全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(1): 4956 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(2013081007)和山西省科技攻关项目(20130311001-5)资
助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 畅志坚, E-mail: wrczj@126.com; 乔麟轶, E-mail: qiaoly1988@126.com
第一作者联系方式: E-mail: lijianbo199061@163.com
Received(收稿日期): 2014-06-19; Accepted(接受日期): 2014-09-30; Published online(网络出版日期): 2014-11-11.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20141111.1556.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00049
小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因 PmCH7124的分子定位
李建波 1 乔麟轶 1,2,* 李 欣 2 张晓军 2 詹海仙 2 郭慧娟 2 任永康 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
摘 要: 小麦新种质 CH7124由八倍体小偃麦 TAI8335与高感白粉病小麦品种晋麦 33杂交后代衍生而来, 在苗期对
白粉病菌株 E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和 Bg2表现免疫或高抗, 抗病表现与 TAI8335及其野生亲本中间偃麦
草相似。基因组原位杂交未检测到 CH7124含有外源染色体信号。利用 CH7124与感病亲本 SY95-71和绵阳 11的杂
交群体接种鉴定和遗传分析证实, CH7124成株期对 E09的抗性由 1对显性核基因控制, 暂命名为 PmCH7124。采用
分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA) 对 SY95-71/CH7124的 F6群体进行 SSR标记扫描, 发现抗性基
因 PmCH7124与 5对 SSR标记连锁, 与两翼邻近标记 Xgwm501和 Xbarc101的遗传距离分别为 1.7 cM和 4.5 cM。利
用中国春缺体–四体和双端体材料, 将 PmCH7124及其连锁标记定位在小麦 2B染色体长臂上。通过分析 2BL上其他
抗白粉病基因的抗谱、抗性来源、物理图谱位置以及连锁标记在 PmCH7124 作图群体中的多态性, 认为 PmCH7124
不同于 2BL上已知的抗白粉病基因 Pm6、Pm33、PmJM22、MlZec1、MlAB10和 MlLX99。
关键词: 小麦–中间偃麦草渗入系; 白粉病抗性; GISH; SSR标记; 连锁图谱
Molecular Mapping of Powdery Mildew Resistance Gene PmCH7124 in a Puta-
tive Wheat–Thinopyrum intermedium Introgression Line
LI Jian-Bo1, QIAO Lin-Yi1,2,*, LI Xin2, ZHANG Xiao-Jun2, ZHAN Hai-Xian2, GUO Hui-Juan2, REN
Yong-Kang2, and CHANG Zhi-Jian2,*
1 Graduate School of Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2Institute of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences / Key Labora-
tory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement on Loess Plateau of Ministry of Agriculture, Taiyuan 030031, China
Abstract: Wheat introgression line CH7124 derived from a cross between wheat–Thinopyrum intermedium line TAI8335 (resis-
tant to powdery mildew) and common wheat variety “Jinmai 33” (susceptible to powdery mildew) exhibits immunity to Blumeria
graminis f. sp. tritici (Bgt) pathotypes E09, E20, E21, E23, E26, Bg1, and Bg2 at the seedling stage. The Bgt resistance in CH7124
is similar to that in TAI8335 and its wild parent Th. intermedium. However, no Th. intermedium chromatin has been detected ac-
cording to genome in situ hybridization (GISH) assay. In this study, we determined the single dominant Bgt resistance gene in
CH7124, tentatively designated PmCH7124, using populations derived from SY95-71/CH7124 (F6) and CH7124/Mianyang 11 (F1
and F2). Five SSR markers (Xgwm47, Xgwm120, Xwmc332, Xgwm501, and Xbarc101) were identified to be codominant with
PmCH7124 according to bulked segregant analysis, and the closely flanking markers were Xgwm501 and Xbacr101 with genetic
distances of 1.7 cM and 4.5 cM, respectively. The target resistance gene was chromosomally located on 2BL with Chinese Spring
nulli-tetrasomicand ditelosomic lines. We primarily consider that PmCH7124 is a new Bgt resistance gene because its resistance
spectrum, origin, chromosomal location, and linked markers are different from those of the known Bgt resistance genes, such as
Pm6, Pm33, PmJM22, MlZec1, MlAB10, and MlLX99.
