全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(5): 761767 http://www.chinacrops.org/zwxb/
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(2006AA100102, 2006AA10Z1E9, 2006AA10Z1C4, 2006BAD01A02), 国家杰出青年科学基金项目
(30425039), 北京市自然科学基金项目(6061003), 教育部长江学者和创新团队发展计划项目, 高等学校学科创新引智计划项目(111-2-03)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 刘志勇，E-mail: zhiyongliu@cau.edu.cn
** 现通讯地址: Department of Plant Soil Sciences, Oklahoma State University, Stillwater, OK 74078, USA
Received(收稿日期): 2008-12-04; Accepted(接受日期): 2009-02-17.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00761
来自野生二粒小麦 IW3和 IW10的两个抗白粉病基因的鉴定及 SSR标
记定位
李根桥 房体麟** 张宏涛 解超杰 杨作民 孙其信 刘志勇*
中国农业大学植物遗传育种系 / 农业生物技术国家重点实验室 / 农业部作物基因组学与遗传改良重点开放实验室 / 北京市作物遗
传改良重点实验室 / 教育部作物杂种优势研究与利用重点实验室, 北京 100193
摘 要: 野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)是小麦抗病育种的重要资源库之一。来自以色列 Mount Hermon的野生
二粒小麦材料 IW3 和 IW10对我国小麦白粉病菌生理小种 E09表现高抗。对硬粒小麦 Langdon与 IW3和 IW10两个
杂交组合 F2分离群体和 F3家系的遗传分析表明, IW3 和 IW10 对小麦白粉菌 E09 的抗性均受显性单基因控制, 暂被
命名为 MlIW3和 MlIW10。采用 BSA法和 SSR标记分析, 筛选到与抗白粉病基因 MlIW3和 MlIW10连锁的 5个 SSR
标记, 这两个基因均位于 Xbarc84和 Xwmc326之间, 顺序为 Xbarc84–4.6 cM–MlIW3–1.6 cM–Xwmc326和 Xbarc84–6.6
cM–MlIW10–0.6 cM–Xwmc326。根据 SSR分子标记的遗传图谱和在中国春的缺体-四体、双端体和缺失系的定位结果,
这两个抗白粉病基因被定位在 3BL染色体的末端。根据 MlIW3和 MlIW10的来源和分子标记定位结果, 推断这两个
基因可能是小麦抗白粉病基因 Pm41或其等位基因或位于同一个基因簇中。
关键词: 野生二粒小麦; 抗白粉病基因; SSR标记
Identification and SSR Mapping of Two Powdery Mildew Resistance Genes in
Wild Emmer (Triticum dicoccoides) Accessions IW3 and IW10
LI Gen-Qiao, FANG Ti-Lin**, ZHANG Hong-Tao, XIE Chao-Jie, YANG Zuo-Min, SUN Qi-Xin, and LIU Zhi-Yong*
Department of Plant Genetics & Breeding, China Agricultural University / State Key Laboratory for Agrobiotechnology / Key Laboratory of Crop
Genomics and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture / Beijing Key Laboratory of Crop Genetic Improvement / Key Laboratory of Crop He-
terosis Research & Utilization, Ministry of Education, Beijing 100193, China
Abstract: Powdery mildew, caused by Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), is a major wheat disease in the world. Deployment of
resistant varieties is considered the most economical and effective way for controlling the disease. Wild emmer is one of the im-
portant genetic resources for wheat disease resistance genes. Two wild emmer accessions, IW3 and IW10, collected from Mount
Hermon, Israel, are highly resistant to prevailing Bgt isolate E09. Genetic analyses of the F2 populations and F3 progenies derived
from the crosses between Triticum durum cultivar Langdon and IW3 or IW10 indicated that each accession possessed a single
dominant gene, temporarily designated MlIW3 and MlIW10, respectively, conferred resistance to Bgt isolate E09. Bulked segre-
gant analysis (BSA) and SSR mapping revealed that both MlIW3 and MlIW10 were flanked by SSR markers Xbarc84 and
Xwmc326 with genetic distances of Xbarc84–4.6 cM–MlIW3–1.6 cM–Xwmc326 and Xbarc84–6.6 cM–MlIW10–0.6 cM–
Xwmc326. Both MlIW3 and MlIW10 were physically mapped on the distal bin of chromosome 3BL using Chinese Spring nul-
lisomic-tetrasomic, ditelisomic, and deletion lines. According to the collecting geographic sites of IW3 and IW10 in Israel and the
SSR mapping data, MlIW3 and MlIW10 appear to be the same or allelic to wild emmer derived powdery mildew resistance gene
Pm41 or in the same cluster with it.
