全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(11): 16711681 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家科技支撑计划项目(2013BAD01B02-12), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-3-1-17), 江苏省农业科技自主创新资金项
目[CX(13)2019]和江苏省自然科学基金项目(BK20130728)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 戴廷波, E-mail: tingbod@njau.edu.cn, Tel: 025-84395033; 吴纪中, E-mail: wujz@jaas.ac.cn, Tel: 025-84391667
第一作者联系方式: 刘颖, E-mail: summertime1212@163.com ** 同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2015-02-04; Accepted(接受日期): 2015-06-01; Published online(网络出版日期): 2015-6-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150629.1349.007.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01671
小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析
刘 颖 1,2,** 张巧凤 2,** 付必胜 2 蔡士宾 2 蒋彦婕 2 张志良 2
邓渊钰 3 吴纪中 2,* 戴廷波 1,*
1南京农业大学农学院, 江苏南京 210095; 2江苏省农业科学院粮食作物研究所 / 江苏省农业种质资源保护与利用平台, 江苏南京
210014; 3江苏省农业科学院植物保护研究所, 江苏南京 210014
摘 要: 为揭示小麦纹枯病抗源的遗传多样性, 发掘优异的抗性种质, 利用沟带接种法对前期筛选出的 88 份抗性种
质进行了 3年田间抗性鉴定, 鉴定出抗或中抗纹枯病的小麦种质 32份。利用分布于全基因组的 SSR标记对这些抗源
进行了遗传多样性分析, 59 个 SSR 标记共检测到 308 个等位变异, 每个标记可以检测到 2~13 个等位基因, 平均 5.2
个; 多态性信息含量(PIC)的变异范围为 0.12~0.89, 平均为 0.61, 表明材料的遗传丰富度较高。根据聚类分析和主成
分(PCA)分析, 32 份小麦纹枯病抗源按照遗传相似系数可划分为 2 个组群, 国外引进品种和国内改良品种聚为一类,
国内农家品种聚为一类, 并且与地理分布特征相符。利用与纹枯病抗性 QTL紧密连锁的 14个 SSR标记对 32份抗源
进行基因型分析, 发现与抗性 QTL连锁的 2BS上的 Xwmc154和 7DS上的 Xbarc126普遍存在, 可用于分子标记辅助
选择。在武农 148、陕 983、陕农 78、Coker 983、H-Line、Mason和 Compair中仅检测到一个已报道的抗病 QTL, 而
在 Tyalt中没有检测到已知抗病 QTL, 这些材料有可能携带新的纹枯病抗性基因/QTL, 可以在育种中加以利用。
关键词: 小麦; 纹枯病; 遗传多样性; 聚类分析; PCA分析; QTL
Genetic Diversity of Wheat Germplasm Resistant to Sharp Eyespot and Geno-
typing of Resistance Loci Using SSR Markers
LIU Ying1,2,**, ZHANG Qiao-Feng2,**, FU Bi-Sheng2, CAI Shi-Bin2, JIANG Yan-Jie2, ZHANG Zhi-Liang2,
DENG Yuan-Yu3, WU Ji-Zhong2,*, and DAI Ting-Bo1,*
1 College of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sci-
ences / Jiangsu Provincial Platform for Conservation and Utilization of Agricultural Germplasm, Nanjing 210014, China; 3 Institute of Plant Protection,
Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China
Abstract: A three-year filed identification with artificial inoculation was carried out to validate 88 wheat germplasm resources
resistant to sharp eyespot identified in previous studies. Thirty-two accessions showed resistance or moderate resistance to sharp
eyespot. Rich genetic diversity among these resistant resources was revealed by 59 SSR markers across the whole wheat genome.
A total of 308 alleles were detected with 2–13 alleles per marker and an average of 5.2. The polymorphism information content
(PIC) ranged from 0.12 to 0.89 with an average of 0.61. The clustering and principal component analysis (PCA) based on mo-
lecular marker data indicated that the 32 resistant accessions were grouped in improved variety (including alien varieties) and
landraces, which was consistent with geographic distribution. The 32 resistant varieties were genotyped with 14 SSR markers
closely linked to QTLs for sharp eyespot resistance. Xwmc154 on 2BS and Xbarc126 on 7DS were frequently detected in the re-
sistant resources. As a consequence, they are recommended in marker-assisted selection. Only one known resistance QTL was
detected in varieties Wunong 148, Shaan 983, Shaannong 78, Coker 983, H-Line, Mason, and Compair, whereas no resistance
QTL was found in Tyalt. These varieties might carry novel resistance genes/QTLs against wheat sharp eyespot and are promising
in wheat breeding.
Keywords: Wheat; Sharp eyespot; Genetic diversity; Cluster analysis; PCA analysis; QTL
1672 作 物 学 报 第 41卷


