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Molecular mapping of a stripe rust resistance gene of wheat translocation line H9015-17 derived from Psathyrostachys huashanica Keng

普通小麦-华山新麦草易位系H9015-17抗条锈病基因的标记定位



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(5): 501 ̄508(2015)
收稿日期: 2014 ̄09 ̄09ꎻ 修回日期: 2015 ̄04 ̄14
基金项目: 国家自然科学基金项目(31501620)ꎻ湖北省粮食作物种质创新与遗传改良重点实验室开放课题(2014lzjj06)ꎻ主要粮食作物产
业化湖北省协同创新中心资助项目
通讯作者: 王文凯ꎬ 教授ꎬ 主要从事植物病虫害综合防治及分类研究ꎻ E ̄mail: w_wenkai@hotmail.com
王保通ꎬ 教授ꎬ 主要从事小麦病害综合治理研究ꎻ E ̄mail: wangbt@nwsuaf.edu.cn
第一作者: 马东方ꎬ 男ꎬ山东滕州人ꎬ讲师ꎬ 主要从事植物抗病性遗传研究ꎻ E ̄mail: madongfang1984@163.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.05.008
普通小麦 ̄华山新麦草易位系
H9015 ̄17抗条锈病基因的标记定位
马东方1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 方正武1ꎬ 2ꎬ 李 强2ꎬ 尹军良2ꎬ 王文凯1∗ꎬ 王保通2∗
( 1湿地生态与农业利用教育部工程研究中心 /长江大学农学院ꎬ 荆州 434025ꎻ
2 西北农林科技大学 /旱区作物逆境生物学国家重点实验室ꎬ 杨凌 712100ꎻ
3 湖北省农业科学院粮食作物研究所 /粮食作物种质创新与遗传改良重点实验室ꎬ 武汉 430064)
摘要:采用我国当前流行的小麦条锈菌小种和重要致病类型ꎬ 在常温条件下对普通小麦 ̄华山新麦草易位系 H9015 ̄17进行
苗期抗条锈性鉴定ꎬ 并用当前主要流行小种 CYR32对 H9015 ̄17与铭贤 169的杂交后代及其双亲进行抗条锈性遗传分析ꎬ
以揭示 H9015 ̄17抗条锈性遗传基础ꎮ 结果显示ꎬ H9015 ̄17对小麦条锈菌小种 CYR31、CYR32、CYR33和致病类型 Su11 ̄4、
Su11 ̄7、V26、Su11 ̄11均有良好的抗病性ꎬ 对当前主要流行小种 CYR32的抗病性由 1对显性基因控制ꎬ 暂命名为 YrHua1ꎮ
采用分子标记定位技术ꎬ筛选到 5 个与抗病基因 YrHua1 连锁的 RGAP 标记(M1、M2、M3、M4 和 M5)和 1 个 SSR 标记
(Xgwm292)ꎬ这些标记与抗病基因 YrHua1的遗传距离分别为 17.3、15.7、13.1、3.3、2.9 和 11.2ꎬ并将基因 YrHua1 定位在小
麦染色体 5DL上ꎮ 研究结果将为分子标记辅助选择改良小麦抗条锈性提供宝贵的种质材料ꎬ建议在抗病育种加以利用ꎮ
关键词:H9015 ̄17ꎻ 华山新麦草ꎻ 抗条锈病基因ꎻ 遗传分析ꎻ 分子标记
Molecular mapping of a stripe rust resistance gene of wheat translocation line
H9015 ̄17 derived from Psathyrostachys huashanica Keng   MA Dong ̄fang1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ FANG
Zheng ̄wu1ꎬ2ꎬ LI Qiang2ꎬ YIN Jun ̄liang2ꎬ WANG Wen ̄kai1ꎬ WANG Bao ̄tong1   ( 1 Engineering Research Center
of Ecology and Agricultural Use of Wetland Ministry of Education / College of Agricultureꎬ Yangtze Universityꎬ Jingzhou
434025ꎬChinaꎻ 2 State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areasꎬ Northwest A&F Universityꎬ Yangling 712100ꎬ