Keywords: Wild emmer; Powdery mildew resistance genes; SSR marker
小麦白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)是世
界小麦生产的主要病害之一, 主要在冷凉高湿地区
暴发, 造成严重损失[1]。小麦白粉病广泛分布于我国
各小麦主要产区, 以四川、云南、贵州、河南、山
762 作 物 学 报 第 35卷
东发生最为普遍, 近年在东北、华北、西北有加重
趋势。1990 年, 小麦白粉病大流行造成全国小麦损
失 14 亿千克[2]。近年来, 每年的危害面积都在 600
万公顷以上(http://www.agri.gov.cn)。选育抗病品种
是防治小麦白粉病最为经济有效和安全的手段[3]。
不断发掘小麦抗白粉病基因, 并应用于育种实践对
小麦抗病品种的培育具有重要意义。目前 , 已经
正式命名的小麦抗白粉病基因分布在 43个位点上
(Pm1~Pm43)[4](McIntosh R A, 个人交流)。其中 Pm1、
Pm3、Pm4、Pm5和 Pm8位点上含有多个等位基因。
目前对我国各麦区小麦白粉病菌优势小种具有抗性
的主效基因主要为 Pm4、Pm12、Pm13、Pm16、Pm20
和 Pm21等[5]。由于普通小麦抗病基因资源多样性较
低, 外缘和近缘种属优异基因的发掘将极大地丰富
普通小麦的抗病基因资源。野生二粒小麦(Triticum
dicoccoides, AABB, 2n = 4x = 28)是普通小麦的野生
四倍体祖先, 与普通小麦杂交比较容易, 杂种后代
与普通小麦回交的结实率较高, 而且对小麦白粉病具
有良好的抗性, 是小麦抗病育种的重要基因资源[6-7]。
目前, 已经发现多个来自野生二粒小麦的抗白粉病
基因并定位在不同的染色体上。如位于 4A染色体上
的 Pm16[8], 2BS 染色体上的 Pm26[9], 5BS 上的
Pm30[10], 5BL上的 Pm36[11], 3BL上的 Pm41[12], 2BS
上的 Pm42[13], 2BL 上的 MLZec1[14]和 7AL 上的
MlIW72[15]等。
近年来, 分子标记技术的发展和利用为小麦抗
病基因的研究提供了极大的便利。育种工作者利用
分子标记技术可以摆脱对表型抗性的依赖, 方便准
确地鉴定、发掘、定位不同的抗病基因, 从而丰富
小麦的抗病资源。通过建立与抗病基因紧密连锁的
分子标记, 进行分子标记辅助选择和抗源累加, 可
以大大提高育种效率和抗病性的持久性。SSR 标记
具有随机分布于小麦基因组, 等位性变异较多, 多
数是共显性标记等特点, 在小麦基因定位和遗传作
图方面有着广泛的用途。至今, 已开发几千个小麦
SSR 标记(http://wheat.pw.usda.gov), 并构建多个小
麦基因组的遗传图谱, 为小麦新基因的发掘提供了
强有力的工具。已经通过 SSR标记定位的小麦抗白
粉病基因有 Pm1e、Pm3g、Pm3h、Pm3j、Pm4a、Pm5e、
Pm12、 Pm27、 Pm30、 Pm31、 Pm33、 Pm35、
Pm37~Pm43[4]等(McIntosh R A, 个人交流)。
中国农业大学引进了采自以色列 16 个不同地区
的 152 份野生二粒小麦材料, 苗期对我国白粉病表
现良好的抗性[6]。本研究拟通过对 IW3 和 IW10 的
白粉病抗性遗传分析, 利用 SSR 标记对其抗性基因
进行染色体定位和物理定位, 为将其抗白粉病基因
向普通小麦转移提供分子标记辅助选择的工具。
1 材料与方法
1.1 材料
野生二粒小麦材料 IW3 和 IW10 来源于以色列
的Mount Hermon地区, 对小麦白粉菌 E09小种表现
高抗[11]。硬粒小麦(T. durum)品种 Langdon为高度感
