全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(8): 11831190 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划 (863计划 )项目 (2012AA101105)和引进国际先进农业科学技术计划 (948计划 )国际合作项目
(2013-S19)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 孔令让, E-mail: lkong@sdau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: 15715481634@163.com **同等贡献(Contributed equality to this work)
Received(收稿日期): 2015-01-28; Accepted(接受日期): 2015-05-04; Published online(网络出版日期): 2015-06-03.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150603.0901.013.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01183
普通小麦 DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择
将其转移
管昌英** 郭 军** 薛凤博 张广旭 王宏伟 李安飞 孔令让*
作物生物学国家重点实验室 / 山东农业大学农学院, 山东泰安 271018
摘 要: 普通小麦品系 DH155对白粉病菌表现高抗。为明确 DH155所携带抗白粉病基因的遗传方式及与抗病基因连
锁 SSR 标记, 利用 DH155与高感小麦品系 SN2890杂交获得的 F2和 F2:3群体进行接种鉴定和遗传分析, 发现 DH155
对白粉菌菌株 E09的抗性受1对显性基因控制, 暂命名为 MlDH155。BSA和分子标记分析结果显示, MlDH155与 SSR
标记 Xcfd81和 Xcfd18连锁。利用已发表的中国春和粗山羊草 D基因组序列开发新标记, 进一步将 MlDH155定位于标
记 XsdauK525和 XsdauK527之间, 其遗传距离分别为0.2 cM和0.8 cM。将 DH155与感白粉病优良品系 HB133-4和旱
10杂交, 在 F2~F4代, 结合优良农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗白粉病鉴定, 获得3个高抗白粉病且农艺性状优
异的株系(SDAU2100、SDAU2101和 SDAU2102)。利用14个白粉菌菌株对 DH155进行苗期接种鉴定表明, DH155对
13个菌株表现抗病反应型。这些菌株对 DH155的毒力谱与已知抗白粉病基因 Pm2相似, 但 DH155对 Bg78-3和 Bg44-5
菌株的反应型与携带 Pm2的 Ulka/8*Cc不同。结合本试验结果和 Pm2基因的相关报道, 推测 MlDH155可能是 Pm2或
其等位基因。
关键词: 小麦; DH155; 白粉病; 抗病基因; 分子标记
Molecular Mapping of Powdery Mildew Resistance Gene MlDH155 in Hexap-
loid Wheat DH155 and Its Transfer by Marker Assisted Selection
GUAN Chang-Ying**, GUO Jun**, XUE Feng-Bo, ZHANG Guang-Xu, WANG Hong-Wei, LI An-Fei, and
KONG Ling-Rang*
State Key Laboratory of Crop Biology / Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China
Abstract: Hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) line DH155 is highly resistant to wheat powdery mildew caused by Blumeria
graminis f. sp. tritici (Bgt). To identify the Bgt resistance gene(s) in DH155, we developed an F2 population and its derived F2:3
families by crossing the resistant line DH155 with the susceptible line SN2890. The segregation ratios indicated that the seedling
resistance to Bgt E09 in DH155 was controlled by a single dominant gene, which was tentatively designated MlDH155. By bulked
segregation analysis, two codominant SSR markers, Xcfd81 and Xcfd18, were identified to be linked to MlDH155. To identify the
closely linked markers to the targeted gene, we developed five new molecular markers based on the published D genome se-
quences of Chinese Spring and Aegilops tauschii, which permitted mapping of MlDH155 within an interval of 1.0 cM, flanked by
XsdauK525 and XsdauK527. The Pm resistant line DH155 was crossed with two elite wheat lines (HB133-4 and Han 10) but sus-
ceptible to powdery mildew. Subsequently, two powdery mildew resistant lines with the genetic background of HB133-4 and one
resistant line with Han 10 background were developed by genotypic and phenotypic selection, which were designated by the name
of SDAU2100, SDAU2101 and SDAU2102, respectively. Among the 14 Bgt isolates tested at the seedling stage, DH155 was
resistant to 13 and susceptible to 1 isolates. The virulence pattern of these Bgt isolates on DH155 was similar to that of the known
powdery mildew resistance gene Pm2, but the reactions of DH155 to two Bgt isolates differed from those of Ulka/8*Cc carrying
Pm2. Compared to previous studies about Pm2, MlDH155 was most likely to be either the same as or an allele of Pm2.