Chinaꎻ 3 Hubei Academy of Agriculture Science / Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvementꎬ
Wuhan 430064ꎬ China)
Abstract: To reveal the wheat stripe rust resistance mechanism of H9015 ̄17ꎬ it was inoculated with seven
prevalent races or strains of Puccinia striiforms f. sp. tritici (Pst) distributed widely in Chinaꎬ H9015 ̄17ꎬ sus ̄
ceptible cultivar Mingxian169 and their progeny plants of cross combinations were tested with races CYR32. The
methods of resistance gene ̄analog polymorphism (RGAP) and simple sequence repeat (SSR) markers were
used to map the resistance gene( s) in its wheat genome. The results showed that H9015 ̄17 expressed higher
level disease resistance to seven races or strains of Pst. Genetic analysis showed that resistance gene of H9015 ̄17
to CYR32 was controlled by one dominant geneꎬ temporarily designated as YrHua1. The RGAP markers
including M1ꎬ M2ꎬ M3ꎬ M4ꎬ M5 and SSR marker Xgwm292 were tightly linked to the gene YrHua1 and their
genetic distance to YrHua1 were 17.3ꎬ 15.7ꎬ 13.1ꎬ 3.3ꎬ 2.9 and 11.2 cMꎬ respectively. The gene was mapped to
 
植物病理学报 45卷
the long arm of chromosome 5D by SSR marker. Our research results provided a useful germplasm for marker ̄as ̄
sisted selection used in wheat resistance breeding against stripe rust.
Key words: H9015 ̄17ꎻ Psathynrostachys huashanicaꎻ stripe rust resistance geneꎻ genetic
analysisꎻ molecular marker
中图分类号: S432. 45          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2015)05 ̄0501 ̄08
    由气传真菌 Puccinia striformis f. sp. tritici
Eriks (Pst)引起的小麦条锈病是世界性的小麦重
要病害ꎬ该病害频繁发生ꎬ给我国小麦生产造成了
重大损失[1]ꎮ 虽然由于粉锈宁等化学药剂的普遍
使用ꎬ小麦条锈病发生面积有所下降ꎬ但是 2004 ~
2009 年每年平均发生面积仍然达到了 420 万
hm2[2]ꎮ 大量的国内外实践证明ꎬ选育和栽培抗条
锈病品种是控制该病最有效、易行和对环境安全的
措施[3]ꎮ 然而抗病良种推广后将面临抗性丧失的
风险ꎮ 因此ꎬ鉴定新的抗源、发掘有效的抗病基因
对强优势抗病小麦品种的选育具有重要意义ꎮ
    目前ꎬ 已有 60 多个抗条锈病基因 ( Yr1 ~
Yr62)正式公布ꎬ另外还有数十个暂时命名的基
因ꎬ这些基因大部分表现小种专化性[4]ꎮ RGAP
( resistance gene analog polymorphism) 标记已广泛
