10 may
be originated from Wumang No.1. Howeverꎬ Yr9 gene and the other unknown gene in Lovrin 13 may be origina ̄
ted from Skorospelka 3B and may be located on chromosome 6B or 6A.
Key words: Puccinia striiformis f. sp. triticiꎻ Chinese differential hostꎻ stripe rust resistanceꎻ genetic analysis
中图分类号: S435.121.42          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2015)04 ̄0401 ̄09
    小麦条锈病是由小麦条锈菌(Puccinia striifor ̄
mis f. sp. triticiꎬPST)引起的气流传播性病害ꎬ在
全世界小麦种植区都有不同程度的发生和流行ꎬ高
海拔和高纬度地区危害尤其严重ꎮ
    Stakeman 等[1]建立的利用鉴别寄主鉴定锈菌
生理小种的方法目前已在全世界广泛应用ꎬ对于小
麦抗病育种和条锈病防治都起到了重要作用ꎮ 迄
今为止ꎬ仍没有有效的研究方法能够分析小麦条锈
菌的致病基因ꎬ利用鉴别寄主的抗病基因仍然是检
测小种致病基因的唯一途径ꎮ 目前已有 4 套鉴别
寄主分别在欧洲(包括澳大利亚)、北美洲、印度和
中国广泛使用ꎮ 欧洲采用 Johnson 等[2]提出的一
套鉴别寄主ꎬ包括 17 个品种(系)ꎬ由国际鉴别寄
主和欧洲鉴别寄主组成ꎻ澳大利亚采用上述鉴别寄
主ꎬ并附加 Avecetꎻ北美鉴别寄主包括 13 个品种
(系)ꎬ其中 4个与欧洲鉴别寄主相同ꎻ印度也有自
己的一套鉴别寄主ꎮ 我国于 40 年代首先由
Fang[3]采用 8个小麦品种进行小麦条锈菌生理专
化研究ꎮ 50年代 Wang 等[4]经过大量的鉴定和筛
选ꎬ提出了一套由 7 个品种组成的鉴别寄主ꎮ 之
后ꎬ随着小麦生产的发展和小麦条锈菌生理小种组
成的变化ꎬ我国鉴别寄主也不断调整和充实ꎬ一度
达到 24个品种[5]ꎬ目前常用的一套鉴别寄主包括
19个品种(系)ꎬ其中有很多品种曾经为重要生产
品种或重要抗源材料ꎮ
    我国是一个相对独立的小麦条锈病流行区系ꎬ
其鉴别寄主组成不同于国际上其他几套鉴别寄主ꎬ
因而已命名小种的毒性及其与国际命名小种的关
系尚不完全明确[6]ꎮ 以往多数抗条锈遗传研究均
以鉴别寄主为材料ꎬ尤其是欧、美鉴别寄主ꎬ有关其
遗传分析的资料相当丰富ꎬ且在不断深入ꎬ相比较
而言ꎬ我国小麦条锈菌鉴别寄主的抗性遗传研究起
步较晚ꎬ但进展较快ꎮ 明确其抗条锈病遗传基础ꎬ
可将我国小种鉴定和抗病性分析提高到基因分析
水平ꎮ
    洛夫林 10 和洛夫林 13 是我国主要的小麦条
锈菌鉴别寄主ꎬ1972年自罗马尼亚引入以来ꎬ被广
泛用作抗病亲本ꎬ选育出大量品种用于生产ꎬ现在
大田小麦 80%均有洛夫林系统的血缘[7]ꎮ Liu[8]
用 CYR25接种鉴定了国内 15个小麦主要抗源ꎬ表
明洛夫林 10、洛夫林 13、抗引 655 等 7 个抗源对
CYR25的抗性由 1 对显性和 1 对隐性基因控制ꎻ
Yang等[9]首次探讨了我国 23 个鉴别寄主的抗条
锈病基因状况ꎬ推导出洛夫林 10、洛夫林 13 含有
Yr9ꎬ洛夫林 13至少还含有 1 对基因抵抗 CYR28ꎻ
Wang等[6]根据对国内外 20 个已知毒性谱的小麦
条锈菌系的反应ꎬ 并结合系谱分析ꎬ也推导出洛夫
林 10和洛夫林 13均携带 Yr9ꎮ 但由于二者系谱不
同ꎬ其抗条锈病基因及遗传和抗性特点尚不完全清
楚ꎬ是否含有相同基因仍缺乏实验遗传学的证明ꎮ
    本研究采用常规杂交分析和等位性分析方法ꎬ
将洛夫林 10、洛夫林 13分别与完全感病品种铭贤