小麦纹枯病又称尖眼点(斑)病(wheat sharp eye-
spot), 是由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)或立枯
丝核菌(Rhizoctonia. solani)引起的一种土传真菌病
害, 在世界各小麦产区均有发生。病菌侵染后, 植株
叶鞘、茎秆上出现云纹斑, 茎蘖腐坏, 严重影响小麦
生长发育, 导致产量降低和籽粒品质下降[1]。由于气
候变暖、施氮量增加和耕作制度改变等原因, 纹枯
病已成为影响我国黄淮和长江中下游麦区的主要病
害之一[2]。种植抗病品种是小麦纹枯病的根本解决
方法, 不仅能有效地减少产量损失, 还可以避免因
使用农药而造成的残毒和环境污染问题 [3], 但抗源
的筛选是培育抗纹枯病品种的关键。
小麦纹枯病抗性为多基因控制的数量性状, 易
受环境因素的影响, 抗性遗传机制比较复杂。目前,
我国尚未发现对纹枯病免疫的品种(系), 生产上推
广应用的品种大多感病, 但品种间存在抗性差异[4]。
利用 ARz × 扬麦 158、Niavt 14 × 徐州 25、Luke ×
AQ24788 等组合构建的重组自交系群体, 共定位了
20 多个纹枯病抗性 QTL, 分布于除 3A、7A、1B、
4B、5B、1D、4D和 6D染色体以外的其余染色体[5-13]。
这些已报道的位点的表型变异解释率普遍较低, 无
法直接用于抗性育种。因此, 要想实现小麦抗纹枯
病育种 , 一方面需要加强小麦种质资源鉴定力度 ,
筛选优质抗源, 发掘主效抗性 QTL; 另一方面, 对于
一些中度抗病的资源材料, 需聚合微效抗病基因。
SSR 标记具有共显性、多态性丰富、重复性好
等特点, 因此被广泛应用于遗传多样性分析、抗性
QTL 定位和分子标记辅助育种等的研究中, 尤其是
当供试材料性状相近时, 基于 SSR 标记聚类相较于
表型聚类具有更高的灵敏度。而且利用与抗性 QTL
相关的 SSR 标记对抗性材料进行等位位点分析, 可
以了解抗性位基因在参试材料中的分布情况, 发掘
出新的抗源, 并为杂交育种工作中抗性亲本的选择
提供理论依据[14]。Ogbonnaya 等[15]利用穗发芽抗性
QTL 相关的 SSR 标记将 28 个不同小麦抗感品种区
分开。Sardouie-Nasab等[16]利用 2A、4D和 3B染色
体上的耐盐 QTL 对 30 份耐性和敏感性小麦品种进
行单倍型分析, 筛选出 9个在耐盐品种中广泛分布
的 SSR 标记, 可以用于分子标记辅助选择。Yu 等[17]
通过与小麦瘿蚊抗性基因 H13、H22、H23、H26和
H32 紧密连锁的 8 个 SSR 标记, 对 118 份人工合成
六倍体小麦进行单倍型分析, 发现 19份携带新抗性
基因的抗源。目前 , 小麦纹枯病抗源发掘工作还
不够深入, 更没有利用分子标记分析其遗传多样性
的报道。在前期初步鉴定中, 我们从3500余份国内
外小麦种质材料中筛选出88份纹枯病抗性较好的材
料。本研究对这些材料又进行了连续多年抗性鉴定,
发掘出抗性好且稳定的种质材料; 同时, 利用 SSR
标记分析抗源材料的遗传多样性, 明确其遗传背景
和亲缘关系, 初步鉴定出携带抗纹枯病 QTL, 为合
理利用这些抗源材料和深入研究相关抗性基因奠定
了基础。
1 材料与方法
1.1 种质材料及其田间种植
88份初步鉴定的纹枯病抗性材料包括46份国内
改良品种, 来自江苏、河南、陕西等10个省区; 17份
国内农家品种, 来自江苏、河南、新疆等省区; 25份
国外引进品种, 分别来自美国、法国、德国等8个国
家。以辐麦63作为感病对照(见附表)。
分别于 2010—2011、2011—2012和 2013—2014
年在江苏省农业科学院粮食作物研究所试验田进行
田间试验。其中 2010—2011、2011—2012年度的试
验设置为顺序排列, 1个重复; 2013—2014年度试验
按随机区组设计, 2个重复。
1.2 抗病性评价方法
采用大田播种沟撒病麦粒法人工诱发纹枯病。
将小麦籽粒浸泡 24 h后, 装入两层塑料袋中进行高
压蒸汽灭菌。之后将事先培养好的小麦纹枯病菌
R0301 菌株接入灭菌麦粒中, 在 25℃下于恒温培养
箱中培养 15 d左右, 期间每 3 d上下颠倒混匀一次,
使菌丝在麦粒上充分生长。在小麦播种沟里均匀撒
播病麦粒, 再将供试材料以行距 15 cm、株距 5 cm
条播于沟内, 覆土、喷水保湿 1周。翌年 3月中旬, 将
培养好的病麦粒以 100 g m–1均匀撒入麦行, 进行二
次接种 , 中耕后喷水保湿一段时间以确保充分发
病。在 5 月中、下旬调查纹枯病田间发病情况, 按
0~5 级分级标准 [18]调查病情, 采用病情指数(DI)作
为衡量抗病性强弱的指标。同时, 采用李洪连等[19]
的相对抗病性评价方法, 并引入相对抗病指数(RRI)
来评价种质材料抗病程度, 分为免疫(RRI=1.00)、高
抗(0.80≤RRI<1.00)、抗病(0.60≤RRI<0.80)、中抗
(0.40≤RRI<0.60)、中感 (0.20≤RRI<0.40)和感病
(RRI<0.20)。
5
0
5
0
DI 100
5


 
ii
ii
ix
x

第 11期 刘 颖等: 小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析 1673


RRI= 1 – (某品种的 DI/发病最重品种的 DI)
式中, i表示纹枯病病级(0~5级); xi为某病级的
茎秆数。
1.3 SSR分析
于 2014年对参试品种进行发苗, 并参照Ma等[20]
的 SDS法, 从嫩叶中提取总 DNA, 用紫外分光光度
法检测其质量和浓度, 稀释至 50 ng µL–1, –4℃贮存
备用。随机选取 12 份材料作为样本, 从 77 个 SSR
标记中依照在基因组分布均匀、扩增条带清晰稳定、
具有多态性的原则选取 59 个, 其中 14 个 SSR 标记
与纹枯病抗性 QTL紧密连锁(表 1)。PCR体系 10 µL,
包括 DNA模板 10~20 ng、左右引物各 0.2 µmol L–1、
0.2 mmol L–1的 dNTPs、1.5 mmol L–1的 MgCl、1×
PCR buffer和 0.1 U Taq酶。PCR程序为 94℃预变性 5
min, 然后按“94℃ 30 s/50~60℃ 45 s/ 72℃ 50 s”进行
38个循环扩增, 最后 72℃延伸 7 min。扩增产物经 8%
非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳, 银染法显色, 统计带型。
根据各软件分析的格式要求 , 分别以二进制
和基因型记录 SSR 分析结果。相同迁移率记为 1,
无带记为 0; 同时记录基因型 , 以数字 1、2、3 等
表示。应用 Power Marker V3.25 软件统计 SSR 位
点等位变异数、基因多样性、遗传距离和多态性
信息含量(PIC)。以 NTSYS-pc Ver.2.10e 统计分析
软件计算遗传相似系数 (genetic similarity, GS)并
按非加权算术配对法(UPGMA)和 SHAN 程序聚类
分析 , 同时根据遗传距离采用 Eigen模块进行主成
分分析。
2 结果与分析
2.1 小麦纹枯病抗源的筛选
88份小麦材料的纹枯病年度间平均病情指数分
布范围为 25.63~59.62, 总平均值为 39.79。根据 3年
平均病情指数, 总体抗病水平以国外引进品种最强
(35.09), 国内农家品种次之(40.28), 国内改良品种
抗性最差(42.16)。3年中表现稳定中抗及以上的种质
材料有 32 份(表 2), 占 33.33%。国内改良品种对纹
枯病的抗性普遍较差, 3年抗性指数达到中抗及以上
的材料只有 8份, 分别来源于陕西、河南等地, 仅占
总改良品种的 14.81%, 这也是小麦纹枯病近年来在
我国大面积发生的主要原因; 农家品种和国外引进
品种达到中抗以上的品种较多, 如农家品种红蚰子两
年鉴定为抗病; 引进品种中抗性较好的有 FHB143、关
东 107、Tyalt、Niavt30 等, 其中关东 107 的 3 年重
复鉴定均为抗病。