用于小麦抗条锈病基因的标记中ꎬ目前已获得与抗
条锈病基因 Yr45[5]、Yr52[6]、Yr53[7]等紧密连锁的
若干 RGAP 标记ꎮ 此外ꎬ还有许多暂时命名的小
麦抗条锈病基因也用 RGAP 技术筛选标记ꎬ如
YrZH84[8]、Yrxy1[9]、YrExp1[10]和 YrExp2[10]等ꎮ
    华山新 麦 草 ( Psathyrostachys huashanica
Kengꎬ 2N=14)是普通小麦的野生近缘属植物ꎬ具
有许多优良的抗逆性状ꎬ是小麦品种改良的重要基
因资源[11]ꎮ 华山新麦草不仅含有高抗条锈病和全
蚀病的基因ꎬ且此类基因具有较强的传递性ꎬ能在
普通小麦细胞中高度表达ꎬ呈现良好的抗病表
型[12ꎬ 13]ꎮ 华山新麦草也是抗小麦叶锈菌和大麦黄
矮病毒 ̄GAV的优良抗源[14ꎬ 15]ꎮ 在普通小麦 ̄华山
新草易位系抗锈基因研究方面ꎬCao 等[16]利用
AFLP和 SSR标记将易位系 H9020 ̄17 ̄5对 CYR31
的抗条锈病基因 YrHua 定位在 6AS 染色体ꎮ Li
等[17]将易位系 H9020 ̄1 ̄6 ̄8 ̄3对 CYR33 的抗条锈
病基因 YrH9020 定位于 2DS 染色体ꎮ Ma 等[18]对
另外两个易位系的研究发现ꎬH9014 ̄121 ̄5 ̄5 ̄9 对
CYR30的抗条锈病基因 YrHA 位于 5DS 染色体ꎬ
H9014 ̄14 ̄4 ̄6 ̄1对 Su11 ̄4的抗条锈病基因 YrH9014
位于 2BS染色体[19]ꎮ Tian等[20]对易位系 H122研
究表明ꎬ其对 Su11 ̄4 的抗病性由 1 对显性基因控
制ꎬ应用 SSR标记将该抗病基因定位于 1DL 染色
体上ꎮ
    本研究所用的普通小麦 ̄华山新麦草易位系是
由原西北植物研究所傅杰等采用远缘杂交技术ꎬ以
普通小麦 7182 作母本、华山新麦草作父本杂交选
育而成ꎮ 为了进一步明确华山新麦草的抗条锈基
因ꎬ拟对易位系 H9015 ̄17 进行抗条锈病基因遗传
分析ꎬ并对其抗病基因进行分子标记ꎬ为小麦分子
辅助育种提供依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  供试材料
    华山新麦草、普通小麦 7182、华山新麦草易位
系 H9015 ̄17、感病对照品种铭贤 169ꎮ 采用常规杂
交技术ꎬ以铭贤 169 作母本ꎬ与 H9015 ̄17 杂交、自
交和测交ꎬ获 F1、F2、F2:3和 BC1代ꎬ并分单株收获ꎮ
    小麦条锈菌生理小种 CYR31、CYR32、CYR33
和致病类型 Su11 ̄4、Su11 ̄7、V26、Su11 ̄11 共 7 个ꎻ
遗传分析所用的生理小种为当前主要流行小种
CYR32ꎮ 供试条锈菌菌种均由西北农林科技大学
植物保护学院抗病遗传研究室提供ꎮ
1.2  试验方法
1.2.1   抗条锈性鉴定   用 9 个条锈菌生理小种
(致病类型)对抗病亲本 H9015 ̄17 和感病亲本铭
贤 169进行苗期抗病性测试ꎻ用 CRY32 分别对铭
贤 169与 H9015 ̄17及其杂交后代进行苗期接种鉴
定ꎮ 种子经 1% H2O2消毒后ꎬ先置于 20 ℃培养箱
中催芽培养ꎬ再播种于直径 10 cm 的花盆中ꎬ置于
温室按常规方法培养至一心一叶期用涂抹法接种
鉴定ꎮ 接种后的麦苗放入保湿桶(10℃)内 24 hꎬ
然后转入温室培养ꎮ 每日白天光照 16 hꎬ温度控制
在 15℃ ~17℃ꎻ夜间 8 hꎬ温度控制在 10℃ ~ 12℃ꎮ
待感病亲本铭贤 169 充分发病后ꎬ按 0 ~ 4 级方
205
 
  5期 马东方ꎬ等:普通小麦 ̄华山新麦草易位系 H9015 ̄17抗条锈病基因的标记定位
法[21]记载反应型 (0、0ꎻ、0ꎻ+为免疫到高抗ꎻ1、1+、
2、2+为中抗ꎻ3-、3为中感ꎻ3+、4 为高感)ꎮ F2:3家系
按纯抗家系、分离家系和纯感家系划分ꎮ 统计双亲、
F1、F2、F2:3及 BC1代各株系的抗感数目ꎬ根据双亲及
杂交后代的反应型级别及各级反应型数目划分抗感
类型ꎮ 应用Microsoft Office Excel 2007中“Chitest”
程序计算分离比例ꎬ并进行卡方检验ꎬ明确H9015 ̄17
对特定小种的抗条锈基因数目和互作方式ꎮ
1.2.2  DNA的提取和抗、感池的构建  H9015 ̄17、
铭贤 169和 F2代分离群体经苗期接种鉴定后ꎬ 分单
株采集叶片ꎬ 用稍作改进的 CTAB 法[22]提取基因
组 DNAꎮ 从 F2代抗感分离群体中选取 10株高抗单