169杂交、自交和测交ꎬ获得各组合的分离群体ꎬ在
温室对其进行苗期抗性鉴定和遗传分析ꎬ明确其抗
条锈病基因数目、显隐性和互作方式ꎬ并分别与已
知基因载体品系杂交和自交进行等位性检测ꎮ
1  材料与方法
1.1  供试小麦材料
    洛夫林 10系谱为阿勃 /胜利 / /无芒 1 号[8ꎬ10]ꎬ
洛夫林 13系谱为 Skorospelka3B / Heines Ⅶ[11]ꎮ 用
于洛夫林 10 等位性分析的材料有:洛夫林 10、
洛夫林 13、 Moro、 K733、 Vilmorin23、 Hybrid46、
T. spelta album、 Heines kolben、 Carstens V、 C591、
抗引 655、 Spaldings Prolific、水源 11、尤皮Ⅱ号和
维尔ꎻ用于洛夫林 13等位性分析的材料有:洛夫林
13、Hybrid46、Moro、K733、Spaldings Prolific、Heines
Ⅶ、Heines Kolben、Compair、VPM1、Selkirk 和水源
11ꎮ 感病品种为铭贤 169ꎬ均由中国农业科学院植
物保护研究所麦类病害研究组提供ꎮ
    小麦条锈菌系 CYR17、CYR26 和 Su ̄1(水源
204
 
  4期 王步云ꎬ等:小麦条锈菌中国鉴别寄主洛夫林 10和洛夫林 13抗条锈性遗传研究
致病类型 1)均由中国农业科学院植物保护研究所
麦类病害研究组繁殖保存ꎮ
1.2  方法
1.2.1  杂交组合配制  供试品种(系)种子精选纯
化后播于田间ꎬ采用人工去雄、授粉方法ꎬ以待测品
种洛夫林 10、洛夫林 13分别与供试已知基因载体
品系配制杂交组合ꎮ 以铭贤 169 为母本或父本与
洛夫林 10 和洛夫林 13 进行正、反交ꎬ获各组合 F1
代ꎬF1代与铭贤 169杂交ꎬ获 BC1代ꎬF1代套袋自交
获 F2代ꎮ
1.2.2  苗期抗性鉴定  将供试种子用 1%(V / V)
H2O2浸泡催芽后均匀点播于 10 cm 口径的塑料钵
内ꎬ每钵 15粒ꎮ 待材料第一片叶完全展开时ꎬ用扫
抹法接种新鲜条锈菌夏孢子ꎬ置于(9±2) ℃下黑
暗保湿 24 hꎬ后转入自控温室(白天 15 ℃ ~18℃ꎬ夜
间 11℃ ~14℃ꎬ光照时间 12~14 h􀅰d ̄1ꎬ光强 5 000~
6 000 lx)潜育发病ꎮ 待感病对照铭贤 169 充分发
病时ꎬ逐株调查记载双亲及杂交后代的侵染型ꎮ 侵
染型按常规标准划分为 6 级ꎬ即 0、0ꎻ、1、2、3、4ꎬ并
以“+”和 “ -”表示强弱ꎬ进一步详细划分为 12
级[8]ꎮ 利用与已知基因载体品系杂交进行等位性
检测ꎬ所采用的抗感划分标准与相应小种苗期抗性
鉴定采用标准一致ꎮ
    本实验于中国农业科学院植物保护研究所麦
类病害研究组低温室进行ꎮ
2  结果与分析
2.1  洛夫林 10抗条锈性遗传分析
2.1.1  洛夫林 10 抗条锈病基因组成及遗传特点
分析  对洛夫林 10与铭贤 169及其杂交后代进行
苗期抗性鉴定和统计分析ꎬ各世代的抗性表现如表
1所示ꎮ 结果显示ꎬ用 CYR17鉴定ꎬ亲本洛夫林 10
抗病ꎬ铭贤 169 感病ꎬ根据双亲及杂交后代的侵染
型级别及各级侵染型数目ꎬ将 0~2+划分为抗病类ꎬ
3- ~4 为感病类ꎮ 在铭贤 169 /洛夫林 10 正交组合
的 217株 F2代群体中ꎬ抗病株 157 株ꎬ感病株 60
株ꎬ卡方检测符合 3R:1S的理论比例(χ2{3 ∶ 1} =
0.812 5ꎬP=0.25~0.50)ꎻ在洛夫林 10 /铭贤 169 反
交组合的 256株 F2代群体中ꎬ抗病株 179 株ꎬ感病
株 77 株ꎬ卡方检测符合 3R:1S 的理论比例 ( χ2
{3 ∶ 1} =3.520 8ꎬP=0.05~ 0.10)ꎮ 表明洛夫林 10
对 CYR17抗性由 1对显性基因控制ꎬ属核遗传ꎮ
Table 1  The phenotype for resistance in Mingxian169 / Lovrin10