Keywords: Triticum aestivum; DH155; Powdery mildew; Resistance gene; Molecular marker
1184 作 物 学 报 第 41卷


由禾本科布氏白粉菌小麦专化型 [Blumeria
graminis (DC.) E. O. Speer f. sp. tritici, Bgt]引起的小
麦白粉病, 是世界小麦产区的主要病害之一[1]。目前,
白粉病是我国北部冬麦区和黄淮海冬麦区最重要的
小麦病害, 在西南和长江中下游麦区, 是仅次于条
锈病或赤霉病的第二大病害[2]。小麦白粉病大流行,
不仅造成严重的产量损失, 而且还会严重降低小麦
的加工品质和烘烤品质[3-4]。实践证明, 利用优良抗
源培育抗病新品种是防治小麦白粉病最安全、经济
和有效的方法[5-6]。因此, 研究、挖掘和利用抗白粉
病基因资源, 以拓宽抗性抗源多样化, 具有非常重
要的理论和生产意义。迄今, 已在小麦基因组46个
位点上发现70多个抗白粉病基因或等位基因, 然而
随着白粉病流行菌种的不断变化和病菌毒力的提高,
很多抗病基因的抗性逐渐丧失[7-8]。例如, 来源于黑
麦1RS的小麦抗白粉病基因Pm8曾经在20世纪70年
代至80年代中期广泛用于育种, 但到80年代中期以
后对该基因的毒力菌株频率迅速上升, 使其抗性在
全国各地迅速丧失[9]。另外, 一些品种或品系携带某
些抗性基因但农艺性状较差, 不适合直接做育种亲
本, 如Pm12、Pm16和Pm20 [10]。因此, 继续发掘优异
新抗源, 培育抗白粉病新品种具有十分重要的意义。
DH155是国家小麦改良中心泰安分中心保存的小
麦遗传材料, 系谱为济麦 19/鲁麦 21 [11]。本实验室经
过多年的种植鉴定表明, DH155 无论在苗期还是成株
期都对白粉病表现高抗, 农艺性状良好, 并用作抗源
进行抗病品种的选育。本研究主要是对 DH155苗期抗
E09 基因进行遗传分析, 利用 SSR 分子标记技术对其
抗病基因进行遗传定位, 并利用已发表的中国春和粗
山羊草D基因组序列开发与抗病基因紧密连锁的 SSR
标记, 构建出紧密的连锁图谱; 同时, 利用紧密连锁
标记将抗白粉病基因 MlDH155 辅助导入优良小麦品
系中, 为今后开展抗性育种提供分子和材料基础。
1 材料与方法
1.1 植物材料
高抗白粉病小麦品系 DH155, 高感白粉病小麦
品系山农 2890 (SN2890)均系本实验室保存。以抗白
粉病小麦品系 DH155为父本, 以高感白粉病小麦品
系 SN2890 为母本, 配制杂交组合。其杂种 F1自交
得到 F2, F2单株自交得到 143株 F2:3家系, 对 F1、F2
和 F2:3 进行抗病性鉴定, 以高感普通小麦品种辉县
红及农艺性状优良但感白粉病的品系 HB133-4和旱
10 为感病对照材料。Ulka/8*Cc 和 Tabasco 分别为
Pm2和 Pm46的载体品种[12-13]。
1.2 白粉病抗性鉴定
将抗病亲本 DH155、感病亲本 SN2890、感病对
照辉县红及抗、感双亲后代(每一个 F2:3 家系选 20
个 F3单株)均匀种在花盆里, 放在光照培养箱内, 生
长条件控制为白天 21℃, 18 h; 夜间温度 19℃, 6 h,
湿度 100%, 光照 40 µmol m–2 s–1。用普通小麦辉县
红扩繁白粉病菌种, 待鉴定材料于一叶一心期用抖
拂法接种白粉菌菌株 E09 (由中国农业科学院作物
科学研究所李洪杰研究员提供)。为保证接种充分,
重复多次接种。接种后 9~14 d (即感病亲本和感病对
照材料充分发病后), 观察记录表型。采用 6 级分类
方法[14]逐棵鉴定单株抗病性, 其中抗病等级 0~2 型
归为抗病类型, 3~4型归为感病类型。根据 F2:3家系
表型来验证 F2基因型, 根据 F1和 F2代中的抗感分离
比例推断抗病基因数目和遗传类型。
1.3 抗感池(CBA)的构建及分子标记检测
采用CTAB法提取小麦基因组DNA[15]。结合F2:3
家系表型鉴定结果, 分别选取F2代10个纯合抗病单
株的DNA和10个纯合感病单株的DNA并等量混合
成抗病池 (BR)和感病池 (BS)。用集群分离分析法
(BSA)检测抗病基因与标记的连锁程度。
根据已经筛选到的与抗病基因连锁的标记
Xcfd81序列(http://wheat.pw.usda.gov/cmap/), 与中国
春[16]和粗山羊草D基因组序列[17]比对, 选择同源性
大于96%的scaffold序列。通过SSR Hunter 1.3软件寻
找序列中的SSR, 并用Primer Premier 5.0设计引物。
所开发引物均由生工生物工程(上海)有限公司合成。
SSR-PCR体系为15 μL, 包含2×Taq MasterMix
7.5 μL, Primer-F 1.25 μL, Primer-R 1.25 μL, 去离子
水3.0 μL, 基因组DNA 2.0 μL (50 ng μL–1)。DNA扩