表 1 携带抗纹枯病 QTL的品种名称及相关 SSR标记
Table 1 Wheat varieties carrying resistance QTLs against sharp eyespot and their SSR markers
品种名称
Cultivar name
染色体
Chromosome
SSR标记
SSR marker
遗传距离 a
Genetic distance a
参考文献
Reference
AQ24788 4AL Xwmc497 <2.0 Chen et al.[5]
3BS Xgwm777 <2.0 Chen et al.[5]
6BL Xwmc397 5.0 Chen et al.[5]
5DL Xgwm212 <5.0 Chen et al.[5]
ARz 7D Xwmc94 18.4 Cai et al.[6]
7D Xgdm67, Xbarc172 9.3 Tang et al.[10]
Luke 1AS Xbarc148 <2.0 Chen et al.[5]
2BS Xwmc154 10.0 Chen et al.[5]
7BL Xwmc581 5.0 Chen et al.[5]
Niavt 14 7DS Xbarc126 8.4 Zhu et al.[13]
苏麦 3 Sumai 3 3B Xwmc754 5.5 Ren et al.[9]
6B Xgwm644, Xbarc198 5.7 Ren et al.[9]
a表示标记与 QTL之间的距离或 QTL两侧标记之间的距离。
a Genetic distance from marker to QTL or distance between markers in marker intervals.

2.2 多态性分析
59对 SSR引物在 32份小麦抗源中共检测到 308
个等位变异, 单个位点平均 5.2个等位变异, 变幅为
2~13 个。标记的平均遗传多样性 0.65, 多态性信息
含量(PIC)变幅为 0.12~0.89, 平均为 0.61 (表 3)。基
因组间比较结果显示, D 基因组的平均 PIC 值最高,
为 0.66, A基因组的最低, 为 0.54; 第 2同源群与其
他同源群相比, 具有较高的遗传多样性, 平均 PIC
1674 作 物 学 报 第 41卷


表 2 表现稳定抗和中抗纹枯病的材料
Table 2 Wheat cultivars with stable and moderate-resistance to sharp eyespot
相对抗病指数 Relative resistance index 品种
Variety
来源
Origin 2010–2011 2011–2012 2013–2014
病情指数
DI
国内改良品种 Chinese improved varieties
小偃 22 Xiaoyan 22 中国陕西 Shaanxi, China 0.61 (R) 0.45 (MR) 0.50 (MR) 35.81±2.10
武农 148 Wunong 148 中国陕西 Shaanxi, China 0.52 (MR) 0.46 (MR) 0.61 (R) 35.83±4.82
陕 938 Shaan 938 中国陕西 Shaanxi, China 0.50 (MR) 0.53 (MR) 0.55 (MR) 36.17±4.33
兴育 7 Xingyu 7 中国贵州 Guizhou, China 0.55 (MR) 0.54 (MR) 0.43 (MR) 36.83±1.95
豫麦 18 Yumai 18 中国河南 Henan, China 0.60 (R) 0.41 (MR) 0.51 (MR) 36.89±3.13
陕农 78 Shaannong 78 中国陕西 Shaanxi, China 0.52 (MR) 0.44 (MR) 0.57 (MR) 37.45±4.37
烟农 19 Yannong 19 中国山东 Shandong, China 0.48 (MR) 0.45 (MR) 0.46 (MR) 40.80±2.84
豫麦 16 Yumai 16 中国河南 Henan, China 0.43 (MR) 0.56 (MR) 0.41 (MR) 40.83±5.46
国内农家品种 Chinese landraces
红蚰子 Hongyouzi 中国河南 Henan, China 0.66 (R) 0.63 (R) 0.58 (MR) 28.34±0.78
剑子麦 Jianzimai 中国浙江 Zhejiang, China 0.76 (R) 0.50 (MR) 0.46 (MR) 31.02±4.98
白朝玉 Baichaoyu 中国江苏 Jiangsu, China 0.50 (MR) 0.51 (MR) 0.58 (MR) 36.05±4.50
新疆小白冬 Xinjiang Xiaobaidong 中国新疆 Xinjiang, China 0.60 (R) 0.49 (MR) 0.42 (MR) 37.05±1.11
小白头 Xiaobaitou 中国江苏 Jiangsu, China 0.48 (MR) 0.45 (MR) 0.55 (MR) 38.55±4.57
矮粒多 Ailiduo 中国江苏 Jiangsu, China 0.57 (MR) 0.41 (MR) 0.48 (MR) 38.67±2.33
国外引进品种 Alien varieties
Niavt 14 法国 France 0.60 (R) 0.63 (R) 0.53 (MR) 30.76±2.05
ARz 墨西哥 Mexico 0.63 (R) 0.54 (MR) 0.43 (MR) 34.77±1.78
FHB143 美国 United States 0.76 (R) 0.64 (R) 0.56 (MR) 25.63±2.45
关东 107 Kanto 107 日本 Japan 0.69 (R) 0.60 (R) 0.61 (R) 27.63±0.82
Tyalt 德国 Germany 0.73 (R) 0.50 (MR) 0.62 (R) 28.59±3.73
Coker 983 美国 United States 0.74 (R) 0.46 (MR) 0.57 (MR) 30.13±4.78
Ulka 前苏联 Former Soviet Union 0.70 (R) 0.50 (MR) 0.58 (MR) 30.16±2.95
Niavt 30 法国 France 0.65 (R) 0.60 (R) 0.51 (MR) 30.96±1.18
TAM-110 美国 United States 0.58 (MR) 0.72 (R) 0.45 (MR) 31.21±5.61
H-Line 美国 United States 0.66 (R) 0.45 (MR) 0.59 (MR) 32.34±3.89
Mason 德国 Germany 0.59 (MR) 0.57 (MR) 0.46 (MR) 34.22±1.66
CI12633 美国 United States 0.55 (MR) 0.56 (MR) 0.52 (MR) 34.56±2.72
Jagger 澳大利亚 Australia 0.53 (MR) 0.54 (MR) 0.52 (MR) 35.61±3.12
XZ5-5 美国 United States 0.53 (MR) 0.57 (MR) 0.45 (MR) 36.68±3.13
Compair 英国 Britain 0.55 (MR) 0.46 (MR) 0.54 (MR) 36.74±2.85
Amigo 美国 United States 0.46 (MR) 0.65 (R) 0.43 (MR) 37.01±6.43
Lambert 美国 United States 0.57 (MR) 0.49 (MR) 0.44 (MR) 37.73±0.37
Toborz 匈牙利 Hungary 0.46 (MR) 0.53 (MR) 0.48 (MR) 38.42±4.79
感病对照 Susceptible control
辐麦 63 Fumai 63 中国山东 Shandong, China — (S) — (S) — (S) 76.02±6.31
相对抗病指数中 R、MR和 S分别表示抗、中抗和感病。
R, MR, and S in the relative resistance index column indicate resistant, moderately resistant, and susceptible levels, respectively. DI:
disease index.
第 11期 刘 颖等: 小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析 1675