病的材料。用 Langdon分别与抗病材料 IW3和 IW10
组配杂交组合, F1代自交获得 F2种子, 构建 F2代分
离群体及其 F3代衍生系, 进行白粉病抗性鉴定和遗
传图谱的构建。中国春缺体-四体、双端体系和缺失
系材料由美国堪萨斯州立大学小麦遗传资源中心
Raupp 和 Gill 博士惠赠。小麦白粉菌 E09 小种为北
京地区流行的生理小种, 由中国农业科学院植物保
护研究所段霞瑜研究员提供。
1.2 抗病性鉴定
利用 E09 小种分别对亲本 IW3、 IW10 和
Langdon及其 F1代、F2代分离群体和 F3代衍生系进
行苗期接种抗病性鉴定。待鉴定的材料生长至一叶
一心期时, 将繁菌盆置于待鉴定幼苗培养盘的四周,
通过自然传播和人工拂掸等方法进行接种。接种后
15 d, 当对照感病品种薛早充分发病时进行抗病性
鉴定和记载。采用苗期反应型 6级分级标准鉴定, 即
0、0;、1、2、3、4; 0~2级为抗病, 3~4级为感病[16]。
1.3 基因组 DNA的提取和抗、感池的构建
采用 Sharp 等[17]的 CTAB 法提取小麦基因组
DNA, 略有改进。根据 F3家系的鉴定结果, 从 F2代
抗感分离群体中随机选取 10 株纯合抗病株和 10 株
纯合感病株的 DNA, 等量混合建立抗病池(BR)和感
病池(BS), 以抗病和感病池为模板进行 PCR 扩增,
寻找抗感池之间有多态性的引物, 进一步将多态性
引物在 F2代分离群体中分析验证, 检测 SSR标记与
抗病基因的连锁程度。
1.4 SSR分析
小麦 SSR引物选自 Röder等[18]开发的 WMS引
物, Pestsova等[19]报道的GDM引物, Eujayl等[20]发表
的 EST-SSR 引物(DuPw系列), 及 http://wheat.pw.
usda.gov上公布的 CFD、CFA和 BARC系列引物等。
首先从合成的引物中选取随机分布在每一条染色体
上的 100 对引物, 用于多态性标记的初步筛选。待
第 5期 李根桥等: 来自野生二粒小麦 IW3和 IW10的两个抗白粉病基因的鉴定及 SSR标记定位 763
确定抗病基因所在染色体位置后, 再选取位于其所
在基因组区域的其他 SSR标记进一步筛选多态性。
PCR 在 Applied Biosystems GeneAmp PCR
System 9700上进行, 参照Röder等[18]的参数和程序,
略有改动。反应体积为 10 L, 含 10×buffer 1 L, 15
mmol L1 MgCl2 1 L, 2 mmol L1 dNTP 1 L, 20 ng
L1引物 1 L, 1 U Taq酶, 去离子水 4 L, 20 ng L1
基因组 DNA 2 L。扩增程序为 94℃变性 4 min ; 94℃
变性 45 s, 50~60℃(根据引物的退火温度)复性 45 s,
72℃延伸 1.5 min, 40个循环; 72℃延伸 10 min。PCR
产物保存于 4℃。扩增产物经 8%非变性聚丙烯酰胺
凝胶电泳, 硝酸银染色后进行带型统计或扫描记录。
1.5 数据分析
用 χ2测验对 F2代群体抗感分离比例进行适合性
检验。根据 F3家系的鉴定结果将 F2分离群体各单株
划分为纯合抗病, 杂合抗病和纯合感病 3 种类型,
用 Mapmaker 3.0b对 SSR扩增带型数据进行标记与
抗白粉病基因的连锁性分析[21]。用 Kosambi函数计
算遗传距离(cM), 将阈值设为 LOD = 3.0, 最大连锁
交换频率为 0.5。
1.6 抗白粉基因及其连锁的多态性标记染色体
物理定位
多态性标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失
系 DNA 上进行扩增, 根据带型的缺失与否, 再结合
Sourdille 等[22]报道的小麦微卫星标记缺失系物理定
位结果确定基因的染色体位置。