增程序为94℃预变性5 min, 94℃变性30 s, 50~60℃
退火30 s (根据引物设置), 72℃延伸30 s, 32个循环;
最后72℃延伸10 min。将扩增产物在8%的聚丙烯酰
胺非变性凝胶上电泳2.5 h, 银染显影后用Alpha In-
notech V.1.2型凝胶成像系统照相观察并统计带型。
1.4 遗传图谱构建
结合F2分离群体的表型进行连锁分析构建遗传
图谱。用JoinMap 4.0计算分子标记与抗病基因之间
的重组率 , 用Kosambi[18]算法将重组率转换成遗传
距离, LOD值为3.0[19], 最大连锁交换率为0.5, 采用
Mapchart作图。
第 8期 管昌英等: 普通小麦 DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移 1185


1.5 分子标记辅助转移抗白粉病基因 MlDH155
为了改良普通小麦品系HB133-4和旱10对白粉
病的抗性, 加快抗病基因MlDH155在育种中的利用,
本研究配置了2个杂交组合HB133-4 × DH155和旱
10×DH155, F1自交得F2, 在F2~F4代, 结合分子标记
辅助选择和优异农艺性状选择, 选择纯合稳定的优
异株型, 并对其进行苗期抗病性鉴定, 表型鉴定方
法同1.2节, 分子标记鉴定方法同1.3节。
2 结果与分析
2.1 抗白粉病鉴定与遗传分析
抗病亲本 DH155 对白粉菌菌株 E09 表现免疫,
感病亲本 SN2890 高感 E09。以抗病材料 DH155 为
父本, 感病材料 SN2890为母本杂交得到 F1, F1自交
得到 F2, 在培养箱内用 E09接种 F1和 F2单株进行抗
病性鉴定。F1单株对白粉菌病菌 E09全部表现免疫;
在 143 株 F2群体中出现抗感分离, 其中有 110 株表
现抗病, 33 株表现感病, 经 χ2检验抗感分离比符合
孟德尔单显性基因的分离比 3∶1; 在 143 个 F2:3家
系中, 纯合抗病单株 35株, 分离单株 73株, 纯合感
病单株 35株, 其分离比符合 1∶2∶1 (表 1)。这表明
DH155 苗期抗 E09 基因受 1 对显性基因控制, 暂时
将该抗白粉病基因命名为 MlDH155。
2.2 DH155抗白粉病基因的 SSR标记检测
选用均匀分布在小麦基因组DNA上的412对小
麦SSR引物 , 共获得95对在抗病亲本DH155和感病
亲本SN2890之间呈现多态性的引物。利用抗、感混
合池筛选在亲本之间有多态性的95对引物, 发现位
于小麦5D染色体短臂上的标记Xcfd81和Xcfd18均能
够在抗病池和感病池扩增出稳定的多态性片段。进
一步将Xcfd81和Xcfd18在10株纯合抗病和10株纯合
感病的小群体上验证, 显示, Xcfd81和Xcfd18均与目
标基因MlDH155连锁。然后, 将Xcfd81和Xcfd18在F2
分离群体进行连锁分析 , 发现这 2个标记都与
MlDH155连锁 , 且Xcfd81和Xcfd18与抗MlDH155的
遗传距离分别为2.0 cM和36.5 cM。Xcfd81和Xcfd18
均为共显性标记, 二者在F2代分离群体中分离比均
符合1∶2∶1 (表2)。由于SSR标记Xcfd81和Xcfd18都
位于 5D染色体短臂上 , 因此 , 将抗白粉病基因
MlDH155定位在小麦5D染色体的短臂上。

表 1 DH155与 SN2890及其 F2和 F2:3家系对白粉菌菌株 E09的抗性遗传分析
Table 1 Reactions to Blumeria graminis f. sp. tritici isolate E09 in the parents DH155 and SN2890 and their F2 and F2:3 progenies
群体
Population
总株数/家系数
Total plants/lines
抗病
Resistant
感病
Susceptible
期望比例
Expected ratio
χ2 P
DH155 (P1) 15 15 0
SN2890 (P2) 15 0 15
(P1 × P2) F1 12 12 0
(P1 × P2) F2 143 110 33 3:1 0.282 0.595
(P1 × P2) F2:3 143 35+73 35 1:2:1 0.063 0.969
143个 F2单株经 F3家系检测, 纯合抗病 35株, 纯合感病 35株, 分离 73株。χ2(0.05,1) = 3.84; χ2(0.05,2) = 5.99。
The resistance of 143 F2 individuals was tested using their F3 lines including 35 homozygous resistant, 35 homozygous susceptible, and
73 segregating individuals. χ2(0.05,1) = 3.84; χ2(0.05,2) = 5.99.