Keywords: Wheat–Th. intermedium introgression line; Resistance to powdery mildew; GISH; SSR markers; Linkage map
50 作 物 学 报 第 41卷
小麦白粉病是由 Blumeria graminis f. sp. tritici
(Bgt)引起的世界性小麦病害, 在我国各小麦主产区
常年发生, 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。发掘抗
病基因、培育和推广抗病品种是减少白粉病损失最
经济有效的方法[1]。迄今为止, 国内外已在小麦基因
组的 46个基因座(Pm1~Pm50、Pm18 = Pm1c、Pm22
= Pm1e、Pm23 = Pm4c、Pm31 = Pm21)鉴定出 60多
个正式命名的抗白粉病基因[2], 其中, Pm6 [3]和 Pm33 [4]
被定位在小麦染色体2BL上。此外, PmJM22 [5]、MlZec1 [6]、
MlAB10 [7]和 MlLX99 [8]等抗白粉病基因也被定位在
2BL 上。一些抗白粉病基因, 如 Pm2、Pm4a、Pm8
和 Pm21, 已成功应用于小麦育种和生产。然而, 由
于小麦白粉病病原菌致病型多 , 毒性基因变异快 ,
大多数抗病品种在推广应用 3~5年即开始丧失抗性[9]。
因此, 持续发掘和利用小麦品种及其近缘种属中的
抗白粉病新基因尤为重要。
中间偃麦草(Thinopyrum intermedium, 2n = 42,
JJJsJsStSt)是多年生小麦野生近缘植物, 对小麦白粉
病、锈病等病害表现免疫或高抗[10]。近几年, 已从
普通小麦与中间偃麦草的杂交后代中获得抗白粉病
的小偃麦异附加系、异代换系、易位系[11-12], 并从
普通小麦与中间偃麦草的杂交后代中鉴定出抗白粉
病新基因 Pm40 [13]、Pm43 [14]和 pmCH83 [15]。CH7124
是八倍体小偃麦 TAI8335 与感白粉病的普通小麦品
种晋麦 33杂交、再与冀麦 26回交得到的新品系[12],
经温室接种鉴定, 对白粉病表现免疫。本研究旨在
通过遗传分析、原位杂交及分子标记定位 , 确定
CH7124 所含外源染色体片段的大小及其抗白粉病
基因所在染色体位置, 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 Z1141 和八
倍体小偃麦 TAI8335 (晋春 5 号/中间偃麦草//晋麦
33)、CH7124 (晋麦 33/TAI8335//冀麦 26*2)及其小麦
亲本, 感病小麦品系 SY95-71 和感病对照品种京双
16。利用 SY95-71/CH7124 F6 群体(单粒传后代)、
CH7124/绵阳 11的 F1和 F2群体进行抗病性遗传分析
和抗病基因定位。CH7124、中国春和中间偃麦草用
于细胞学鉴定。上述材料均由山西农业科学院作物
科学研究所提供。另外, 用于分子标记的中国春缺
体–四体材料和双端体材料均由美国堪萨斯州立大
学小麦遗传资源中心提供。
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。其中 E09、E20、E21、E23
和 E26 由中国农业科学院植物保护研究所段霞瑜研
究员提供, Bg1和Bg2由中国农业科学院作物科学研
究所李洪杰研究员提供, 均在本实验室保存。
1.2 基因组原位杂交
将种子置培养皿中, 在 22℃培养箱中萌发, 待
根长 1~2 cm 时剪取根尖, 放入冰水中预处理 24 h,
然后用卡诺氏固定液(无水乙醇∶冰醋酸=3∶1)固定
24 h, 在 45%醋酸中压片, 液氮冷冻揭片, 放入 80℃
超低温冰箱保存备用。参照 Chang等[16]描述的方法
进行基因组原位杂交 (GISH)。用缺刻平移法标记
Fluorescent-12-dUTP 的中间偃麦草基因组总 DNA
作为探针, 用普通小麦中国春(CS)基因组 DNA作为
封阻; 杂交液中探针、封阻 DNA的浓度比率为 1∶
120, 用碘化丙啶(PI)复染杂交后的载玻片, 用抗退
色剂(antifading agent)封片, 用莱卡 RA-2型荧光显
微镜(Leica Microsystems, 德国)观察杂交信号并拍
照。
1.3 抗病性鉴定
1.3.1 苗期鉴定 将中间偃麦草、TAI8335、
CH7124 及各小麦亲本分别播于纸杯内, 放在长 70
cm、宽 50 cm、高 20 cm的塑料盒中, 罩上透明塑料
棚以防交叉污染, 在自然光照、温度 15~22℃下待小
麦植株生长至第 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, 每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[17], 其中 0级为免疫, 0;
级为近免疫, 1、2、3和 4级分别代表高抗、抗、感
和高感类型。
1.3.2 群体成株期鉴定 2013 年在温室内 , 对
SY95-71/CH7124 的 F6群体, 以及 CH7124/绵阳 11
的 F1和 F2群体接种白粉病菌株 E09, 鉴定成株期抗