and their offsprings to CYR17and CYR26
PST
isolates
Parent
recombination
Gene ̄
ration
Infection type
0 0ꎻ 0ꎻ+ 1 1+ 2- 2 2+ 3- 3 3+ 4
Expected
Ratio
(R:S)
χ2value P value
CYR17
Mingxian169 P1 30
Lovrin10 P2 13
Mingxian169 /
Lovrin10
F2 71 22 25 20 7 10 1 1 1 19 4 36 3 ∶ 1 0.812 5 0.25 ̄0.50
Lovrin10 /
Mingxian169
F2 82 27 44 16 4 2 4 32 1 44 3 ∶ 1 3.520 8 0.05 ̄0.10
CYR26
Mingxian169 P1 50
Lovrin10 P2 9
Mingxian169 /
Lovrin10
F2 47 35 33 11 6 7 6 4 20 43 3 ∶ 1 2.515 7 0.10 ̄0.25
Lovrin10 /
Mingxian169
F2 30 28 58 29 5 12 3 4 25 3 69 3 ∶ 1 0.606 5 0.25 ̄0.50
304
 
植物病理学报 45卷
    用 CYR26鉴定ꎬ亲本洛夫林 13抗病ꎬ铭贤 169
感病ꎬ根据双亲及杂交后代的侵染型级别及各级侵
染型数目ꎬ将 0~3型植株划分为抗病类型ꎬ3+ ~4型
划为感病类型ꎮ 在铭贤 169 /洛夫林 10正交组合的
212株 F2代群体中ꎬ抗病株 169株ꎬ感病株 43株ꎮ 卡
方检测符合 3R ∶ 1S 的理论比例 ( χ2 {3 ∶ 1} =
2.515 7ꎬP=0.10~0.25)ꎻ在洛夫林 10 /铭贤 169反交
组合的 266株 F2代群体中ꎬ抗病株 194株ꎬ感病株 72
株ꎮ 卡方检测符合 3R ∶ 1S的理论比例(χ2{3 ∶ 1} =
0.606 5ꎬP= 0.25~0.50)ꎮ 表明洛夫林 10 对 CYR26
抗性由 1对显性基因控制ꎬ属核遗传ꎮ
2.1.2  洛夫林 10 与供试品种中抗条锈病基因的
异同比较  用 CYR17 鉴定结果(表 2)显示ꎬ在 14
个杂交组合中ꎬ洛夫林 10分别与Moro、洛夫林 13、
K733杂交所获得的 F2代群体(鉴定株数分别为
137、212和334株)均未发生抗感分离现象ꎬ侵染
Table 2  The phenotype for resistance in Lovrin10 crossed with
other resistant cultivars to CYR17 and CYR26
PST isolates
Male parent
( Infection type)
Number of resistant and
susceptible plants of F2
Number of resistant plants
Number of
susceptible plants
Separation situation
CYR17
Moro (0) 137 0 Unseparated
Lovrin13 (0~0ꎻ) 212 0 Unseparated
K733 (0~0ꎻ) 334 0 Unseparated
Vilmorin23 (0~0ꎻ) 259 65 Separated
Hybrid46 (0~0ꎻ+) 281 28 Separated
T.spelta album (0) 114 14 Separated
Heines kolben (0~0ꎻ) 547 98 Separated
Carstens V (0) 131 13 Separated
C591(0ꎻ+ ~2-) 56 15 Separated