表 2 SSR标记在 DH155×SN2890 F2群体分离情况及其与 MlDH155的遗传距离
Table 2 Segregation ratio of SSR markers linked to powdery mildew resistance gene MlDH155 in F2 population derived from
DH155 × SN2890
带型 Banding pattern 标记
Marker A H B
χ2 与 MlDH155的遗传距离
Genetic distance to MlDH155 (cM)
Xcfd18 36 70 37 0.077 36.5
Xcfd81 33 74 36 0.301 2.0
Xsdau519 # 31 — 112 0.841 3.3
Xsdau522 33 74 36 0.301 1.0
Xsdau525 # 108 — 35 0.021 0.2
Xsdau527 34 74 35 0.189 0.8
Xsdau528 33 78 32 1.196 1.9
#表示显性标记, 其他为共显性标记; 各标记均检测 143个 F2单株; A、B带型分别表示与亲本 DH155和 SN2890相同, H带型表
示杂合带型。χ2(0.05,1) = 3.84; χ2(0.05,2) = 5.99。
# indicates dominant markers and others are codominant markers. A total of 143 F2 individuals were tested for each marker. Parental
banding patterns and their hybrid were marked with A (DH155), B (SN2890), and H, respectively. χ2(0.05,1) = 3.84; χ2(0.05,2) = 5.99.
1186 作 物 学 报 第 41卷


2.3 抗白粉病基因 MlDH155连锁 SSR标记的开
发
为了构建抗白粉病基因 MlDH155 更紧密的遗
传连锁图谱, 从 GrainGenes 2.0 (http://wheat.pw.usda.
gov/cmap/)获得Xcfd81序列, 并用其与中国春(http://
plants.ensembl.org/Multi/enasearch)和粗山羊草 D 基
因组 (http://ensembl.gramene.org/Aegilopstauschii/Info/
Index)序列进行 blastn搜索, 从中选择同源性 96%以
上的 scaffold 序列设计 SSR 引物。在抗、感亲本和
抗、感混合池间筛选新开发分子标记的多态性。结
果发现, 标记 XsdauK519、XsdauK522、XsdauK525、
XsdauK527 和 XsdauK528 在抗病亲本和感病亲本及
抗病池和感病池间均能扩增出明显的多态性 DNA
片段(表 2、表 3 和图 1)。经 F2分离群体验证, 这 5
个标记均与抗病基因 MlDH155存在紧密连锁关系。
其中, XsdauK525 为显性标记, 位于 MlDH155 的近
端粒侧 , 与 MlDH155 的遗传距离仅为 0.2 cM;
XsdauK527为共显性标记, 位于 MlDH155近着丝粒
侧, 与 MlDH155的遗传距离为 0.8 cM。最终, 将抗
病基因MlDH155定位在显性标记XsdauK525和共显
性标记 XsdauK527之间, 其遗传距离分别为 0.2 cM
和 0.8 cM (表 2和图 2)。

表 3 新开发 5DS染色体的 SSR引物序列
Table 3 Primer sequences of SSR markers on chromosome 5DS developed in this study
标记
Marker
基因组序列
Genomic sequence
引物序列
Sequence of primers (5→3)
SSR特征序列
SSR motif
退火温度
Tm (℃)
XsdauK519 scaffold113176 F: AATTCGATCAGATGAAGGACTAGCT
R: GCCGCTGAGGTTTGTTTGC
(CT)n 58
XsdauK522 scaffold113176 F: CCCCAAGAAGGCTGCGAATA
R: AGCACGCCCAACCCTCCTA
(TG)n 58
XsdauK525 scaff_2757920 F: GCCGAACCCTTTATAGTCAA
R: GAACCACAAGAGATAGTTGAGAGAG
(CTT)n 55
XsdauK527 scaff_2757920 F: AAGAAGGCTGCGAATAATACGAC
R: AAGAAATAAAAACCCAACGACACC
(TA)n 55
XsdauK528 scaff_2748075 F: GAGATGAAAACCTCTAGCCACG
R: TTTAGGAGGCTTTGGAGTGC
(GT)n 58

图 1 XsdauK519和 XsdauK528扩增结果
Fig. 1 PCR profile of XsdauK519 and XsdauK528
A: XsdauK519; B: XsdauK528。M: 50 bp ladder; 1: DH155; 2: SN2890; 3: 抗病池; 4: 感病池; 5~9: 纯合抗病单株(A带型);
10~14: 纯合感病单株(B带型); 15~19: 杂合抗病单株(H带型); 20: SDAU2100; 21: SDAU2101; 22: SDAU2102; 23: 旱 10;
24: HB133-4。
A: XsdauK519; B: XsdauK528; M: 50 bp ladder; 1: DH155; 2: SN2890; 3: resistant bulk; 4: susceptible bulk; 5–9: homozygous resistant
plants with band A; 10–14: homozygous susceptible plants with band B; 15–19: heterozygous resistant plants with band H; 20: SDAU2100;
21: SDAU2101; 22: SDAU2102; 23: Han 10; 24: HB133-4.