株、10株高感单株ꎬ将其 DNA分别等量混合建成抗
病 DNA池(BR)和感病 DNA池(BS) [23]ꎮ
1.3  引物、PCR扩增、标记分析和遗传作图
    根据已报道的 RGAP 引物序列[24~28]ꎬ以及
http: / / wheat. pw. usda. gov / cgi ̄bin / graingenes /
browse.cgi? class = marker 发布的 SSR 引物序列ꎬ
由上海 Invitrogen 公司合成引物ꎮ 分别以抗病亲
本、感病亲本、抗病 DNA 池、感病 DNA 池和 F2代
群体的 DNA 为模板进行 PCR 扩增ꎮ RGAP 的
PCR反应总体积为 20 μLꎬ 其中包括 Mg ̄free 10×
PCR buffer 2.5 μLꎬ25 mmol􀅰L ̄1 MgCl21.6 μLꎬ2.5
mmol􀅰L ̄1 dNTPs 1.6 μLꎬ30 ng􀅰μL ̄1上下游引物
各 1.5 μLꎬ5.0 U􀅰μL ̄1 Taq DNA 聚合酶 0.8 μLꎬ
25 ng􀅰μL ̄1基因组 DNA 3 μLꎬ无菌去离子水 7.5
μLꎮ PCR 扩增程序为:94℃预变性 5 minꎻ94℃变
性 45 sꎬ45℃退火 1minꎬ72℃延伸 2 minꎬ共进行 42
个循环ꎻ最后 72℃延伸 10 minꎮ SSR 的 PCR 反应
总体积为 15 μLꎬ 其中包括 DNA 模板 2 μLꎬ 10×
PCR buffer 1. 5 μLꎬ 25 mmol􀅰L ̄1 MgCl2和 2. 5
mmol􀅰L ̄1 dNTPs 各 1.2 μLꎬ 30 ng􀅰μL ̄1上下游
引物各 1.5 μLꎬ 5.0 U􀅰μL ̄1 Taq DNA 聚合酶 0.3
μLꎬ 无菌去离子水 5.8 μLꎮ PCR 扩增程序为:
94℃预变性 5 minꎻ94℃变性 1 minꎬ 50℃ ~65℃退
火 1 min (依具体引物而定)ꎬ 72℃延伸45 sꎬ 共 35
个循环ꎻ最后 72℃延伸 10 minꎮ
    扩增产物用 6%的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
分离后采用硝酸银染法显影ꎬ扫描仪扫描保存图
像ꎮ 用 MapMaker3.0b 软件[29]对标记位点与目的
基因进行连锁性分析ꎬ得到各标记的遗传数据
(LOD = 3. 0ꎬ max distance = 50. 0 )ꎬ 进而用
MapDraw V2.0软件绘制连锁图谱[30]ꎮ
1.4  抗病基因来源检测
    用 CTAB 法提取 Psathyrostachys huashanica
和 7182 的基因组 DNAꎬ用与 H9015 ̄17 两侧紧密
连锁的分子标记检测ꎮ 扩增程序及带型统计同前
述方法ꎮ
2  结果与分析
2.1  H9015 ̄17 抗条锈性鉴定与遗传分析
    苗期和成株期接种鉴定结果表明ꎬ易位系
H9015 ̄17及华山新麦草对 7个条锈菌小种(类型)
CYR31、 CYR32、 CYR33、 Su11 ̄4、 Su11 ̄7、 V26、
Su11 ̄11均表现免疫或高抗ꎬ而铭贤 169和 7182均
表现高度感病(表 1)ꎮ 由此可以初步推断 H9015 ̄
17含有全生育期抗病基因ꎬ以及抗条锈基因可能
来源于华山新麦草ꎮ
    接种 CYR32后ꎬ在苗期抗性鉴定结果显示(表
2)ꎬ铭贤 169与 H9015 ̄17杂交的 F1代与抗病亲本一
样呈抗病反应ꎬF2代群体的抗感分离比经卡方验证ꎬ
符合 3R ∶ 1S 分离比例ꎻBC1代群体(铭贤 169 / /
H9015 ̄17 /铭贤 169)的抗感分离比符合1R ∶ 1 S
Table 1  Infection types of seven prevalent races of Pst on translocation
line H9015 ̄17 and its parents at seedling stage
Genotype CYR31 CYR32 CYR33 Su11 ̄4 Su11 ̄7 Su11 ̄11 V26
H9015 ̄17 0ꎻ 0ꎻ 0ꎻ+ 0ꎻ+ 0ꎻ+ 0ꎻ 0ꎻ+
Mingxian 169 4 4 4 4 4 4 4
Psathyrostachys huashanica 0ꎻ 0ꎬ 0ꎻ 0ꎬ 0ꎻ 0ꎬ 0ꎻ 0 0 0ꎻ
7182 4 4 4 4 4 3 4
  Note: IT 0 ̄2+: Resistantꎻ IT 3 ̄4: Susceptible[21] .