表 3 抗源材料不同基因组及同源群的遗传多样性
Table 3 Genetic diversity in different genomes and chromosomes in wheat accessions
多态性信息含量 Polymorphism information content 基因组/同源群
Genome/homologous
chromosome group
等位基因数
Number of alleles
基因多样性
Gene diversity 全部
Total
国内改良品种
Chinese improved variety
国内农家品种
Chinese landrace
国外引进品种
Alien variety
总体 Total 5.2 0.65 0.62 0.44 0.45 0.57
基因组 Genome
A 4.8 0.58 0.54 0.41 0.41 0.50
B 5.4 0.67 0.63 0.44 0.42 0.59
D 5.4 0.70 0.66 0.48 0.55 0.62
同源群 Homologous chromosome group
1 4.5 0.65 0.60 0.39 0.51 0.54
2 6.2 0.72 0.68 0.46 0.52 0.67
3 6.1 0.64 0.60 0.42 0.47 0.56
4 3.4 0.49 0.45 0.35 0.36 0.38
5 4.6 0.59 0.55 0.36 0.44 0.50
6 5.8 0.71 0.67 0.57 0.43 0.61
7 5.4 0.70 0.66 0.50 0.42 0.66

图 1 Xgwm334-7B和 Xwmc581-7B位点等位变异及频率
Fig. 1 Alleles at loci Xgwm334-7B and Xwmc581-7B and their frequencies

值达 0.68, 第 4同源群平均 PIC值最低, 为 0.45; 不
同地理来源品种 PIC 值比较结果显示, 国外引进品
种的遗传多样性较高, 农家品种次之, 国内改良品
种最低, 为 0.44。
标记的等位变异数目与其 PIC 值呈显著相关
(r = 0.78, P < 0.01), 但也有少数标记表现出明显的
选择倾向。例如, 位于 7B 染色体上的 Xwmc581 和
Xgwm344, 同样都具有 5个等位变异, Xwmc581各个
等位变异出现的频率较为一致, 而 Xgwm344位点中
130 bp 大小的等位变异出现的频率高达 65.6%, 远
高于其他变异(图 1)。这种现象出现的原因是某些等
位变异可能与农艺性状基因连锁, 致使其受到较强
的选择压而保留下来。
2.3 PCA分析
应用 NTSYS-pc Ver.2.10e软件对 32份抗源进行
PCA 分析, 构建二维聚类图(图 2, 前二维贡献率为
44.9%)。国内农家品种与国外引进品种、国内选育
品种相比呈现了宽广分布的特征, 表明其遗传背景
较为广泛且遗传多样性较为丰富。国内改良品种分
布于聚类图的右上方, 聚合较为紧密, 与国外引进
品种分化不明显, 说明国内外小麦改良品种的遗传
基础从总体上均逐渐趋向同质化。部分国外引进品
种和国内选育品种相互之间存在交叉现象, 表明二
者可能存在相同或相近的血缘关系。
2.4 聚类分析
3 2份抗源的遗传相似系数 ( G S )变异范围为
0.68~0.89。Ulka和Compair的遗传相似系数最大, 为
0.89, 说明这2个抗源的遗传背景非常相近, 其次是
兴育7号与 FHB143 (0.86)、剑子麦与小白头(0.85)。
遗传相似系数最小的组合是剑子麦与CI12633 (0.68),
1676 作 物 学 报 第 41卷



图 2 主成分分析(PCA)结果
Fig. 2 Representation of principal component analysis (PCA)
菱形代表国内改良品种, 方块代表国内农家品种, 三角代表国
外引进品种。
Rhombic symbols: Chinese improved varieties; square symbols:
Chinese landraces; triangle symbols: alien varieties.
其次是白朝玉与 Ulka (0.70)、关东 107 与 Compare
(0.70)。在育种时选择亲缘关系较远的抗源配置组合,
其后代的变异类型较多, 培育出纹枯病抗性品种的
可能性也会增大。
32 份小麦纹枯病抗源 SSR 聚类分析(图 3)结果
显示, 在GS为 0.75水平上可分为两大类, 第一类包
括 27个品种, 且以国内改良品种和国外引进品种为
主; 第二类包括 5个品种, 都是国内农家品种。国内
改良品种多数在 GS=0.80 处聚为一类, 而国外引进
品种 GS变异范围为 0.70~0.89, 遗传背景较为复杂。
2.5 抗性基因位点 SSR标记分析
利用与已报道的抗性 QTL紧密连锁的14个 SSR
标记对32个抗源进行等位变异分析, 其中10个抗性
QTL分别来源于抗性种质 AQ24788、ARz、Luke和
Niavt14, 另外2个抗性 QTL 则来源于感病种质苏