Kangyin 655 (0) 293 20 Separated
Spaldings Prolific (0) 295 19 Separated
Suwon11 (0ꎻ~1) 244 38 Separated
JubilejinaⅡ (0) 262 38 Separated
Virgilio (0~0ꎻ) 254 44 Separated
CYR26
Moro (0) 118 0 Unseparated
Lovrin13 (0) 190 0 Unseparated
K733 (0) 380 0 Unseparated
Vilmorin23 (0~1) 308 12 Separated
Hybrid46 (0~0ꎻ+) 297 11 Separated
T.spelta album (0) 122 14 Separated
Heines kolben (0~0ꎻ+) 660 10 Separated
Carstens V (0) 131 1 Separated
C591 (0) 54 3 Separated
Kangyin 655 (0) 142 21 Separated
Spaldings Prolific (0~0ꎻ+) 321 26 Separated
Suwon11 (0~0ꎻ+) 285 16 Separated
JubilejinaⅡ (0) 318 34 Separated
Virgilio (0) 305 13 Separated
404
 
  4期 王步云ꎬ等:小麦条锈菌中国鉴别寄主洛夫林 10和洛夫林 13抗条锈性遗传研究
型为 0~0ꎻ+型ꎬ说明洛夫林 10抗 CYR17的基因与
这 3个品种所含的抗条锈病基因等位或紧密连锁ꎮ
洛夫林 10与其他 11 个品种组合的 F2代群体均发
生抗感分离ꎬ意味着洛夫林 10中抗 CYR17的基因
不同于这 11个品种所含的抗性基因或不存在遗传
连锁性关系ꎮ
    用 CYR26鉴定(表 2)ꎬ在 14 个杂交组合中ꎬ
洛夫林 10与Moro、洛夫林 13、K733杂交所获得的
F2代群体(鉴定株数分别为 118、190、380)同样均
未发生抗感分离ꎬ侵染型在 0~ 1 型范围内ꎬ说明洛
夫林 10 抗 CYR26 的基因与这 3 个品种所含的基
因等位或紧密连锁ꎮ 洛夫林 10 与其他 11 个品种
组合的 F2代群体均发生抗感分离现象ꎬ表明洛夫
林 10中抗 CYR26的基因不同于这 11个品种所含
的抗性基因或不存在遗传连锁性关系ꎮ 至于洛夫
林 10 / Carstens V组合的 F2代群体 132株中分离出
1株感病株ꎬ卡方检测抗感分离比仍符合 63R ∶ 1S
的理论比例(χ2 = 0.556 0)ꎬ表明该组合对 CYR26
的抗性由 3对显性基因重叠或独立控制ꎬ其中 1 对
显性基因来自洛夫林 10ꎬ另外 2对来自 Carstens Vꎮ
2.2  洛夫林 13抗条锈性遗传分析
2.2.1  洛夫林 13 抗条锈病基因组成及遗传特点
分析   为明确洛夫林 13 对供试菌系 CYR17、
CYR26和 Su ̄1的抗性基因组成及遗传特点ꎬ对洛
夫林 13、铭贤 169 及其杂交后代进行苗期抗性鉴
定和统计分析ꎬ各世代抗性表现见表 3ꎮ
    用 CYR17鉴定结果显示ꎬ洛夫林 13抗病ꎬ铭贤
169感病ꎬ根据双亲及其杂交后代的侵染型级别及
各级侵染型数目ꎬ将 0 ~ 2 型植株划为抗病类型ꎬ
2+ ~4型植株划为感病类型ꎬ在219株正交F2代群体
Table 3  The phenotype for resistance in Lovrin 13 / Mingxian169
and their offsprings to CYR17ꎬCYR26 and Su ̄1
PST
isolates
Parent
recombination
Gene-
ration
Infection type
0 0ꎻ 0ꎻ+ 1 1+ 2- 2 2+ 3- 3 3+ 4
Expected