305
 
植物病理学报 45卷
Table 2  Genetic analysis of H9017 ̄17 resistance to CYR32 of Pst at the seedling stage
Parent and cross
combination
Generation
Infection type and
observed number of plants
0 0ꎻ 0ꎻ+ 1 1+ 2 2+ 3- 3 3+ 4
Ratio of resistant
(segregating):
susceptible
Expected
ratio
χ2 P
value
H9015 ̄17 P1 10 10 ∶ 0
Mingxian 169 P2 10 0 ∶ 10
P2 / P1 F1 1 12 2 15 ∶ 0
P2 / P1 F2 4 96 9 3 1 1 1 7 32 113 ∶ 41 3 ∶ 1 0.14 0.64
P2 / / P1 / P2 BC1 8 1 12 9 ∶ 12 1 ∶ 1 0.19 0.51
P2 / P1 F3 34(76) ∶ 39 1 ∶ 2 ∶ 1 0.40 0.82
  Note: The segregating lines included resistant and susceptible plants. IT 0 ̄2+: Resistantꎻ IT 3 ̄4: Susceptible[21] .
Table 3  The sequences of RGAP polymorphic primersused
Primer Sequence(5′ ̄3′) Gene Domain
RLRR Rev ACACTGGTCCATGAGGTT Rps2 LRR
Xa1LR ̄R GAGATTGCCAAGCAATTGC Xal LRR
Xa1LR ̄F CTCACTCTCCTGAGAAAATTAC Xal LRR
Nkin2 GTAACTAAGGATAGA N Kinase
NLRR ̄INV1 TCAGGCCGTGAAAAATAT N LRR
AS3 IAGIGCIAGIGGIAGICC Nꎬ Rps2 LRR
LM638 GGIGGIGTIGGIAAIACIAC L6ꎬ Nꎬ Rps2 P ̄loop
Cre3LR ̄R CAGGAGCCAAAAATACGTAAG Cre3 Kinase
CLRR  ̄F TTTTCGTGTTCAACGACG Cf9 LRR
 
比例ꎻ从 154个 F2代群体获得的 149 个 F3家系中ꎬ
纯抗家系、分离家系和纯感家系的分离比例均符合
1 ∶ 2 ∶ 1的理论比例ꎬ表明 H9015 ̄17对 CYR32的
抗性受 1 个显性基因控制ꎬ暂命名为 YrHua1ꎮ 以
F2群体的 154个单株构建作图群体ꎬ对抗条锈基因
进行定位ꎮ
2.2  抗条锈病基因 YrHua1的标记与定位
    采用 BSA方法ꎬ选用 48条 RGAP引物两两组
合对抗病亲本 H9015 ̄17和感病亲本铭贤 169进行
PCR扩增ꎬ筛选多态性标记ꎬ其中在亲本间有多态
性的引物共 168对(多态性比例为 15%)ꎮ 经过抗
感池和 40株小群体的筛选ꎬ共有 5对引物在亲本、
抗感池、小群体之间扩增出稳定的多态性条带(引
物名称及序列见表 3、表 4)ꎮ 其中ꎬ2 个多态性的
标记(M2 和 M4)在铭贤 169 和感病池中 PCR 扩
增出一致的带型ꎬ而在 H9015 ̄17 和抗病池中没有
扩增出条带ꎻ3 个多态性的标记 M1、M3 和 M5 只
在 H9015 ̄17和抗病池中 PCR扩增出一致的带型ꎬ
但在铭贤 169 和感病池中没有条带ꎮ 这 5 个
RGAP标记分别是 M1、M2、M3、M4、M5ꎬ均为显性
标记(图 1)ꎮ 由于这 5 对 RGAP 引物均未在中国
春上扩增出相应条带ꎬ于是用 21 条染色体上的
660对 SSR标记进行筛选ꎮ 结果显示ꎬ5DL上的引
物 Xgwm292在亲本、抗感池、小群体之间扩增出稳
定的多态性条带ꎮ
2.3  遗传连锁性分析
    为检测目的基因位点与所获标记位点的遗传