图 3 32个小麦纹枯病抗性品种 SSR标记遗传相似系数(GS)聚类图
Fig. 3 UPGMA dendrogram based on SSR genetic similarity of 32 wheat resistant varieties
第 11期 刘 颖等: 小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析 1677



1678 作 物 学 报 第 41卷


麦 3号。分析结果表明, 除位于 2BS、4AL、7BL和
7DS染色体上的抗性 QTL以外, 大部分已报道的抗
病 QTL在 32份小麦抗源中较少得到检测(表 4)。许
多抗源种质仅含有 1 个抗性 QTL, 如武农 148、陕
938、陕农 78、Coker983、Mason等, 而两年鉴定结
果为R的Tyalt中则没有检测到任何一个已报道的抗
病 QTL。另外, 某些抗病 QTL在不同地理来源的抗
源中分布也有所不同, 例如, 位于 2BS 染色体上的
QTL 在国外引进抗源中普遍存在, 而国内改良品种
和农家品种中则很少被检测到; 4AL 染色体上的抗
病QTL主要集中在国内改良品种和国内农家品种中,
19个国外引进品种中只检测到 4个。
3 讨论
Khlestkina 等[23]用 22 个 SSR 标记对 54 个西伯
利亚春小麦进行遗传多样性分析, 平均等位变异为
6.6, 变幅为 3~11。Peng 等[24]对来自俄罗斯的 53 个
抗蚜虫小麦品种和 18个感蚜虫小麦品种进行遗传多
样性分析, 以 81对 SSR引物共检测到 545个等位变
异, 平均等位变异数为 6.7。Liu等[25]利用 24对 SSR
引物对 30个小麦品种进行遗传多样性分析, 共检测
到等位变异数目为 115, 变幅范围在 2~9之间, 平均
等位变异数目为 4.6。本文利用覆盖全基因组的 59
个 SSR 分子标记对 32 份小麦抗性种质进行了遗传
多样性分析, 共检测到 308个等位变异, 平均为 5.2,
变幅为 2~13, 这与前人研究结果相似。在大部分六
倍体小麦中 B 基因组的多态性较高, 而在四倍体和
少数六倍体小麦中, A基因组的多态性高于 B、D基
因组[24]。32份纹枯病抗性种质的多态性分析结果与
前人研究结果略有不同, 等位基因数目表现为 A 基
因组最低(4.80), B和 D基因组等位变异数目差异较
小。PIC值以 A基因组的多样性最低, D基因组(0.66)
略高于 B基因组(0.63), 这可能是与本研究中 B基因
组上部分 SSR 标记表现出明显的选择倾向有关, 其
SSR标记的等位变异数目与 PIC的相关系数为 0.67,
低于 A基因组(0.87)和 D (0.72)基因组。
聚类分析和二维因子主成分结果都表明, 国内
农家品种具有广泛遗传背景, 国内引进品种和国内
选育品种遗传背景相对集中。国内改良品种、国内
农家品种和国外引进品种大多各自聚为一类, 说明
亚群的划分与地理分布相关。选用不同地理来源、
不同生态类型和亲缘关系远的抗纹枯病小麦材料作
为育种亲本, 其杂交后代变异类型更为丰富, 甚至
可能会出现超亲分离现象, 有利于纹枯病抗性品种
的选育。李斯深等[26]利用国外高抗纹枯病种质和当
地推广品种育成了山农 730216、山农 330645-1等抗
纹枯病种质 14份。蔡士宾等[6]利用国外抗纹枯病小
麦 ARz和 Niavt14为抗源, 以国内改良品种扬麦 158
为受体亲本, 通过复交组合, 聚合了抗病基因, 育成
了 02P12、02P315等兼抗纹枯病和赤霉病的新种质。
朱芳芳[13]在Niavt14中定位了 3个抗性QTL, 其
中 Xbarc126 与 7DS 染色体上的纹枯病抗性 QTL 紧
密连锁, 扩增片段大小为 112 bp, 32 份国内外小麦
抗源中有 12份能检测到 Xbarc126-112 带型 , 占
37.5%, 说明该等位基因在抗源中存在较为普遍, 可
以作为小麦纹枯病抗源的检测标记用于分子标记辅
助选择。与之类似的还有 Xwmc154-149, 在抗源中
的存在比例为 40.6%。蔡士宾等[6]用抗病种质 ARz
和扬麦 158 构建了重组自交系(RIL)在 7D 染色体上
定位了 2个抗性 QTL, 最高能解释 14.68%的表型变
异。参照 Genetic-physical图谱[21]与 Somers遗传图[22],
与这 2个抗性 QTL 紧密连锁的 Xwmc94、Xgdm67
和 Xbarc172均处在 7DL-5染色体区段内, 标记之间
的遗传距离也不超过 8 cM, 推测该染色体区段存在
主效抗性基因, 或者是 7DL 染色体上存在纹枯病抗
性基因簇。TAM-110和 CI12633拥有 Xgdm67-127、
Xbarc172-187 两个等位变异, 同抗性来源供体 ARz
带型一致, 表明这 2 个抗源都含有该抗性 QTL; 而
豫麦 18、红蚰子、Niavt 14等只含有 Xbarc172-187
等位基因, 出现这种情况的原因可能是染色体重组
事件的发生致使这些材料另一侧的等位基因产生变
化 , 表明这些抗源也有可能含有该纹枯病抗性
QTL[27]。
引自德国的小麦抗源 Tyalt, 其 3 年的平均病情
指数为 28.59, 抗性表现良好, 且没有检测到已知抗
性 QTL, 说明该抗源可能含有新的抗性基因。武农
148、陕 983、陕农 78、Coker983、H-Line、Mason、
Compair仅检测到 1个抗性QTL, 而这些品种对纹枯
病抗性都达到 R 或 MR 级, 因而不能排除它们还携
带未知的抗性 QTL, 因此需开发新的分子标记作进
一步检测, 以确定是否为新的抗源材料。
4 结论
在初步筛选的基础上, 经过3年田间接种鉴定,
获得32份对纹枯病抗性稳定的小麦种质, 其中18份
是国外引进品种, 而国内改良品种和农家品种分别
第 11期 刘 颖等: 小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析 1679