性。于 11月上旬单粒播种供试材料, 行长 1.2 m, 行
宽 25 cm, 每隔 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, 同时借助诱发行诱发感染。按叶部病害
第 1期 李建波等: 小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因 PmCH7124的分子定位 51
0~9 级法进行抗病性分级, 在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。将 0~4 级记为抗病, 5~9 级记为感病[18]。根据
F1、F2和 F6家系植株的抗性表现和分离比例, 确定
CH7124 中所含抗白粉病基因的数目和显隐性, 用
SAS8.0作卡方适合性检测。
1.4 SSR标记分析
在三叶期剪取 SY95-71/CH7124 F6单株及其亲
本的叶片, 采用 SDS法提取基因组总 DNA。采用分
离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA)
在 F6群体中随机选取来自不同家系的 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对分布于小麦 21条染色
体的 SSR引物[19]先后在亲本材料和抗感池间筛选多
态性。根据初筛结果, 增补差异标记所在染色体上
的其他多态性 SSR 引物, 利用作图群体进行目标基
因的连锁分析。根据初步定位结果, 利用作图群体
的亲本和抗感池, 对目标基因所在染色体臂上的已
知抗白粉病基因的连锁标记进行多态性鉴定。
PCR 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
100 ng模板 DNA。反应扩增程序为 94℃变性 5 min;
94℃变性 45 s, 50~60℃ (因引物不同而异)复性 45 s,
72℃延伸 1 min, 共 35个循环; 72℃延伸 10 min。对
扩增产物用 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶(Acr与 Bis质
量比为 29∶1)电泳, 经硝酸银染色后观察照相。
1.5 连锁分析
用 Kosambi函数计算分子标记与目标基因的遗传
距离(cM), 使用 JoinMap 4.0软件构建遗传连锁图谱。
2 结果与分析
2.1 CH7124的苗期接种鉴定
野生亲本中间偃麦草和 TAI8335 对所有菌株表
现免疫(IT=0)或近免疫(IT=0;), CH7124的抗病表现与
TAI8335和中间偃麦草相似(表 1)。CH7124对 E09、
E21、E23、E26、Bg1表现免疫或近免疫, 对 Bg2表
现高抗(IT=1); TAI8335和 CH7124的 3个小麦亲本晋
春 5号、晋麦 33、冀麦 26均感白粉病(IT = 3~4)。
2.2 GISH鉴定
以中间偃麦草基因组 DNA为探针、中国春基因
组 DNA为封阻, 对 CH7124根尖细胞的染色体进行
基因组原位杂交。共观察到 42条蓝色的完整染色体,
并未发现黄绿色的中间偃麦草染色体或片段。
2.3 成株期抗性遗传分析
CH7124/绵阳 11的 F1植株在成株期对白粉病菌
株 E09免疫或近免疫, 且具有与其抗病亲本 CH7124
表 1 供试材料苗期对 7个小麦白粉菌菌株的抗性反应
Table 1 Seedling infection types in selected donor lines, parents and the controls to seven Bgt pathotypes
白粉病菌株 Bgt pathotypes 材料
Material
染色体数
Chromosome number
基因组类型
Genome type E09 E20 E21 E23 E26 Bg1 Bg2
Th. intermedium Z1141 42 JJsSt 0 0 0 0 0 0 0
TAI8335 56 ABD+J+Js+St 0 0 0; 0 0; 0 0
晋春 5号 Jinchun 5 42 ABD 4 4 4 4 3 4 4
晋麦 33 Jinmai 33 42 ABD 4 4 3 4 4 4 4
冀麦 26 Jimai 26 42 ABD 4 4 4 4 3 4 4
CH7124 42 ABD 0 0 0 0 0 0; 1
SY95-71 42 ABD 4 4 4 4 4 4 4
绵阳 11 Mianyang 11 42 ABD 4 4 4 4 4 3 4
京双 16 Jingshuang 16 42 ABD 4 4 4 4 4 4 4
TAI8335: 晋春 5号/中间偃麦草//晋麦 33; CH7124: 晋麦 33/TAI8335//冀麦 26*2。0~2级为抗病型; 3~4级为感病型。
TAI8335: Jinchun 5/Th. intermedium//Jinmai 33; CH7124: Jinmai 33/TAI8335//Jimai 26*2. Score intervals 0–2 and 3–4 are resistant
and susceptible reactions, respectively.