第 8期 管昌英等: 普通小麦 DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移 1187



图 2 抗白粉病基因 MlDH155和 5DS上的其他抗白粉病基因的分子标记连锁图谱比较
Fig. 2 Linkage map of MlDH155 and its comparison with the known Pm genes on chromosome 5DS

2.4 DH155 对不同白粉病菌小种菌株抗性及其
与 Pm2和 Pm46基因的抗性比较
苗期活体鉴定结果表示 , DH155 对 14 个菌种
中的 13个菌种表现抗病(反应型 0或 1), 仅对来自
河南新乡的 Bg78-3 菌株表现中感 (反应型 3)。
Ulka/8*Cc (Pm2)仅对来自山东沾化的 Bg44-5菌株
表现感病 , 而 Tabasco (Pm46)除有 2个菌种反应型
无法确定外 , 其余反应型均与 Ulka/8*Cc (Pm2)相
似。DH155 和 Ulka/8*Cc (Pm2)相比 , 对 Bg78-3
和 Bg44-5菌株反应型不同 , DH155对 Bg78-3感病 ,
对 Bg44-5表现抗病 , 而 Ulka/8*Cc (Pm2)则正好相
反(表 4)。

表 4 DH155 (MlDH155)与对照 Ulka/8*Cc (Pm2)、Tabasco (Pm46)对白粉菌菌株的反应型的苗期鉴定
Table 4 Reaction patterns to Blumeria graminis f. sp. tritici isolates between DH155 (MlDH155) and control genotypes Ulka/8*Cc
(Pm2) and Tabasco (Pm46) using seedling test
菌株
Isolate
来源
Source
DH155
MlDH155
Ulka/8*Cc
(Pm2)
Tabasco
(Pm46)
E03 北京 Beijing 0 0 0
E16 北京 Beijing 0 0 0
Bg74-3 河北涿州 Zhuozhou, Hebei 0 0 0
Bg69-1 河北磁县 Cixian, Hebei 0 0 0
Bg69-3 河北磁县 Cixian, Hebei 0 0 0
Bg68-2 北京 Beijing 0 0 0
Bg75-2 河南浚县 Xunxian, Henan 0 0 0
Bg81-2 山东平邑 Pingyi, Shandong 0 0 0
Bg89-1 四川温江 Wenjiang, Sichuan 0 0 ND
Bg77-3 河南西华 Xihua, Henan 0 0 ND
Bg78-1 河南新乡 Xinxiang, Henan 0 0 0
Bg78-2 河南新乡 Xinxiang, Henan 0 1 0
Bg78-3 河南新乡 Xinxiang, Henan 3 0 0
Bg44-5 山东沾化 Zhanhua, Shandong 1 3 3
鉴定结果由中国农业科学院作物科学研究所李洪杰研究员提供。ND: 不确定。
Resistance identification results were provided by Prof. Li Hongjie in the Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural
Sciences; ND: not determined.
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2.5 抗白粉病基因 MlDH155 的分子标记辅助选
择育种
以感白粉病普通小麦品系HB133-4和旱 10作为
母本, 分别与 DH155 杂交, 结合农艺性状和分子标
记辅助选择, 从 F2~F4后代中获得 3个农艺性状优良
的稳定株系。其中 SDAU2100 和 SDAU2101 来自
HB133-4  DH155, SDAU2102来自旱 10  DH155。
从这 3个纯系中分别随机挑选 60个单株, 在一叶一
心期用 E09 接种鉴定, 结果显示, 这 3 个纯系均对
E09表现高抗(表 5)。这表明在本研究中所开发的标
记可以有效用于抗病基因 MlDH155 的分子标记辅
助育种, 大大缩短了育种进程。另外, 主要农艺性状
鉴定发现, 3个后代品系均在千粒重方面显著优于亲
本 HB133-4和旱 10。本研究培育的抗白粉病新品系
SDAU2100、SDAU2101 和 SDAU2102 可作为培育
抗病小麦品种的有效抗源。

表 5 选育出的抗白粉病株系主要性状表现
Table 5 Main characteristics of the powdery mildew resistance lines selected in this study
品系
Line
株高
Plant height (cm)
千粒重
Thousand-kernel weight (g)
白粉病抗性分级
Powdery mildew resistance classification
SDAU2100 74 e 50.8 b 0
SDAU2101 83 a 49.8 c 0
SDAU2102 76 c 53.2 a 0
HB133-4 76 c 43.9 d 4
旱 10 Han 10 75 d 43.5 d 4
DH155 82 b 44.8 d 0
株高或千粒重数据后不同字母表示品系间差异显著(P < 0.05)。
Different letters after values of plant height or thousand-kernel weight indicate significant difference among lines at P < 0.05.