只有 8份和 6份。在 32份抗源材料中, 利用 SSR标
记检测部分已知的抗性 QTL, 其中 Xwmc154 和
Xbarc126频率分别为 40.6%和 35.7%。在 Tyalt中没
有检测到已知抗性 QTL, 在武农 148、陕 983、陕农
78、Coker983、H-line、Mason和 Compare中仅检测
到 1 个抗性 QTL, 这些材料有可能是携带未知抗性
QTL的新抗源。
References
[1] Lemańczyk G, Kwaśna H. Effects of sharp eyespot (Rhizoctonia
cerealis) on yield and grain quality of winter wheat. Eur J Plant
Pathol, 2013, 135: 187–200
[2] 张会云, 陈荣振, 冯国华, 刘东涛, 王静, 王晓军, 楼辰军, 张
凤. 中国小麦纹枯病的研究现状与展望. 麦类作物学报, 2007,
27: 1150–1153
Zhang H Y, Chen R Z, Feng G H, Liu D T, Wang J, Wang X J,
Lou C J, Zhang F. Research advances and prospect on wheat
sharp eyespot in China. J Triticeae Crops, 2007, 27: 1150–1153
(in Chinese with English abstract)
[3] Cromey M G, Butler R C, Munro C A, Shorter S C. Susceptibility
of New Zealand wheat cultivars to sharp eyespot. New Zeal Plant
Prot, 2005, 58: 268–272
[4] 蒋彦婕, 吴纪中, 蔡士宾, 朱芳芳, 张巧凤. 小麦抗纹枯病种
质资源的鉴定与评价. 麦类作物学报, 2013, 33: 589–594
Jiang Y J, Wu J Z, Cai S B, Zhu F F, Zhang Q F. Screening of
resistance to sharp eyespot in wheat germplasm. J Triticeae
Crops, 2013, 33: 589–594 (in Chinese with English abstract)
[5] Chen J, Li G H, Du Z Y, Quan W, Zhang H Y, Che M Z, Wang Z,
Zhang Z J. Mapping of QTL conferring resistance to sharp
eyespot (Rhizoctonia cerealis) in bread wheat at the adult plant
growth stage. Theor Appl Genet, 2013, 126: 2865–2878
[6] 蔡士宾, 任丽娟, 颜伟, 吴纪中, 陈怀谷, 吴小有, 张仙义. 小
麦抗纹枯病种质创新及 QTL定位的初步研究. 中国农业科学,
2006, 39: 928–934
Cai S B, Ren L J, Yan W, Wu J Z, Chen H G, Wu X Y, Zhang X Y.
Germplasm development and mapping of resistance to sharp
eyespot (Rhizoctonia cerealis) in wheat. Sci Agric Sin, 2006, 39:
928–934 (in Chinese with English abstract)
[7] 霍纳新. 小麦纹枯病、白粉病抗性 QTL 分析. 中国农业科学
院博士学位论文, 北京, 2002
Huo N X. QTL Analysis of Resistance to Disease Caused by
Rhizoctonia cerealis and Blumeris graminis. PhD Dissertation of
the Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, China,
2002 (in Chinese with English abstract)
[8] 任丽娟, 蔡士宾, 颋汤 , 吴纪中, 周淼平, 颜伟, 马鸿翔, 陆维
忠. 小麦纹枯病抗性 QTL 的 SSR 标记. 扬州大学学报, 2004,
25(4): 16–19
Ren L J, Cai S B, Tang T, Wu J Z, Zhou M P, Yan W, Ma H X, Lu
W Z. SSR marker linked resistance QTLs to sharp eyespot
(Rhizoctonia cerealis) in wheat. J Yangzhou Univ, 2004, 25(4):
16–19 (in Chinese with English abstract)
[9] 任丽娟, 张旭, 周淼平, 陆维忠, 马鸿翔. 小麦抗纹枯病和赤
霉病 QTL定位研究. 麦类作物学报, 2007, 27: 416–420
Ren L J, Zhang X, Zhou M P, Lu W Z, Ma H X. QTL analysis of
sharp eyespot (Rhizoctonia cerealis) and Fusarium head blight in
wheat. J Triticeae Crops, 2007, 27: 416–420 (in Chinese with
English abstract)
[10] 颋汤 , 任丽娟, 蔡士宾, 吴纪中, 陆维忠, 陈建民, 马鸿翔. 小
麦ARz抗纹枯病的QTL定位研究. 麦类作物学报, 2004, 24(4):
11–16
Tang T, Ren L J, Cai S B, Wu J Z, Lu W Z, Chen J M, Ma H X.
Study on QTL mapping of sharp eyespot resistance (Rhizoctonia
cerealis) in wheat ARz. J Triticeae Crops, 2004, 24(4): 11–16 (in
Chinese with English abstract)
[11] 张小村, 李斯深, 赵新华, 范玉顶, 李瑞军. 小麦纹枯病抗性
的 QTL 分析和抗病基因的分子标记. 植物遗传资源学报,
2005, 6: 276–279
Zhang X C, Li S S, Zhao X H, Fan Y D, Li R J. QTL and
molecular markers for resisitance gene of wheat sharp eyespot. J
Plant Genet Resour, 2005, 6: 276–279 (in Chinese with English
abstract)
[12] 张小村, 李斯深, 赵新华, 李瑞军. 15 个小麦重组自交系群体
抗纹枯病性的遗传分析. 麦类作物学报, 2004, 24(3): 13–16
Zhang X C, Li S S, Zhao X H, Li R J. Genetic analysis on
resistance to sharp eyespot by using fifteen populations of
recombinant inbred in wheat. J Triticeae Crops, 2004, 24(3):
13–16 (in Chinese with English abstract)
[13] 朱芳芳. Niavt14/徐麦 25 重组自交系群体小麦纹枯病抗性
QTL分析. 南京农业大学硕士学位论文, 江苏南京, 2011
Zhu F F. QTLs Mapping for Resistance to Sharp Eyespot by
Using a Recombinant Inbred Lines Population Derived from
the Cross between Niavt 14 and Xuzhou 25 in Wheat. MS
Thesis of Nanjing Agricultural University, Jiangsu, China,
2011 (in Chinese with English abstract)
[14] Huang Y D, Millet B P, Beaubien K A, Dahl S K, Steffenson
B J, Smith K P, Muehlbauer G J. Haplotype diversity and
population structure in cultivated and wild barely evaluated
for Fusarium head blight responses. Theor Appl Genet, 2013,
126: 619–636
[15] Ogbonnaya F C, Imtiaz M, DePauw R M. Haplotype diversity
of preharvest sprouting QTLs in wheat. Genome, 2007, 50:
107–118
[16] Sardouie-Nasab S, Mohammadi-Nejad G, Zebarjadi A. Hap-
lotype analysis of QTLs attributed to salinity tolerance in
wheat (Triticum aestivum). Mol Biol Rep, 2013, 40:
4661–4671
[17] Yu G T, Wang T, Anderson K M, Harris M O, Cai X W, Xu S S.
Evaluation and haplotype analysis of elite synthetic hexaploid
wheat lines for resistance to Hessian fly. Crop Sci, 2012, 52:
752–763
[18] 王裕中. 纹枯病及其抗性的研究. 见: 庄巧生. 杜振华主编.
中国小麦育种研究进展(1991–1995). 北京: 中国农业出版社,
1996. pp 266–274
Wang Y Z. Study on wheat sharp eyespot and its resistance. In:
Zhuang Q S, Du Z H, eds. Advance of Wheat Breeding in China.
Beijing: China Agriculture Press, 1996. pp 266–274 (in Chinese)
[19] 李洪连, 袁红霞 , 刁晓葛, 李锁平, 胡玉欣, 王守正 . 河南
小麦主要品种纹枯病抗性评价. 河南农业大学学报, 1998,
32(2): 107–111
Li H L, Yuan H X, Diao X G, Li S P, Hu Y X, Wang S Z.
1680 作 物 学 报 第 41卷