2 结果与分析
2.1 抗病性鉴定与遗传分析
野生二粒小麦 IW3、IW10及 F1杂种 Langdon/IW3
和 Langdon/IW10 均表现高抗白粉病, 而硬粒小麦
Langdon表现高度感病(表 1)。94株来自 Langdon/IW3
组合的 F2代群体苗期鉴定结果表明, 64株表现抗病
(IT：0~2), 30株表现感病(IT：3~4)。经 χ2检验, 符
合 3∶1的分离比例(χ2 = 2.3, χ20.05, 1 = 3.8)。F3家系
中, 来自 F2代的 64 株抗病株中, 有 19 个 F3代家系
表现纯合抗病, 45 个 F3代家系出现抗感分离, 而 F2
代 30 株感病株的 F3 代家系均表现感病, 符合 1∶
2∶1的分离比例(χ2 = 2.7, χ20.05, 2 = 5.99)(表 1)。结合
F1、F2和 F3代的鉴定结果, 野生二粒小麦 IW3对 E09
的抗性受 1对显性基因控制, 暂定名为 MlIW3。
Langdon/IW10 组合 F2代群体的 83 株抗病性鉴
定结果表明, 65株表现抗病, 18株表现感病。分离比
例符合 3∶1(表 1)。F3代家系中, F2代的 65 株抗病
单株中有 25 个 F3家系表现纯合抗病, 40 个 F3代家
系出现抗感分离, 而 18株感病单株的 F3代家系全表
现纯合感病。分离比例符合 1∶2∶1 (χ2 = 1.3, χ20.05, 2
= 5.99)(表 1)。结合 F1、F2和 F3代的鉴定结果, 野生
二粒小麦 IW10对 E09的抗性受显性单基因控制, 暂
定名为 MlIW10。
2.2 抗白粉病基因MlIW3和MlIW10的分子标记
定位
从已经发表的 SSR遗传图谱中选取分布在整个
小麦基因组的 100 对 SSR 引物, 分别在供试亲本和
抗感池之间扩增。结果发现位于 3BL 的 SSR 标记
Xbarc77 在 2 个杂交组合的亲本和抗感池之间都有
多态性, 分别在 10 株纯合抗病和 10 株纯合感病小
群体上验证, 发现 Xbarc77与MlIW3和MlIW10均有
连锁关系。选取其他位于 3BL染色体上的 SSR标记
进行检测, 发现 Xbarc84、Xwmc326、Xwmc687 和
Xwmc236 均有多态性。分别将这 5 个 SSR 引物在
表 1 IW3、IW10和 Langdon及其 F2、F3分离群体对小麦白粉菌 E09小种的反应
Table 1 Reaction of IW3, IW10, Langdon and their F2 population, F3 progenies to powdery mildew isolate E09
亲本或组合
Parent or cross
总株数
Total
plants
F2 F2:3
R r Ratio χ2 RR Rr rr Ratio χ2
IW3 30 30
IW10 30 30
Langdon 30 30
F1 (Langdon/IW3) 30
F1 (Langdon/IW10) 30
Langdon/IW3 94 64 30 3:1 2.3 19 45 30 1:2:1 2.7
Langdon/IW10 83 65 18 3:1 0.5 25 40 18 1:2:1 1.3
χ2 0.05,1=3.84; χ2 0.05,2=5.99。R: 抗病株; r: 感病株; RR：纯合抗病家系; Rr：抗感杂合家系; rr：纯合感病家系。
R: resistant plants; r: susceptible plants; RR: homozygous resistant progenies; Rr: heterozygous resistant and susceptible progenies; rr:
homozygous susceptible progenies.