3 讨论
经过多年接种鉴定, DH155对白粉病流行菌株
均表现高抗 , 并且农艺性状良好 , 适应性广 , 是一
个很好的抗病育种的抗源。因此, 对其抗病基因进
行定位, 开发紧密连锁的分子标记, 并通过分子标
记辅助选择实现对其抗病基因遗传转移是十分必要
的。目前 , 发现在5D染色体上的抗白粉病基因有
Pm34[20]、Pm35[21]、Pm-M53[22]、Pm2[23-25]、Pm46[13]、
PmLX66[26]和PmX3986-2[27]等。其中, Pm34、Pm35和
Pm-M53均被定位在5D染色体的长臂上, 与其紧密连锁
的标记分别为Xbarc177、Xcfd26和Xwmc289 [20-22], 所以
MlDH155应该是不同于Pm34、Pm35和Pm-M53的抗
白粉病基因(图2)。
来自德国普通小麦 Tabasco 的抗白粉病基因
Pm46 被定位在 Xgwm205 和 Xcfd81 两个标记之间,
其遗传距离分别为 17.6 cM和 3.1 cM, 且通过等位
点测验证明与 Pm2 不是同一基因[12]。PmLX66 和
PmX3986-2 均来自我国普通小麦品种或品系, 且都
位于 5D 染色体的短臂, 并都被报道可能与 Pm2 是
等位基因[26-27]。来源于粗山羊草的 Pm2 最初是由
Pugsley和 Carter从德国小麦Ulka中发现的, 并将其
定位在 5D 染色体的短臂上[23-24], 前人对其进行了
大量研究。Qiu 等[25]利用中国春与 CI14118 (含有
Pm2)衍生的 814个 F2分离群体进行 SSR分析, 发现
Xcfd81、Xgwm190和 Xcfd18均与目标基因连锁, 与
目的基因的遗传距离分别为 2.0、34.2和 44.2 cM。
而我们发现 SSR标记 Xcfd81和 Xcfd18与 MlDH155
连锁, 其遗传距离分别为 2.0 cM和 36.5 cM, 与 Qiu
等[25]定位的结果相似, 且 Xcfd81能在DH155中扩增
出与携带 Pm2 材料大小相近的片段。此外, 通过多
菌株抗性鉴定表明, DH155 与 Ulka/8*Cc(Pm2)对用
于分小种鉴定的其中的 11个菌株抗性相似, 仅对
Bg78-3 和 Bg44-5 两个菌株反应型不同。MlDH155
与 Pm2 基因对不同白粉菌菌株反应型的差异, 可
能是由于不同的遗传背景造成的。因此, 我们推测
DH155携带的抗白粉病基因可能与 Pm2位于同一个
基因座, MlDH155可能与 Pm2是一个基因或者是等
位基因(图 2), 需要通过等位点测验进一步确定。
曾报道的小麦抗白粉病基因很多, 但其中有的
已被证实是等位基因。例如, Pm18和Pm22被证实均为
Pm1的等位基因, 因而又被命名为Pm1c和Pm1e [28-29]。
目前发现 , Pm1共有5个等位基因 (Pm1a至Pm1e),
Pm3有10个等位基因(Pm3a至Pm3j), Pm4有4个等位
基因 (Pm4a至Pm4d), Pm5有5个等位基因 (Pm5a至
Pm5e)[30-31]。本研究从DH155中发现一个苗期抗白粉
第 8期 管昌英等: 普通小麦 DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移 1189


病基因位点, 对其进行了遗传定位, 并将其命名为
MlDH155。该抗白粉病基因与 PmLX66、 Pm2、
PmX3986-2和Pm46都位于5D染色体短臂, 且遗传距
离较近, 它们可能为等位基因或紧密连锁基因。
本研究利用抗白粉病品系DH155与农艺性状优
良但感白粉病的品系HB133-4和旱10杂交 , 在杂交
后代中结合农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗
白粉病鉴定 , 获得3个农艺性状优良且抗白粉病的
稳定优良株系 (SDAU2100、 SDAU2101和 SDAU-
2102), 目前正在对这3个品系进行产量潜力比较试
验。这些结果进一步验证了我们所开发的与抗白粉
病基因MlDH155紧密连锁的分子标记可以用于小麦
抗白粉病分子标记辅助育种。
4 结论
普通小麦品系 DH155苗期对白粉病病菌 E09表
现高抗 , 且对 E09 菌种的抗性受 1 对显性基因
MlDH155 控制。该基因被初步定位在小麦 5D 染色
体的短臂上 , 其双侧邻近标记为 XsdauK525 和
XsdauK527, 遗传距离仅为 0.2 cM 和 0.8 cM, 可用
于分子标记辅助选择。分子作图及多菌株抗谱分析
表明, MlDH155很可能是 Pm2或其等位基因。
References
[1] 庄巧生. 中国小麦品种改良及系谱分析. 北京: 中国农业出版
社, 2003
Zhuang Q S. Wheat Improvement and Pedigree Analysis in China.