Evaluation on the resistance of major wheat varieties in Hernan
province to sharp eyespot. Acta Agric Univ Henanensis, 1998,
32(2): 107–111 (in Chinese with English abstract)
[20] Ma Z Q, Sorrells M E, Tanksley S D. RFLP markers linked to
powdery mildew resistance genes Pm1, Pm2, Pm3, and Pm4 in
wheat. Genome, 1994, 37: 871–875
[21] Sourdille P, Singh S, Cadalen T, Brown-Guedira G L, Gay G, Qi
L L, Gill B S, Dufour P, Murigneux A, Bernard M.
Microsatellite-based deletion bin system for the establishment of
genetic-physical map relationships in wheat (Triticum aestivum
L.). Funct Integr Genomics, 2004, 4: 12–25
[22] Somers D J, Isaac P, Edwards K. A high-density microsatellite
consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor
Appl Genet, 2004, 109: 1105–1114
[23] Khlestkna E K, Röder M S, Efremova T T, Börner A, Shumny
V K. The genetic diversity of old and modern Siberian varie-
ties of common spring wheat as determined by microsatellite
markers. Plant Breed, 2004, 123: 122–127
[24] Peng J H, Bai Y, Haley S D, Lapitan N L V. Microsatellite-
based molecular diversity of bread wheat germplasm and as-
sociation mapping of wheat resistance to Russia wheat aphid.
Genetica, 2009, 135: 95–122
[25] Liu J C, Liu L, Hou N, Zhang A M, Liu C G. Genetic diversity
of wheat gene pool of recurrent selection assessed by
microsatellite markers and morphological traits. Euphytica,
2007, 155: 249–258
[26] 李斯深, 王洪刚, 刘爱新, 李宪彬, 李安飞, 刘树兵. 小麦种
质抗纹枯病性的鉴定和遗传分析. 西北植物学报, 2001, 21:
1004–1008
Li S S, Wang H G, Liu A X, Li X B, Li A F, Liu S B.
Indentification and genetic analysis of resistance to sharp eyespot
(Rhizoctonia cerealis) in winter wheat germplasm. Acta Bot
Boreal-Occident Sin, 2001, 21: 1004–1008 (in Chinese with
English abstract)
[27] He X Y, Singh P K, Duveiller S, Schlang N, Dreisigacker S,
Singh R P. Identification and characterization of international
Fusarium head blight screening nurseries of wheat at
CIMMYT, Mexico. Eur J Plant Pathol, 2013, 136: 123–134