764 作 物 学 报 第 35卷
Langdon/IW3 和 Langdon/IW10 的 F2群体上进行检
测, 发现均与 MlIW3和 MlIW10具有连锁关系。SSR
标记 Xwmc326在 Langdon/IW3 F2分离群体部分单株
上的扩增结果如图 1。
图 1 多态性 SSR标记 Xwmc326在 Langdon/IW3 F2分离群体
部分单株上的 PCR扩增结果
Fig. 1 Polymorphic DNA fragments detected by SSR marker
Xwmc326 in plants of Langdon/IW3 F2 segregating population
M: 100 bp DNA ladder; 1: IW3; 2: Langdon; 3~6: 纯合抗病单株;
7~10: 杂合抗病单株; 11~14: 纯合感病单株。
M: 100 bp DNA ladder; 1: IW3; 2: Langdon; 3–6: homozygous
resistant plants; 7–10: heterozygous resistant plants; 11–14: homo-
zygous susceptible plants.
分析多态性 SSR引物在两个分离群体上的扩增
结果, 显示 Xbarc84、Xwmc326、Xwmc687和 Xbarc77
为共显性标记, 而 Xwmc236 为显性标记, 这些标记
在 F2代群体上的分离均符合 1∶2∶1 或 3∶1 的孟
德尔遗传(表 2和表 3)。利用 Mapmaker 3.0b的两点
测验对这 5 个 SSR 标记和抗白粉病基因 MlIW3 和
MlIW10分别进行分析, 发现这 5个 SSR标记位点均
与抗白粉病基因 MlIW3 和 MlIW10 紧密连锁, 连锁
距离在 0.6~19.6 cM之间(表 2和表 3)。通过多点测
验程序, 分别构建了 5个 SSR标记位点与 MlIW3和
MlIW10 基因连锁图谱。MlIW3 和 MlIW10 均位于
Xbarc84和 Xwmc326之间(图 2-A和 2-B)。这 5个 SSR
标记均被定位于 3BL染色体臂(http://wheat.pw.usda.
gov), 因此, 抗白粉病基因MlIW3和 MlIW10也被定
位于 3BL染色体臂上。
2.3 MlIW3和 MlIW10的染色体物理定位
利用 SSR 标记 Xbarc84 和 Xbarc77 在中国春缺
体-四体、双端体和缺失系上进行验证。Xbarc84 在
中国春、N3A-T3B、N3A-T3D、Dt3AL和 Dt3BL都
有相应的扩增条带, 而在 N3B-T3A、N3B-T3D、
D3BL-2、D3BL-7 上都没有相应的扩增条带(图 3),
说明 Xbarc84位于 3BL末端 D3BL-7(0.63~1.00)区段
表 2 SSR标记在 Langdon/IW3组合 F2代群体的分离及与 MlIW3基因的遗传距离
Table 2 Segregation ratios and linkageship to MlIW3 of SSR markers in Langdon/IW3 F2 population
引物
Maker
总株数
Total plants
A(D) H B 期望比
Expected ratio(A:H:B)
χ2 与 MlIW3遗传距离
Linkage to MlIW3 (cM)
Xbarc84 94 17 47 30 1:2:1 3.6 4.6
MlIW3 94 19 45 30 1:2:1 2.7 —
Xwmc326 94 18 46 30 1:2:1 3.1 1.6
Xwmc687 94 18 45 31 1:2:1 3.7 2.2
Xbarc77 94 19 44 31 1:2:1 3.4 4.5
Xwmc236 a) 94 65 29 3:1 1.7 14.9
A(D): IW3具有相同带型的株数; B: 与 Langdon具有相同带型的株数; H: 杂合带型株数。χ2 0.05,1 = 3.84; χ20.05,2 = 5.99。a) 显性标
记, 期望比为 D:B。
A(D): homozygous for the allele from IW3; B: homozygous for the allele from Langdon; H: heterozygous. χ2 0.05,1 = 3.84; χ2 0.05,2 = 5.99.
a) Dominant marker, and the expected ratio is shown as D:B.