52 作 物 学 报 第 41卷
表 2 小麦 CH7124/绵阳 11杂交组合不同世代群体对白粉菌菌株 E09的成株期抗性分离
Table 2 Segregation of resistance to Bgt pathotypes E09 in different populations derived from the CH7124/Mianyang 11 cross
抗病株 Resistant plants 感病株 Susceptible plants 亲本/组合#
Parent/cross# 0 0 1 2 3
合计
Total
5 6 7 8 9
合计
Total
预期分离比
Expected
ratio
P
P1 (n = 15) 11 4 15
P2 (n = 15) 2 10 3 15
P3 (n = 15) 1 9 5 15
P2×P1 F1 (n = 15) 6 9 15
P2×P1 F2 (n = 122) 63 19 7 1 1 91 1 3 3 8 16 31 χ23:1 = 0.01 0.92
P3×P1 F6 (n = 112) 48 7 4 59 2 5 4 15 27 53 χ21:1 = 0.16 0.57
#P1: CH7124 (抗病); P2: 绵阳 11(感病); P3: SY95-71(感病)。n表示鉴定总株数, 无 IT=4的单株。
#P1: CH7124 (resistant); P2: Mianyang 11 (susceptible); P3: SY95-71 (susceptible). n stands for the total plant tested, and no resistant
plant with IT=4.
相似的侵染型(IT=0或 0;)。在 CH7124/绵阳 11的 F2
群体中, 抗病(免疫、近免疫、高抗和中抗)个体为 91
株 , 感病(高感和极感)个体为 31株 , 经卡方测验 ,
抗、感分离比符合 3∶ 1 的理论比例 (χ2=0.01,
P>0.05)。另外, 在 SY95-71/CH7124的 F6群体中, 抗
感分离比为 59R:53S, 卡方测验符合 1∶1 的理论比
例(χ2=0.16, P>0.05)。上述结果表明, CH7124对白粉
菌 E09 菌株的成株抗性由 1 对显性核基因控制, 暂
将其命名为 PmCH7124。
2.4 PmCH7124基因的分子定位
在所选的 569 对 SSR 引物中, 174 对(30.6%)在
亲本 CH7124 和 SY95-71 间存在多态性, 其中只有
位于 2B上的 Xgwm47、Xgwm120和 Xwmc332在抗、
感池间呈现多态性。再利用 2B 染色体上的其他 53
对 SSR引物进一步筛选, 发现 Xgwm501和 Xbacr101
在抗、感亲本和抗、感池间有多态性。这 5 个 SSR
多态性标记在中国春缺体–四体材料 N2A-T2B、
N2D-T2A和双端体材料Dt2BL中均能扩增出预期条
带 , 但 在 N2B-T2A 中 无 目 标 产 物 , 证 实 与
PmCH7124连锁的 SSR标记位于 2BL上(图 1)。
利用上述 5 个连锁标记对 SY95-71/CH7124 F6
群体的 112个单株进行 DNA扩增, 其中抗病单株与
抗病亲本和抗病池带型一致, 感病单株与感病亲本
和感病池带型一致(图 2), 抗、感带型比例符合 1∶1
的分离模式 (χ2=0.11, P>0.05)。通过连锁分析 , 将
PmCH7124 初步定位于 2B 染色体长臂 (图 3)。
PmCH7124 两侧临近标记为 Xgwm501 和 Xbarc101,
遗传距离分别为 1.7 cM和 4.5 cM (图 3-a)。
选取小麦 2BL 染色体上的已知抗白粉病基因
Pm6、Pm33、PmJM22、MlZec1、MlAB10和 MlLX99
的连锁标记进行多态性鉴定显示, 与 Pm6 紧密连锁
的标记 XCINAU123 和 XCINAU127 [20]在群体亲本
SY95-71和 CH7124间存在差异, 但在抗、感池中无
多态性(表 3)。此外, Xwmc317 (Pm33) [4]、Xwmc149
(PmJM22) [5]、Xwmc356 (MlZec1) [6]和 Xwmc445
(MlAB10) [7]在亲本和抗、感池间均无差异 , 与
PmCH7124不连锁。而在MlLX99的 5个连锁标记中,
Xgwm120和 Xgwm47与 PmCH7124连锁。Xgwm120、
Xgwm47与MlLX99的遗传距离分别为 2.9 cM和 16.6
cM [8], 在本实验中与 PmCH7124的遗传距离分别为
6.2 cM和 3.7 cM (图 3-a)。
图 1 与 PmCH7124连锁 SSR标记的染色体定位
Fig. 1 Chromosomal location of SSR markers linked to
PmCH7124
Pr: 抗病亲本 CH7124; Ps: 感病亲本 SY95-71; Br: 抗病池;
Bs: 感病池; 1: 中国春; 2: N2A-T2D; 3: N2B-T2D; 4: N2D-T2B;
5: Dt2BL。
Pr: resistant parent CH7124; Ps: sincerely yours,usceptible parent
SY95-71; Br: resistant bulk; Bs: susceptible bulk; 1: CS;
2: N2A-T2D; 3: N2B-T2D; 4: N2D-T2B; 5: Dt2BL.