第 11期 刘 颖等: 小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点 SSR标记分析 1681


附表 供试材料及其抗性评价
Supplementary table Name and resistance grade of wheat germplasm used in this study
相对抗病指数 RRI 相对抗病指数 RRI 品种
Variety
来源
Origin 2010–2011 2011–2012 2013–2014
病情指数
DI
品种
Variety
来源
Origin 2010–2011 2011–2012 2013–2014
病情指数
DI
国内改良品种 Chinese improved variety
小偃 22 中国陕西 0.61 0.45 0.50 35.81±2.10 郑麦 7698 中国河南 0.55 0.28 0.58 40.02±6.95
武农 148 中国陕西 0.52 0.46 0.61 35.83±4.82 扬麦 15 中国江苏 0.57 0.38 0.43 40.33±2.34
陕 938 中国陕西 0.50 0.53 0.55 36.17±4.33 新麦 18 中国河南 0.55 0.43 0.39 40.41±0.51
兴育 7号 中国贵州 0.55 0.54 0.43 36.83±1.95 陕优 225 中国陕西 0.74 0.17 0.41 41.11±10.60
豫麦 18 中国河南 0.60 0.41 0.51 36.89±3.13 鄂麦 6号 中国湖北 0.67 0.12 0.54 41.32±11.17
陕农 78 中国陕西 0.52 0.44 0.57 37.45±4.37 贵农 10号 中国贵州 0.54 0.26 0.54 41.67±6.47
烟农 19 中国山东 0.48 0.45 0.46 40.80±2.84 陕 159 中国陕西 0.46 0.30 0.56 42.64±6.57
豫麦 16 中国河南 0.43 0.56 0.41 40.83±5.46 西安 8号 中国陕西 0.56 0.46 0.26 42.65±3.68
川 35050 中国四川 0.61 0.26 0.42 42.59±5.86 衡观 4422 中国河北 0.51 0.26 0.53 43.00±6.45
白免 3号 中国贵州 0.49 0.39 0.41 43.24±1.63 浙 908 中国浙江 0.49 0.42 0.36 43.49±1.02
绵阳 15 中国四川 0.67 0.32 0.60 35.33±7.13 扬麦 12 中国江苏 0.49 0.43 0.31 44.06±1.59
西农 9871 中国陕西 0.71 0.34 0.46 36.49±6.43 豫麦 48 中国河南 0.57 0.30 0.35 44.19±3.74
鲁麦 1号 中国山东 0.62 0.31 0.59 37.00±6.70 新麦 26 中国河南 0.61 0.17 0.37 45.45±7.66
丽麦 16 中国浙江 0.56 0.57 0.38 37.29±3.27 鲁麦 14 中国山东 0.59 0.24 0.32 45.56±5.49
陕 893 中国陕西 0.56 0.35 0.61 37.33±6.00 山农 19 中国山东 0.46 0.33 0.37 46.37±1.93
小偃 107 中国陕西 0.58 0.32 0.60 37.81±6.33 冀 5418 中国河北 0.46 0.38 0.28 47.12±1.06
陕 229 中国陕西 0.58 0.31 0.55 39.11±5.84 骊英 3号 中国江苏 0.49 0.19 0.39 48.57±5.36
宁麦 9号 中国江苏 0.65 0.38 0.38 39.25±4.06 百农 3217 中国河南 0.65 0.01 0.36 48.65±12.23
鲁麦 2号 中国山东 0.53 0.53 0.37 39.29±2.66 宁春 4号 中国宁夏 0.50 0.17 0.33 49.67±5.17
西农 88 中国陕西 0.58 0.32 0.52 39.30±5.02 川麦 32 中国四川 0.54 0.21 0.21 50.36±5.00
鲁麦 15 中国山东 0.71 0.23 0.45 39.39±8.90 鄂恩 1号 中国江苏 0.43 0.23 0.15 54.67±2.04
鲁麦 18 中国山东 0.61 0.49 0.30 39.43±4.03 丰优 5号 中国湖北 0.32 0.33 0.13 55.71±3.59
衡观 5229 中国河北 0.55 0.32 0.55 39.44±5.49 SN931 中国河南 0.14 0.05 0.50 59.41±13.19
国内农家品种 Chinese landrace
红蚰子 中国山东 0.66 0.63 0.58 28.34±0.78 临蒲早小麦 中国浙江 0.54 0.27 0.58 40.51±7.22
剑子麦 中国浙江 0.76 0.50 0.46 31.02±4.98 崇阳红麦 中国湖北 0.66 0.15 0.55 40.77±10.52
白朝玉 中国江苏 0.50 0.51 0.58 36.05±4.50 水里占 中国江苏 0.58 0.37 0.40 40.93±2.54
新疆小白冬 中国新疆 0.60 0.49 0.42 37.05±1.11 福清和尚麦 中国福建 0.59 0.32 0.42 41.47±3.93
小白头 中国江苏 0.48 0.45 0.55 38.55±4.57 江东门 中国江苏 0.54 0.35 0.43 41.99±2.68
矮粒多 中国江苏 0.57 0.41 0.48 38.67±2.33 紫秆子 中国江苏 0.50 0.36 0.27 46.47±1.52
蚰子麦 中国河北 0.68 0.61 0.22 36.28±8.19 淮阴大白粒 中国江苏 0.52 0.09 0.31 51.78±7.20
菜籽黄 中国上海 0.72 0.45 0.33 36.56±6.12 温州红和尚 中国浙江 0.33 0.17 0.11 59.62±0.38
白火麦 中国河南 0.57 0.54 0.33 38.70±3.59
国外引进品种 Alien variety
Niavt 14 法国 0.60 0.63 0.53 30.76±2.05 XZ5-5 美国 0.53 0.57 0.45 36.68±3.13
ARz 墨西哥 0.63 0.54 0.43 34.77±1.78 Compair 英国 0.55 0.46 0.54 36.74±2.85
FHB143 美国 0.76 0.64 0.56 25.63±2.45 Amigo 美国 0.46 0.65 0.43 37.01±6.43
关东 107 日本 0.69 0.60 0.61 27.63±0.82 Lambert 美国 0.57 0.49 0.44 37.73±0.37
Tyalt 德国 0.73 0.50 0.62 28.59±3.73 Toborz 匈牙利 0.46 0.53 0.48 38.42±4.79
Coker 983 美国 0.74 0.46 0.57 30.13±4.78 Oasis 美国 0.65 0.38 0.58 34.98±5.21
Ulka 前苏联 0.70 0.50 0.58 30.16±2.95 Freedom 英国 0.65 0.39 0.48 36.64±3.87
Niavt 30 法国 0.65 0.60 0.51 30.96±1.18 Compton 美国 0.65 0.22 0.53 39.62±8.29
TAM-110 美国 0.58 0.72 0.45 31.21±5.61 Eloilede 美国 0.64 0.38 0.33 40.51±4.49
H-Line 美国 0.66 0.45 0.59 32.34±3.89 Elkhart 美国 0.51 0.53 0.33 40.99±3.53
Mason 德国 0.59 0.57 0.46 34.22±1.66 Australia 德国 0.41 0.59 0.24 44.44±7.22
CI12633 美国 0.55 0.56 0.52 34.56±2.72 Minn.36-53 美国 0.49 0.14 0.51 46.83±8.36
Jagger 澳大利亚 0.53 0.54 0.52 35.61±3.12
感病对照 Susceptible control
辐麦 63 中国山东 0.00 0 0 76.02±6.31