表 3 SSR标记在 Langdon/IW10组合 F2代群体分离情况及与基因 MlIW10的遗传距离
Table 3 Segregation ratios and linkageship to MlIW10 of SSR markers in Langdon/IW10 F2 population
引物
Maker
总株数
Total plants
A(D) H B 期望比
Expected ratio (A:H:B)
χ2 与 MlIW10遗传距离
Linkage to MlIW10 (cM)
Xbarc84 83 27 38 18 1:2:1 2.1 6.6
MlIW10 83 25 40 18 1:2:1 1.3 —
Xwmc326 83 25 41 17 1:2:1 1.6 0.6
Xwmc687 83 25 42 16 1:2:1 2.0 1.2
Xbarc77 83 26 40 17 1:2:1 2.1 5.2
Xwmc236 a) 83 65 18 3:1 0.5 19.6
A(D): IW10具有相同带型的株数; B: 与 Langdon具有相同带型的株数; H: 杂合带型株数。χ2 0.05,1 = 3.84; χ20.05,2 = 5.99。a) 显性
标记, 期望比为 D:B。
A(D): homozygous for the allele from IW10; B: homozygous for the allele from Langdon; H: heterozygous. χ2 0.05,1 = 3.84; χ2 0.05,2 =
5.99. a) Dominant marker, and the expected ratio is shown as D:B.
第 5期 李根桥等: 来自野生二粒小麦 IW3和 IW10的两个抗白粉病基因的鉴定及 SSR标记定位 765
图 2 抗白粉病基因 MlIW3和 MlIW10分子标记连锁图谱和物理图谱
Fig. 2 Linage maps and physical bin map of MlIW3 and MlIW10 with their linked markers
图谱的右侧是标记, 图谱的左侧为两标记之间的遗传距离(cM)。
Locus names are indicated on the right side of the map. Kosambi map distances (cM) are shown on the left side.
图 3 SSR标记 Xbarc84在中国春及其缺体四体系、双端体和位
于 3BL上的缺失系的扩增结果
Fig. 3 Amplification pattern of Xbarc84 in Chinese Spring
homoeologous group 3 nulli-tetrasomics, ditelosomics and
chromosome 3BL deletion lines
M: 100 bp DNA ladder; 1: N3A-T3B; 2: N3A-T3D; 3: N3B-T3A;
4: N3B-T3D; 5: Dt3AL; 6: Dt3BL; 7: 3BL-2; 8: 3BL-7; 9: CS.
(图 2-C)。同样 Xbarc77 也被定位于这个区段上(图
2-C)。由于 MlIW3 和 MlIW10 均位于 Xbarc84 和
Xbarc77 之间 , 由此可将抗白粉病基因 MlIW3 和
MlIW10定位于 3BL的末端 Bin 0.63~1.00染色体区
间(图 2)。
3 讨论
3.1 MlIW3和MlIW10基因的抗病性及其分子标记
野生二粒小麦是小麦遗传改良重要基因资源 ,
蕴含丰富的抗白粉病基因[23-25]。解超杰等[6]鉴定发
现, 来源于以色列的野生二粒小麦对我国白粉病菌
优势生理小种 E09具有优良的抗性。其中来自Mount
Hermon 的 IW3 和 IW10 不但高抗小麦白粉菌 E09
小种, 同时对小麦条锈菌 CY29、CY31 和 CY32 小
种都具有高抗性。本研究通过遗传和分子标记连锁
分析, 发现 IW3 和 IW10 对小麦白粉菌 E09 小种的
抗性分别受显性单基因控制, 分别暂命名为 MlIW3
和 MlIW10。
利用BSA方法和SSR标记技术, 筛选出与MlIW3
和MlIW10基因紧密连锁的 SSR标记, 其中, 距两个
基因较近的标记 Xwmc326分别与 MlIW3和 MlIW10
的遗传距离为 1.6 cM和 0.6 cM, 这些标记可以作为
MlIW3 和 MlIW10 从野生二粒小麦向普通小麦转移
及其以后的分子标记辅助选择育种的标记。