Ratio
(R ∶ S)
χ2value P value
CYR17
Mingxian169 P1 30
Lovrin13 P2 4 8 3
Mingxian169 / F2 18 28 47 20 8 9 3 2 5 2 77 9 ∶ 7 0.861 1 0.25 ̄0.50
Lovrin13 BC1 1 5 3 4 31 1 ∶ 3 3.030 3 0.05 ̄0.10
Lovrin13 / F1 1 1
Mingxian169 F2 14 39 40 23 27 24 17 3 9 4 74 9 ∶ 7 2.458 3 0.10 ̄0.25
BC1 1 8 1 3 3 1 26 1 ∶ 3 0.379 9 0.50 ̄0.75
CYR26
Mingxian169 P1 30
Lovrin13 P2 9 16
Mingxian169 / F2 16 30 134 2 2 16 13 13 45 13 ∶ 3 1.251 3 0.25 ̄0.50
Lovrin13 BC1 9 1 1 4 3 6 18 1 ∶ 1 0.857 1 0.25 ̄0.50
Lovrin13 / F1 1 1 2 1 1 1
Mingxian169 F2 19 28 92 4 12 25 7 7 17 3 34 13 ∶ 3 1.488 9 0.10 ̄0.25
BC1 1 1 3 11 4 1 2 28 1 ∶ 1 2.372 5 0.10 ̄0.25
Su ̄1
Mingxian169 P1 30
Lovrin13 P2 4 10 3
Mingxian169 / F2 22 48 60 11 12 11 12 3 9 5 77 9 ∶ 7 2.2126 0.10 ̄0.25
Lovrin13 BC1 4 5 2 1 4 1 38 1 ∶ 3 0.2969 0.50 ̄0.75
504
 
植物病理学报 45卷
中有 130株抗病ꎬ89株感病ꎬ卡方测验符合9R ∶ 7S
的理论比例(χ2{9 ∶ 7} = 0.861 1ꎬP = 0.25 ~ 0.50)ꎬ
以铭贤 169母本与 F1代杂交的 BC1代中有 6 株抗
病ꎬ38株感病ꎬ符合 1R:3S的理论比例(χ2{1 ∶ 3}
=3.030 3ꎬP = 0.05 ~ 0.10)ꎻ在反交情况下ꎬF1代抗
病ꎬ在 274株 F2代群体中有 167株抗病ꎬ107株感病ꎬ
卡方测验符合 9R:7S 的理论比例(χ2 {9 ∶ 7} =
2.458 3 ꎬP=0.10~0.25)ꎬ以铭贤 169母本与 F1代杂
交的 BC1代中有 9 株抗病ꎬ34 株感病ꎬ符合 1R:3S
的理论比例(χ2{1 ∶ 3} =0.379 9ꎬP=0.50~0.75)ꎬ正
反交分析结果一致ꎮ 表明洛夫林 13对 CYR17的抗
性是由 2对显性互补基因控制ꎬ属核遗传ꎮ
    用 CYR26鉴定ꎬ根据双亲及杂交后代的侵染型
级别及各级侵染型数目ꎬ将 0~3-型植株划为抗病类
型ꎬ3~ 4 型植株划为感病类型ꎮ 结果显示ꎬ洛夫林
13抗病ꎬ铭贤 169感病ꎮ 正交情况下ꎬ铭贤 169与洛
夫林 13杂交的 271株 F2代群体中有 213株抗病ꎬ58
株感病ꎬ卡方测验符合 13R:3S 的理论比例 ( χ2
{13 ∶ 3} =1.251 3ꎬ P=0.25~0.50)ꎬ以铭贤 169母本
与 F1代杂交的 BC1代 42株中有 18株抗病ꎬ24株感
病ꎬ卡方测验符合 1R:1S 的理论比例(χ2{1 ∶ 1} =
0.857 1ꎬP=0.25~ 0.50)ꎻ反交情况下ꎬ洛夫林 13 与
铭贤 169杂交的 248株 F2代分离群体中有 194株抗
病ꎬ54株感病ꎬ卡方测验符合 13R:3S 的理论比例
(χ2{13 ∶ 3} =1.488 9ꎬP值=0.10~0.25)ꎬ以铭贤 169
母本与 F1代杂交的 BC1代 51株中有 20 株抗病ꎬ31
株感病ꎬ卡方测验符合 1R ∶ 1S 的理论比例(χ2