第 1期 李建波等: 小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因 PmCH7124的分子定位 53
图 2 PmCH7124侧翼 SSR标记 Xbarc101 (a)和 Xgwm501 (b)在 SY95-71/CH7124 F6群体中的扩增图谱
Fig. 2 Amplification profiles of Xbarc101 (a) and Xgwm501 (b), the flanking SSRs of PmCH7124 in SY95-71/CH7124 F6 population
M: 500 bp DNA ladder; Pr: 抗病亲本 CH7124; Ps: 感病亲本 SY95-71; Br: 抗病池; Bs: 感病池; R: 纯合抗病株; H: 分离株; S: 纯合感
病株。*示重组株。
M: 500 bp DNA ladder; Pr: resistant parent CH7124; Ps: susceptible parent SY95-71; Br: resistant bulk; Bs: susceptible bulk;
R: homozygous resistance; H: segregation; S: homozygous susceptibility. *Recombinant plant.
图 3 PmCH7124的遗传定位(a)及其与已有 SSR标记图谱(b) [19]和物理图谱(c) [8]的比较
Fig. 3 Genetic mapping of PmCH7124 (a) and comparison with genetic map with SSR markers (b) and physical maps (c)
表 3 小麦 2BL上其他抗病基因连锁标记在 SY95-71/CH7124 F6作图群体中的多态性
Table 3 Polymorphism of SSR markers associated with known Bgt resistance genes on chromosome 2BL in the SY95-71/CH7124 F6
mapping population
抗病基因
Resistance gene
连锁标记
Marker
距离
Distance (cM)
亲本
Parent
抗感池
Bulk
PmCH7124
Pm6 XCINAU123 0.1 + – –
Pm6 XCINAU127 0.0 + – –
Pm33 Xwmc317 1.1 – – –
PmJM22 Xwmc149 7.7 – – –
MlZec1 Xwmc356 2.0 – – –
MlAB10 Xwmc445 7.0 – – –
MlLX99 Xcfd73 10.9 – – –
MlLX99 Xwmc441 5.7 + – –
MlLX99 Xgwm120 2.9 + + +
MlLX99 Xgwm47 16.6 + + +
MlLX99 Xwmc175 25.3 – – –
+:存在多态性或连锁; −: 不存在多态性或连锁。+: polymorphic or linked; −: non-polymorphic or unlinked.