3.2 MlIW3和MlIW10与已知抗白粉病基因的关系
根据缺失系物理定位结果, 结合 Sourdille 等[22]
发表的小麦微卫星标记缺失系物理定位结果, 可确
定 MlIW3和 MlIW10位于染色体 3BL的末端。这两
个基因的供体材料 IW3 和 IW10 均是采自以色列
Mount Hermon地区的野生二粒小麦, 可能具有较近
的地理距离和亲缘关系。与抗病基因连锁的 5对 SSR
引物在 IW3 和 IW10 上的扩增产物没有差异, 说明
这两个亲本在该染色体区域可能具有很小的遗传差
异或相似的遗传构成。这两个基因距最近的 SSR标
记的关系分别是：Xbarc84–4.6 cM–MlIW3–1.6 cM–
Xwmc326和Xbarc84–6.6 cM–MlIW10–0.6 cM–Xwmc326,
不同作图群体遗传背景的差异可能导致分子标记与
两个基因之间的遗传距离略微不同。推测这两个基
因很可能是同一个基因或者是等位基因。目前, 位
于 3B 染色体上的抗白粉病基因有 Pm13 和 Pm41。
Pm13 来源于高大山羊草[26], 定位在 T3BL.3BS-3S1
上 [27], 与标记 Xcdo-460-3BS 连锁。故 MlIW3 和
MlIW10 这 2 个基因不同于 Pm13。来源于野生二粒
小麦的 Pm41 基因与 MlIW3 和 MlIW10 均来自于
Mount Hermon 地区 , 也位于 3BL 末端 , 也位于
Xbarc84和 Xwmc326之间, 遗传距离分别是 3.7 cM
和 2.0 cM[12]。运用 5个连锁的 SSR标记在 IW2、IW3
766 作 物 学 报 第 35卷
和 IW10上的检测发现具有相同的带型, 表明这 3个
野生二粒小麦材料间具有较小的遗传差异。因此 ,
MlIW3和MlIW10很可能是与 Pm41相同的抗白粉病
基因或等位基因, 或者位于同一个基因簇中。
在已经报道的抗白粉病基因中 , 有 Pm16[8]、
Pm26[9]、Pm30[10]、Pm36[11]、Pm41[12]、Pm42[13]、
MLZec1[14]、MlIW72[15]和 PmAs864 [28]等 9个基因位
点来源于野生二粒小麦, 分别位于 4A、2BS、5BS、
5BL、3BL、2BS、2BL、7AL 和 5BL 染色体上, 其
中 Pm26和 Pm42是隐性基因位点。Pm16、Pm26、
Pm30、Pm41、Pm42 和 MlZec1 已经转移到普通小
麦遗传背景中, Pm36 和 MlIW72已经导入硬粒小麦
遗传背景中。Chen 等[29]通过分子标记定位将 Pm16
重新定位到 5BS上, 与 SSR标记 Xgwm159连锁, 推
断 Pm16与 Pm30可能是同一个基因。但多小种鉴定
结果表明, Pm16抗所有 21个白粉病菌生理小种, 而
Pm30 抗其中的 17 个生理小种[18], 说明 Pm16 和
Pm30拟或是同一基因座位的不同等位基因, 或者是
紧密连锁抗病基因簇中的不同成员, 又或者是 Pm16
载体品种 Brigand中还含有其他的抗白粉病基因。目
前, 这些来源于野生二粒小麦的抗白粉病基因部分
已导入农艺性状优良的小麦品种, 如 Pm16/3*北京
837[29]、Pm30/6*郑麦 9023、Pm30/6*郑 98、Pm30/8*
京冬 8号、Pm30/8*京 411、Pm41/4*87-1、Pm42/3*87-
1 等(中国农业大学, 数据未发表)。这些抗白粉病基
因对北京、河北、河南和四川等地的部分白粉病菌
系具有良好的抗性, 应加快其在育种上的应用。此
外, 野生二粒小麦还是条锈病[30-31]和叶锈病[32]的重
要基因资源, 还含有很多优良的比如大粒、高籽粒
蛋白质含量等基因[33]。因此, 进一步发掘野生二粒
小麦抗病、优质等优异基因, 并应用分子标记辅助
选择加快向普通小麦的转移, 将进一步丰富我国小
麦的抗病和优质育种资源。
4 结论
野生二粒小麦材料 IW3 和 IW10 对小麦白粉菌
E09 的抗性均受显性单基因控制 , 暂被命名为
MlIW3和 MlIW10。分别建立了 MlIW3和 MlIW10的
SSR 分子标记连锁图谱 , 其中 , Xwmc326 分别与
MlIW3和MlIW10的遗传距离为 1.6 cM和 0.6 cM, 可
以作为 MlIW3 和 MlIW10 从野生二粒小麦向普通小
麦转移及其以后的分子标记辅助选择和抗病基因累
加的有效工具。推测 MlIW3 和 MlIW10 很可能与
Pm41相同, 或等位或是同一个基因簇中的不同基因。
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