{1 ∶ 1} =2.372 5ꎬP = 0.10 ~ 0.25)ꎬ正反交的分析结
果一致ꎮ 表明洛夫林 13对 CYR26抗性是由 1对显
性和 1对隐性基因重叠或独立控制ꎬ属核遗传ꎮ
    用 Su ̄1鉴定ꎬ根据双亲及杂交后代的侵染型
级别及各级侵染型数目ꎬ将 0~ 2 型划为抗病类型ꎬ
2+ ~ 4 型划为感病类型ꎮ 结果显示ꎬ洛夫林 13 抗
病ꎬ铭贤 169 感病ꎬ在 270 株与感病品种铭贤 169
正交的 F2代群体中有 164 株抗病ꎬ106 株感病ꎬ卡
方测验符合 9R: 7S 的理论比例 ( χ2 { 9 ∶ 7} =
2.212 6ꎬP=0.10 ~ 0.25)ꎬ以铭贤 169 母本与 F1代
杂交的 55株 BC1代群体中有 12 株抗病ꎬ43 株感
病ꎬ卡方测验符合 1R ∶ 3S 的理论比例(χ2{1 ∶ 3}
=0.296 9ꎬP=0.50~0.75)ꎮ 表明洛夫林 13对 Su ̄1
抗性是由 2对显性互补基因控制ꎮ
2.2.2  洛夫林 13 与供试品种中抗条锈病基因的
异同比较   通过抗性鉴定筛选出抗 CYR17、
CYR26、Su ̄1菌系的已知基因载体品种ꎬ将其分别
与洛夫林 13 杂交、自交ꎬ所获 F2代群体于温室进
行苗期抗性鉴定(表 4)ꎮ 采用上述对洛夫林 13 进
行抗锈性遗传分析的抗感划分标准ꎬ划分抗病类型
和感病类型ꎮ 结果显示ꎬ用 CYR17 鉴定ꎬ洛夫林
13与 Moro、Hybrid46 杂交的 F2代群体全部抗病ꎬ
侵染型在 0 ~ 1 型范围内ꎬ而与 HeinesⅦ、Heines
Kolben、水源 11的杂交组合均出现了抗感分离现
象ꎬ表明洛夫林 13抗 CYR17的 2对基因其中 1 对
基因与 Moro中的抗性基因等位或紧密连锁ꎬ另 1
对与 Hybrid46中的抗性基因等位或紧密连锁ꎬ而
与 HeinesⅦ、Heines Kolben、水源 11中的抗条锈病
基因不同或不具有紧密连锁的关系ꎮ 用 CYR26鉴
定ꎬ洛夫林 13与Moro和 K733杂交的 F2代群体全
部抗病ꎬ侵染型在 0~1型范围内ꎬ而与 Heines Kol ̄
ben、Compair、K733、Selkirk、水源 11和 VPM1的杂
交组合均出现了抗感分离现象ꎬ说明洛夫林 13 抗
CYR26的 2对基因中至少有 1 对与 Moro 和 K733
中的抗条锈病基因等位或紧密连锁ꎬ而与 Com ̄
pair、Selkirk、水源 11 和 VPM1 中的抗条锈病基因
不同ꎮ 用 Su ̄1鉴定ꎬ洛夫林 13 与 Moro 杂交的 F2
代群体全部抗病ꎬ侵染型在 0 ~ 1 型范围内ꎬ而与
Heines Ⅶ、Heines Kolben、K733 和 Selkirk 的杂交
组合出现了抗感分离现象ꎬ说明洛夫林 13 抗 Su ̄1
的基因中至少有 1 对与 Moro 中的抗条锈病基因
等位或紧密连锁ꎬ与 Heines Ⅶ、Heines Kolben、
K733和 Selkirk中的抗条锈病基因不同ꎮ
3  讨论
    本研究结果表明ꎬ洛夫林 10 对 CYR17 和
CYR26的抗性分别由 1 对显性基因控制ꎬ属核遗
传ꎬ洛夫林 10 抗 CYR17 和 CYR26 的基因与 Mo ̄
ro、洛夫林 13、K733所含的抗条锈病基因等位或紧
密连锁ꎻ洛夫林 13 对 CYR17 和 Su ̄1 小种的抗性
均由 2 对显性互补基因控制ꎬ对 CYR26 小种的抗
性由 1对显性和 1对隐性重叠或独立基因控制ꎬ均
属核遗传ꎬ洛夫林 13 抗 CYR17、Su ̄1 的 2 对基因
中有 1对基因与 Moro 中的抗性基因等位或紧密
连锁ꎬ抗 CYR26 的 2 对基因中有 1 对与 Moro 和
K733 中的抗条锈病基因等位或紧密连锁ꎬ抗
CYR17的另 1对基因与 Hybrid46中的抗性基因等
位或紧密连锁ꎮ
604
 
  4期 王步云ꎬ等:小麦条锈菌中国鉴别寄主洛夫林 10和洛夫林 13抗条锈性遗传研究