连锁性ꎬ利用获得的 5 个 RGAP 和 1 个 SSR 标记
进一步对整个 F2群体的 154 个单株进行 PCR 扩
增ꎮ 结果显示ꎬ大部分抗病单株扩增出与抗病亲本
405
 
  5期 马东方ꎬ等:普通小麦 ̄华山新麦草易位系 H9015 ̄17抗条锈病基因的标记定位
Table 4  Amplification result of linked markers on F2 population of YrHua1
Marker Primer pair
Size
/ bp
Presence(+) /
absence(-) 1
No. of F2 plants Expected ratio
H9015 M169 CS
Resistant Susceptible
A H B A H B
3 ∶ 1 / 1 ∶ 2 ∶ 1
χ2 P
M1 RLRR ̄F / NLRR ̄INV2 420 + - NT 103 10 16 25 A ∶ B= 3 ∶ 1 0.31 0.51
M2 AS3 / CLRR ̄F 260 - + NT 103 10 14 27 A ∶ B= 3 ∶ 1 0.03 0.78
M3 XalLR ̄F / LM638 240 + - NT 105 8 13 28 A ∶ B= 3 ∶ 1 0.14 0.64
M4 Cre3LR ̄R / LM637 230 - + NT 109 4 2 39 A ∶ B= 3 ∶ 1 0.55 0.40
M5 XalLR ̄R / Nkin2 490 + - NT 111 2 3 38 A ∶ B= 3 ∶ 1 0.03 0.78
Xgwm292 Xgwm292 210 + - + 37 70 6 5 6 30 A ∶ H ∶ B= 1 ∶ 2 ∶ 1 0.49 0.78
  Note:H9015:H9015 ̄17ꎻ CS: Chinese springꎻ M169:Mingxian 169ꎻ NT: Not tested.
Fig. 1  Electrophoresis of PCR products amplified with RGAP markers M4 (A) and
M5 (B) in partial F2 plants of the cross of Mingxian 169 / H9015 ̄17
M: DNA markerꎻ PR: H9015 ̄17ꎻ PS: Mingxian 169ꎻ BR:Resistant poolꎻ BS: Susceptible pool.
H9015 ̄17相同的带型(A)或杂合带型(H)ꎬ而大
部分感病单株则扩增出与感病亲本铭贤 169 一致
的带型(B)(表 4)ꎬ表明这些多态性标记用于构建
H9015 ̄17抗条锈基因的遗传连锁图是可靠的ꎮ 结
合 F2:3家系的表型数据ꎬ利用Mapmarker 3.0b 软件
进行连锁性分析表明ꎬ所有标记均与 H9015 ̄17 的
抗条锈病基因 YrHua1连锁ꎬYrHua1两侧遗传距离
最近的两个标记 M4和 M5ꎬ与 YrHua1的遗传距离
分别为 3. 3 和 2. 9 cMꎬ SSR 标记 Xgwm292 与
YrHua1的遗传距离为 11.2 cM(图 2)ꎮ 根据报道
的小麦 SSR遗传图谱[31]ꎬ 可初步把 YrHua1 定位
于小麦染色体 5DL上ꎮ
2.4  抗病基因来源
    用与 YrHua1 紧密连锁的 RGAP 引物 M4 和
M5对 H9015 ̄17、铭贤 169、华山新麦草和 7182 进
行分析ꎬ在华山新麦草中能扩增出与 H9015 ̄17 中
相同的带型ꎬ在 7182 中能扩增出与铭贤 169 中相
同的带型ꎮ 结果表明 YrHua1 可能来源于华山新
麦草(图 3)ꎮ
3  讨论
    由于新的条锈菌小种不断出现ꎬ使得国内外的
大量抗源及主栽小麦品种面临抗病性丧失的威胁ꎮ
华山新麦草与小麦的染色体组同源性高ꎬ尤其是新
麦草的 Nh5和 Nh4染色体与普通小麦第 5和第 3染色
体同源性较高ꎮ 华山新麦草与普通小麦的可杂交
性好ꎬ二者的染色体具有相对稳定的替换关系[32]ꎬ
来源于华山新麦草的基因可以稳定遗传给下一代ꎮ