Beijing: China Agriculture Press, 2003 (in Chinese)
[2] 何中虎, 兰彩霞, 陈新民, 邹裕春, 庄巧生, 夏先春. 小麦条
锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望. 中国农业科学, 2011,
44: 2193–2215
He Z H, Lan C X, Chen X M, Zou Y C, Zhuang Q S, Xia X C.
Progress and perspective in research of adult-plant resistance to
stripe rust and powdery mildew in wheat. Sci Agric Sin, 2011, 44:
2193–2215 (in Chinese with English abstract)
[3] Everts K L, Leath S, Finney P L. Impact of powdery mildew on
milling and baking quality of soft red winter wheat. Plant Dis,
2001, 85: 423–429
[4] Conner R L, Kuzyk A D, Su H. Impact of powdery mildew on the
yield of soft white spring wheat cultivars. Can J Plant Sci, 2003,
83: 725–728
[5] Huang X Q, Röder M S. Molecular mapping of powdery mildew
resistance genes in wheat: a review. Euphytica, 2004, 137:
203–223
[6] Huang X Q, Hsam S L K, Zeller F J, Wenzel G, Mohler V. Mo-
lecular mapping of the wheat powdery mildew resistance gene
Pm24 and marker validation for molecular breeding. Theor Appl
Genet, 2000, 101: 407–414
[7] McIntosh R A, Dubcovsky J, Rogers W J, Morris C, Appels R,
Xia X C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2013–2014.
(http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/suppl
ement2013.pdf)
[8] Xiao M G, Song F J, Jiao J F, Wang X M, Xu H X, Li H J. Identi-
fication of the gene Pm47 on chromosome 7BS conferring resis-
tance to powdery mildew in the Chinese wheat landrace Hongy-
anglazi. Theor Appl Genet, 2013, 126: 1397–1403
[9] 周阳, 何中虎, 张改生, 夏兰琴, 陈新民, 高永超, 井赵斌, 于
广军. 1BL/1RS 易位系在我国小麦育种中的应用. 作物学报,
2004, 30: 531–535
Zhou Y, He Z H, Zhang G S, Xia L Q, Chen X M, Gao Y C, Jing
Z B, Yu G J. Utilization of 1BL/1RS translocation in wheat
breeding in China. Acta Agron Sin, 2004, 30: 531–535 (in Chi-
nese with English abstract)
[10] Hsam S, Zeller F, Bélanger R, Bushnell W, Dik A, Carver T.
Breeding for powdery mildew resistance in common wheat
(Triticum aestivum L.). In: Bélanger R R, Bushnell W R, Dik A J,
Carver T L W eds., The Powdery Mildews: a Comprehensive
Treatise, St. Paul, MN, USA, 2002. pp 219–238
[11] 韩利明, 张勇, 彭惠茹, 乔文臣, 何明琦, 王洪刚, 曲延英, 刘
春来, 何中虎. 从产量和品质性状的变化分析北方冬麦区小
麦品种抗热性. 作物学报, 2010, 36: 1538–1546
Han L M, Zhang Y, Peng H R, Qiao W C, He M Q, Wang H G,
Qu Y Y, Liu C L, He Z H. Analysis of heat resistance for cultivars
from north China winter wheat region by yield and quality traits.