Table 4  The phenotype for resistance in Lovrin 13 crossed with
other resistant cultivars to CYR17ꎬCYR26 and Su ̄1
PST isolates
Male parent
( Infection type)
Number of resistant and
susceptible plants of F2
Number of
resistant plants
Number of
susceptible plants
Separation situation
CYR17
Moro (0ꎻ~1) 249 0 Unseparated
HeinesVII (0ꎻ~2) 145 67 Separated
Hybrid46 (0ꎻ) 256 0 Separated
Heines Kolben (0ꎻ~2) 196 25 Separated
Suwon11(0ꎻ~1) 183 13 Separated
CYR26
Moro (0ꎻ~1) 264 0 Unseparated
K733 (0ꎻ~2) 264 0 Unseparated
Heines Kolben (0ꎻ~2) 196 1 Separated
Compair (0ꎻ) 232 14 Separated
VPM1 (0ꎻ~2) 197 23 Separated
Suwon11 (0ꎻ~1) 192 16 Separated
Selkirk (0ꎻ~1) 235 26 Separated
Su ̄1
Moro (0ꎻ~1) 245 0 Unseparated
K733 (0ꎻ~1) 266 2 Separated
Heines Kolben (0ꎻ~2) 202 14 Separated
HeinesVII (0ꎻ~2) 153 44 Separated
Selkirk (0ꎻ~2) 243 84 Separated
 
    已有研究表明ꎬYr9 和 Moro 中的 Yr10、K733
中的 Yr24被定位在染色体 1BS上[12ꎬ13]ꎬ根据 Yr10
和 Yr24与 Yr9的遗传连锁性可以断定ꎬ洛夫林 10
抗 CYR17和抗 CYR26 的 1 对显性基因同为一个
基因ꎬ且为 Yr9ꎻ洛夫林 13 抗 CYR17 和 Su ̄1 的 2
对显性互补基因和抗 CYR26的 1对显性和 1对隐
性重叠或独立基因中有 1 对基因相同ꎬ且是与
Moro中 Yr10 紧密连锁的 Yr9 基因ꎬ通过实验遗传
学方法研究确认了洛夫林 13 和洛夫林 10 含有
Yr9[6ꎬ8]这个基因推导结果ꎮ 研究还表明ꎬ在洛夫
林 13 与 Hybrid46 杂交的 256 株 F2代分离群体均
表现抗病ꎮ 另据研究ꎬHybrid46 对 CYR17 的抗性
由 2对基因控制ꎮ 由此推论洛夫林 13与 Hybrid46
杂交组合后代对 CYR17 的抗性由 4 对基因控制ꎮ
由于洛夫林 13 中的抗性基因与 Hybrid46 的抗性
基因等位或连锁ꎬ而 Hybrid 46 中含有 Yr4b 和
YrH46ꎬ分别位于 6B和 6A染色体[14~16]ꎬ故此推断
洛夫林 13抗 CYR17的 2对基因中除 Yr9外的另 1
对基因可能位于 6B或 6A染色体上ꎮ 本研究还发
现ꎬ洛夫林 13对 CYR17和 Su ̄1的抗性均由2对显
性互补基因控制ꎬ而对 CYR26 的抗性则由1对显
性和 1对隐性重叠或独立基因控制ꎬ因此ꎬ洛夫林
13中所含的抗条锈基因遗传特点的差异可能与所
用鉴定菌系有关ꎬ这与 Chen 等[17]的研究结果相
一致ꎮ
    洛夫林 10与洛夫林 13均为 1972年自罗马尼
亚引入我国的冬小麦品种ꎬ洛夫林 10系谱为阿勃 /
胜利麦 / /无芒 1 号[8ꎬ10]ꎬ洛夫林 13 系谱为 Sko ̄