54 作 物 学 报 第 41卷
3 讨论
3.1 CH7124的选育及应用
由于小麦白粉病病原菌致病型多、变异快, 大
多数小麦抗病品种在推广应用 3~5 年即开始丧失抗
性。曾被广泛应用的 Pm8在 20世纪 80年代丧失抗
性, 对 E09、Bg1、Bg2、E23、E26等菌株均感病; Pm4a
也逐渐开始对 E20、E21、E26 等菌株感病[4,21]。目
前抗谱较广且抗性最稳定的 Pm21, 也有可能由于广
泛用于育种而导致新型致病菌菌株的出现。
CH7124 是以八倍体小偃麦 TAI8335 为抗病亲
本与普通小麦杂交、回交选育的品系, 具有与普通
小麦一致的染色体数目, 细胞学稳定性强, 其所含
的抗白粉病基因 PmCH7124对 E09、E20、E21、E23
和 E26菌株均表现免疫, 对 Bg1和 Bg2表现近免疫
或高抗, 因此可作为一个白粉病新抗源用于小麦品
种改良或抗病种质创新。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
菌株所克服, 因此在利用 PmCH7124 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。
3.2 PmCH7124的基因来源
八倍体小偃麦 TAI8335 (ABD+J+Js+St)的外源
基因组包含其野生亲本中间偃麦草(JJJsJsStSt)的所
有染色体类型[16], 其中, St 组染色体上可能不含抗
白粉病基因[22]。抗谱鉴定表明, CH7124与 TAI8335
及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, 表明抗白粉病基因很可能来自异
源六倍体中间偃麦草 Z1141 的 J 组或 Js组染色体。
但是在 CH7124 中并未检测到外源杂交信号, 这可
能由于中间偃麦草的 J/Js 基因组与小麦染色体存在
较高的同源性[23], 加之偃麦草染色体携带的促配基
因[24], 使得在导入外源基因的过程中, J/Js组染色体
与小麦染色体之间能发生高水平的染色体配对, 并
使重组后的染色体在结构上更接近于小麦, 导致对
外源片段往往难以用细胞学方法识别。类似结果也
曾被报道过[25-27]。我们曾利用 PmCH7124 两侧的连
锁标记 Xbarc101 和 Xgwm501 对 Z1141 和 TAI8335
进行 DNA 扩增, 未观测到一致的抗性带型, 因此,
PmCH7124的来源还需进一步证实。
3.3 PmCH7124 与 2B 染色体上已知抗白粉病基
因的关系
本研究利用分子标记将 PmCH7124 定位于小麦
的 2B染色体长臂上。迄今, 小麦 2BL染色体上的已
知抗白粉病基因有 Pm6、Pm33、PmJM22、MlZec1、
MlAB10和 MlLX99。其中, Pm6来源于提莫菲维小麦
(T. timopheevii), 对白粉菌菌株 Bg1、Bg2和 E23表
现感病[17], 而 PmCH7124 则对 Bg1、Bg2 和 E23 分
别表现近免疫、高抗和免疫; 而且 Pm6 的连锁标记
XCINAU123 和 XCINAU127 与 PmCH7124 不连锁,
说明 PmCH7124 与 Pm6 不是同一基因。Pm33 来源
于波斯小麦(T. carthlicum), 对白粉菌菌株 Bg2 和
E20表现感病[8,28], 而 PmCH7124对 Bg2和 E20分别
表现高抗和免疫 ; Pm33 的连锁标记 Xwmc317 与
PmCH7124不连锁, 所以二者也不相同。来源于普通
小麦(T. aestivum)品种济麦 22 的 PmJM22 和来源于
野生二粒小麦(T. dicoccoides)的 MlZec1、MlAB10均
被定位在 2BL-6-0.89-1 区间, 与 Pm6 和 Pm33 位于
同一区段[5,8] (图 3-c)。根据分子标记鉴定结果, 这 3
个基因的连锁标记均不与 PmCH7124 连锁, 因此
PmCH7124也不同于 PmJM22、MlZec1和 MlAB10。
MlLX99来自普通小麦品种良星 99 (济 91102/鲁
麦14//PH85-16), 被定位于 2BL2-0.36-0.50 区间 [8],
已被正式命名为 Pm52 (李洪杰, 私人通讯, 2014)。
分子鉴定表明, MlLX99的 2个连锁标记 Xgwm120、
Xgwm47 与 PmCH7124 连锁, 遗传距离分别为 6.2
cM和 3.7 cM。由于 PmCH7124与 MlLX99的抗性来
源不同, 因此, 推测两者可能为 1对等位基因, 但需
要通过等位性分析予以验证。
总之, 从抗病基因的抗谱、抗性来源、物理图
谱位置和连锁标记分子鉴定等方面来看, PmCH7124
不同于 2BL上的 Pm6、Pm33、PmJM22、MlZec1、
MlAB10和 MlLX99, 很可能是 MlLX99的等位基因。
4 结论
小麦–中间偃麦草渗入系新种质 CH7124对白粉
病菌 E09 免疫, 成株期抗性表现受 1 对显性核基因
PmCH7124控制。该基因被初步定位在小麦 2B染色
体长臂上, 位于 SSR 标记 gwm501 和 barc101 之间,
遗传距离分别为 1.7 cM和 4.5 cM, 并且不同于 2BL
上已报道的其他白粉病抗病基因。
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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