因此利用含有抗条锈病基因的华山新麦草易位系
505
 
植物病理学报 45卷
Fig. 2   Linkage map of the stripe rust resis ̄
tance gene YrHua1 in Triticum aesti ̄
vum ̄Psathyrostachys huashanica tran ̄
slocation line H9015 ̄17 linked poly ̄
morphic markers were mapped on
chromosome 5DL of wheat
选育强优势抗病小麦为解决主栽小麦品种抗性丧
失增添了新的抗源ꎮ
    根据本课题组多年室内和田间试验鉴定ꎬ易位
系 H9015 ̄17具有良好的全生育期抗病性ꎮ 本研究
采用多个小麦条锈菌小种ꎬ既包括当前流行小种
CYR31、CYR32、CYR33ꎬ又包括一些潜在致病类
型 Su11 ̄4、Su11 ̄7、Su11 ̄11ꎬ同时包括近几年产生
的对 Yr26有毒性的新致病类型 V26ꎬ对 H9015 ̄17
进行了抗条锈性的鉴定ꎬ证实普通小麦 ̄小麦华山
新麦草易位系 H9015 ̄17是一个良好的抗条锈品系ꎮ
H9015 ̄17对 CYR32的抗锈性由 1对显性基因控制ꎬ
暂命名为 YrHua1ꎮ 对 YrHua1进行了分子作图ꎬ发
现了与 YrHua1 紧密连锁的 M1、M2、M3、M4、M5
等 5个 RGAP标记以及 1 个 SSR 标记 Xgwm292ꎬ
并将 YrHua1 初步定位在小麦染色体 5DL 上ꎮ 可
能是由于外缘染色体片段与普通小麦染色体片段
同源性相对较远的缘故ꎬ目前只筛选到一个 SSR
标记ꎬ下一步将利用 SNP 引物筛选距离抗病基因
更近的标记ꎮ
    目前已报道的抗条锈基因中位于 5D 上有
Yr40[33]和 YrDa2[34]ꎮ Yr40位于 5DS染色体上ꎬ且
来源于二倍体山羊草ꎮ YrDa2 目前只通过单体定
位在 5D上ꎬ具体位置还不确定ꎮ YrDa2 存在于小
麦品种 DawsꎬYrDa2来自于 CI 14484、CI 13645或
Washington Selection 101ꎮ 在已经正式命名的抗条
锈病基因中只有 Yr5、Yr10、Yr15、Yr26、Yr41 仍保
持对 CYR32的抗性[35ꎬ 36]ꎮ 其中ꎬYr5 来自小麦品
种 Triticum spelta ̄album[37]ꎬ Yr10 来自普通小麦
Moro[38]ꎬYr15 来自野生二粒小麦 Triticum dicoc ̄
coides[39]ꎬ Yr26 来自簇毛麦 Triticum turgidum
L. [40]ꎬ Yr41 来自小麦品种川农 19[35]ꎬ本研究表
明 YrHua1来源于华山新麦草ꎮ 另一方面ꎬYrHua1
与已报道的其他来源于华山新麦草的抗条锈病基
因所抗条锈菌小种不同而且位于不同小麦染色体
上[16~20]ꎮ 综合上述分析ꎬYrHua1 很可能是一个不
同于已知基因的新抗条锈病基因ꎮ
    本研究利用我国当前流行的条锈菌生理小种
和重要致病类型对普通小麦 ̄华山新麦草易位系
H9015 ̄17进行了抗性鉴定、遗传分析和分子标记ꎬ
明确了 H9015 ̄17携带小麦抗条锈病新基因并筛选
到与该基因紧密连锁的分子标记ꎬ为进一步利用华
山新麦草中优良抗病基因改良普通小麦的抗条锈
性提供依据ꎮ
Fig. 3  Electrophoresis of PCR products amplified with RGAP markers M4 (A) and
M5 (B) in H9015 ̄17ꎬ Mingxian 169ꎬ Psathyrostachys huashanica and 7182
605
 
  5期 马东方ꎬ等:普通小麦 ̄华山新麦草易位系 H9015 ̄17抗条锈病基因的标记定位
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责任编辑:曾晓葳
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