rospelka3B / Heines Ⅶ[11]ꎮ 已知洛夫林 10 和洛夫
林 13均含有 Yr9ꎬ而 Yr9 来源于黑麦[18]ꎮ 根据不
同条锈菌系在鉴别寄主上的标准反应[19]ꎬ当用
CYR19接种鉴定时ꎬ阿勃表现感病ꎬ而洛夫林 10
704
 
植物病理学报 45卷
和洛夫林 13均表现抗病ꎬ故此推测洛夫林 10 和洛
夫林 13中的 Yr9并非来源于阿勃ꎻ胜利麦系谱为:
Blackhull / Kanred / 3 / Blackhull / Kanred / / Flor ̄
ence[20]ꎮ Blackhull是黑壳燕麦ꎬKanred 为普通小
麦ꎬ没有任何证据表明该品种有黑麦血缘ꎬFlorence
(碧玉麦)抗条锈性早已“丧失” [21]ꎬ因此可以推
断ꎬ洛夫林 10所携带的 Yr9并非来源于胜利麦ꎬ而
是来自无芒 1 号ꎮ 当用 CYR26 接种鉴定洛夫林
13 时ꎬHeines Ⅶ表现感病ꎬ而洛夫林 13 表现抗
病[22]ꎻ另据报道ꎬ Heines Ⅶ含有 Yr2[23] 和 YrH
Ⅶ[16]ꎬ而 Yr2 早已被 CYR19 克服[22]ꎬ而且在本研
究中ꎬ洛夫林 13对 CYR17、CYR26 和 Su ̄1的抗性
均由 2 对基因控制ꎬ如果洛夫林 13 所携带的抗病
基因来源于 Heines Ⅶꎬ那么洛夫林 13 遗传分析结
果应该是至少含有 3 对基因ꎬ而不是 2 对ꎬ因此可
以说ꎬ洛夫林 13 所携带的 Yr9 和另 1 对基因均来
源于 Skorospelka 3Bꎮ 至于洛夫林 13抗 CYR17的
另 1 对显性基因与抗 CYR26 或 Su ̄1 的另 1 对基
因是否相同ꎬ还有待于进一步验证ꎮ
    Biffen[24]在 1905年证实了小麦抗条锈性是可
以遗传的ꎬ并且符合孟德尔遗传规律ꎮ 这两个事件
是小麦抗条锈病遗传研究的两个重要的里程碑ꎬ其
中 Biffen的发现揭开了小麦抗锈性遗传研究的序
幕ꎬFlor[25]根据对于亚麻和亚麻锈菌小种特异性的
研究ꎬ提出了著名的“基因对基因假说”ꎬ该假说对
于植物抗病性遗传研究更具深远意义ꎮ 遗传分析
正是基于这三个理论ꎬ通过表现型推测基因型ꎬ因
此ꎬ根据侵染型正确划分抗感类型是抗病遗传分析
的关键技术之一ꎮ 为此ꎬ前人也做了大量研究ꎮ
Lupton等[23]将 0 ~ 2 型作为抗病ꎬ3 ~ 4 型作为感
病ꎻLiu[8]根据双亲、F1、F2、BC1代侵染型级别及各
级侵染型数目归类抗感类型ꎻYang[26]建议根据 F3
系统不同分离情况划分 F2代单株类型ꎮ 在以往常
规抗性鉴定中ꎬ通常采用 0 ~ 2 型作为抗病类型ꎬ3
~4型作为感病类型的评价标准ꎬ实际上是一种实
用性标准ꎬ在小种鉴定和抗源筛选中发挥了重要作
用ꎮ 但在抗病遗传分析中ꎬ一律将 0 ~ 2 型归为抗
病类型ꎬ3~4型归为感病类型的做法是不科学的ꎮ
因为对不同基因或不同小种而言ꎬ由于基因效应的
差异ꎬ侵染型高低会有所不同ꎬ有的主效基因控制
对某小种的抗性侵染型为 0 型ꎬ有的则控制为 2
型ꎬ微效基因多半控制中抗水平ꎬ而且小麦抗条锈
基因多为不完全显性遗传ꎬ再加上遗传背景的影
响ꎬ分离群体中常产生中抗类型植株ꎮ 已有研究表
明ꎬ有些分离群体中侵染型为 3型的植株也有其抗
性遗传基础[27ꎬ28]ꎬ因此ꎬ若将抗、感类型机械地进
行人为划分ꎬ易得出错误结论ꎮ 笔者认为ꎬLiu[8]根
据双亲、F1、F2、BC1代侵染型级别及各级侵染型数
目归类抗感类型更具科学性ꎬ必要时采用 Yang[26]
的建议ꎬ根据 F3系统不同分离情况划分 F2代单株
类型ꎬ故此本研究采用这一标准界定抗感类型ꎬ从
而保证抗感类型划分标准的科学性和有效性ꎬ使研
究结果更加准确可信ꎮ
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责任编辑:曾晓葳
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