Acta Agron Sin, 2010, 36: 1538–1546 (in Chinese with English
abstract)
[12] Briggle L W. Near-isogenic lines of wheat with genes for re-
sistance to Erysiphe graminis f. sp. tritici. Crop Sci, 1969, 9:
70–72
[13] Gao H D, Zhu F F, Jiang Y J, Wu J Z, Yan W, Zhang Q F, Jacobi
A, Cai S B. Genetic analysis and molecular mapping of a new
powdery mildew resistant gene Pm46 in common wheat. Theor
Appl Genet, 2012, 125: 967–973
[14] 盛宝钦. 用反应型记载小麦苗期白粉病. 植物保护, 1988, (1):
49
Sheng B Q. Scoring powdery mildew with infection type at wheat
seedling stage. Plant Prot, 1988, (1): 49 (in Chinese)
[15] Kong L R, Cambron S E, Ohm H W. Hessian fly resistance genes
H16 and H17 are mapped to a resistance gene cluster in the distal
region of chromosome 1AS in wheat. Mol Breed, 2008, 21:
183–194
[16] The International Wheat Genome Sequencing Consortium
(IWGSC). A chromosome-based draft sequence of the hexaploid
bread wheat (Triticum aestivum) genome. Science, 2014, 345, doi:
10.1126/science.1251788
[17] Jia J, Zhao S, Kong X, Li Y, Zhao G, He W, Appels R, Pfeifer M,
Tao Y, Zhang X, Jing R, Zhang C, Ma Y, Gao L, Gao C, Spannagl
M, Mayer K, Li D, Pan S, Zheng F, Hu Q, Xia X, Li J, Liang Q,
Chen J, Wicker T, Gou C, Kuang H, He G, Luo Y, Keller B, Xia
Q, Lu P, Wang J, Zou H, Zhang R, Xu J, Gao J, Middleton C,
Quan Z, Liu G, Wang J, International Wheat Genome Sequencing
Consortium, Yang H, Liu X, He Z, Mao L, Wang J. Aegilops
tauschii draft genome sequence reveals a gene repertoire for
wheat adaptation. Nature, 2013, 496: 91–95
[18] Kosambi D D. The estimation of map distance from recombina-
1190 作 物 学 报 第 41卷


tion values. Ann Eugen, 1944, 12: 172–175
[19] Lincoln S, Daly M, Lander E. Constructing genetic maps with
Mapmaker/ EXP3.0. White head Institute Techn Rep, 1992
[20] Miranda L M, Murphy J P, Marshall D, Leath S. Pm34: a new
powdery mildew resistance gene transferred from Aegilops
tauschii Coss. to common wheat (Triticum aestivum L.). Theor
Appl Genet, 2006, 113: 1497–1504
[21] Miranda L M, Murphy J P, Marshall D, Cowger C, Leath S.
Chromosomal location of Pm35, a novel Aegilops tauschii de-
rived powdery mildew resistance gene introgressed into common
wheat (Triticum aestivum L.). Theor Appl Genet, 2007, 114:
1451–1456
[22] Li T, Zhang Z Y, Hu Y K, Duan X Y, Xin Z Y. Identification and
molecular mapping of a resistance gene to powdery mildew from
the synthetic wheat line M53. J Appl Genet, 2011, 52: 137–143
[23] Pugsley A T, Carter M V. The resistance of twelve varieties of
Triticum vulgare to Erysiphe graminis tritici. Aust J Biol Sci,
1953, 6: 335–346
[24] McIntosh R A, Baker E P. Cytogenetical studies in wheat: IV.
Chromosome location and linkage studies involving the Pm2 lo-
cus for powdery mildew resistance. Euphytica, 1970, 19: 71–77
[25] Qiu Y C, Sun X L, Zhou R H, Kong X Y, Zhang S S, Jia J Z.
Identification of microsatellite markers linked to powdery mildew
resistance gene Pm2 in wheat. Cereal Res Commun, 2006, 34:
1267–1273
[26] Huang J, Zhao Z H, Song F J, Wang X M, Xu H X, Huang Y, An
D G, Li H J. Molecular detection of a gene effective against
powdery mildew in the wheat cultivar Liangxing 66. Mol Breed,
2012, 30: 1737–1745
[27] Ma P, Xu H, Luo Q, Qie Y, Zhou Y, Xu Y, Han H, Li L, An D.
Inheritance and genetic mapping of a gene for seedling resistance
to powdery mildew in wheat line X3986-2. Euphytica, 2014, 200:
149–157
[28] Hsam S, Huang X, Ernst F, Hartl L, Zeller F. Chromosomal loca-
tion of genes for resistance to powdery mildew in common wheat
(Triticum aestivum L. em Thell.): 5. Alleles at the Pm1 locus.
Theor Appl Genet, 1998, 96: 1129–1134
[29] Singrun C H, Hsam S, Hartl L, Zeller F, Mohler V. Powdery mil-
dew resistance gene Pm22 in cultivar Virest is a member of the
complex Pm1 locus in common wheat (Triticum aestivum L. em
Thell.). Theor Appl Genet, 2003, 106: 1420–1424
[30] Schmolke M, Mohler V, Hartl L, Zeller F J, Hsam S. A new
powdery mildew resistance allele at the Pm4 wheat locus trans-
ferred from einkorn (Triticum monococcum). Mol Breed, 2012, 29:
449–456
[31] 张海泉. 小麦抗白粉病分子育种研究进展. 中国生态农业学
报, 2008, 16: 1060–1066
Zhang H Q. Research advances in molecular breeding of
powdery mildew resistance of wheat. Chin J Eco-Agric, 2008,
16: 1060–1066 (in Chinese with English abstract)