全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(7): 1126−1134 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家“十一五”支撑计划项目(2006BAD08A05)和国家公益性行业(农业)科研专项项目(200903035)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 杨文香, E-mail: wenxiangyang2003@163.com; 刘大群, E-mail: ldq@hebau.edu.cn
Received(收稿日期): 2010-03-05; Accepted(接受日期): 2010-04-22.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01126
28 个小麦微核心种质抗叶锈性分析
丁艳红 1 刘 欢 1 师丽红 1 温晓蕾 2 张 娜 1 杨文香 1,* 刘大群 1,*
1 河北农业大学植物病理学系 / 河北省农作物病虫害生物防治工程技术研究中心 / 国家北方山区农业工程技术研究中心, 河北保定
071001; 2河北科技师范学院, 河北秦皇岛 066600
摘 要: 选取在成株期表现高、中、低抗叶锈性的 28 个小麦微核心种质, 利用 39 个以 Thatcher 为背景的近等基因
系(或单基因系)作为已知基因的鉴别寄主, 接种 8个小麦叶锈菌致病型进行苗期抗叶锈基因推导, 结合成株期抗病鉴
定, 初步明确了这些品种(系)的抗性和可能携带的抗病基因。利用 19个与 Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记, 对
28 个微核心种质进行抗叶锈病基因的进一步鉴定, 推测新克旱 9 号可能含有 Lr17、Lr2b、Lr14a 和 Lr33; 兴义 4 号
可能含有 Lr26、Lr36和 Lr37; 紫皮可能含有 Lr2b和 Lr34; 大白皮含有 Lr1; 毕红穗含有 Lr1、Lr10和 Lr34; 中优 9507
含有 Lr10; 小白麦、红粒当年老、老麦、蝉不吱、苏麦 3号和车锏子含有 Lr1和 Lr34; 红花早可能含有 Lr1、Lr34、
Lr14a 和 Lr2b; 江西早、泡子麦、三月黄、有芒扫谷旦、阜阳红、成都光头和酱麦可能含有 Lr34; 敦化春麦和甘肃
96 可能含有 Lr28; 欧柔可能含有 Lr34、Lr16、Lr11、Lr3bg 和 Lr33; 此外, 新克旱 9 号、兴义 4 号、红花早、红粒
当年老、欧柔、有芒扫谷旦、成都光头、甘肃 96、小红皮、定兴寨、中优 9507和红冬麦中可能含有未知抗病基因; 在
这 28份种质中, 不含 Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr29、Lr35、Lr38和 Lr47基因。研究结果表明, 测试的微核
心种质中含有比较丰富的抗叶锈病基因, 可为育种提供丰富的抗源。
关键词: 抗叶锈病基因; 基因推导; 成株期抗性; 分子标记辅助选择; 小麦微核心种质
Wheat Leaf Rust Resistance in 28 Chinese Wheat Mini-Core Collections
DING Yan-Hong1, LIU Huan1, SHI Li-Hong1, WEN Xiao-Lei2, ZHANG Na1, YANG Wen-Xiang1,*, and LIU
Da-Qun1,*
1 Department of Plant Pathology, Agricultural University of Hebei / Biological Control Center of Plant Diseases and Plant Pests of Hebei Province /
National Engineering Research Center for Agriculture in Northern Mountainous Areas, Baoding 071001, China; 2 Hebei Normal University of Science
& Technology, Qinhuangdao 066600, China
Abstract: Leaf rust of wheat caused by Puccinia triticina Eriks. is an important wheat disease worldwide. Application of resistant
cultivars is considered as the most economical, environment-friendly, and effective way to control this disease. Wheat (Triticum
aestivum L.) core collections act as an important germplasm resource for resistance breeding to leaf rust in China. To evaluate the
leaf rust resistance of Chinese wheat mini-core collections, we chose 28 accessions with a wide range of leaf rust reaction (R, SR,
MS, and S) were chosen for resistance identification in seedling and adult stages and gene postulation. Thirty-nine near isogenic
lines (or single gene lines) in Thatcher background with known leaf rust resistance genes were used as differential hosts. All
genotypes were inoculated with eight pathotypes of P. triticina at seedling stage. The results indicated that Lr2b, Lr3bg, Lr10,
Lr11, Lr14a, Lr16, Lr17, Lr20, Lr33, and some unknown resistance genes might exist in the 28 accessions. As revealed by 19
molecular markers closely that are closely linked or co-segregated with part of the known Lr genes, the 28 accessions from wheat
mini-core collections were postulated to carry 13 resistance genes, such as Lr17, Lr2b, Lr14a, and Lr33 in Xinkehan 9; Lr26, Lr36,
and Lr37 in Xingyi 4; Lr2b and Lr34 in Zipi; Lr1 in Dabaipi; Lr1, Lr10, and Lr34 in Bihongsui; Lr10 in Zhongyou 9507; Lr1 and
Lr34 in Xiaobaimai, Hongli Dangnianlao, Laomai, Chanbuzhi, Sumai 3, and Chejianzi respectively, Lr1, Lr34, Lr14a, and Lr2b in
Honghuazao; Lr34 in Jiangxizao, Paozimai, Sanyuehuang, Youmang Saogudan, Fuyanghong, Chengdu Guangtou, and Jiangmai;
Lr28 in Dunhua Chunmai and Gansu 96; Lr34, Lr16, Lr11, Lr3bg, and Lr33 in Orofen; Besides, Xinkehan 9, Xingyi 4,
Honghuazao, Hongli Dangnianlao, Orofen, Youmang Saogudan, Chengdu Guangtou, Gansu 96, Xiaohongpi, Dingxingzhai,
Zhongyou 9507, and Hongdongmai may carry un-known resistance genes to leaf rust. However, the specific bands for Lr9, Lr19,
Lr20, Lr21, Lr24, Lr29, Lr35, Lr38, and Lr47 can not be detected with the corresponding primers in the 28 accessions. This indi-
第 7期 丁艳红等: 28个小麦微核心种质抗叶锈性分析 1127


cated that Lr9, Lr19, Lr20, Lr21, Lr24, Lr29, Lr35, Lr38, and Lr47 were not present in the 28 accessions. The occurrence degree
of leaf rust at adult stage showed that 17 of 28 tested materials may carry slow rusting resistance genes and adult resistance genes.
The results also indicated that the resistance genes in response to leaf rust disease is relatively richer in the 28 Chinese wheat
mini-core collections, and the Chinese wheat mini-core collections can be applied in breeding programs of leaf rust resistance.
Keywords: Resistance gene to wheat leaf rust; Gene postulation; Adult resistance; Molecular marker-assisted selection; Wheat
mini-core collection
由小麦叶锈菌(Puccinia triticina Eriks.)引起的
小麦叶锈病是小麦生产上的一个重要病害, 严重发
生可造成 5%~44%甚至更大的产量损失[1]。培育和
利用抗病品种是病害综合防治中经济有效的关键措
施。加强小麦品种及其遗传资源的抗病性研究, 对
病害的持续控制、确保小麦安全生产至关重要。
小麦抗叶锈病基因鉴定的方法主要包括常规杂
交、染色体定位、基因推导及分子标记等方法。基
因推导具有快速、方便的特点, 但往往受环境条件、
人为因素及遗传背景的影响, 而分子标记鉴定具有
快速、准确、不受环境条件限制的优点, 两种方法
相结合有助于准确鉴定小麦品种的抗叶锈性。
目前, 抗叶锈病基因 Lr1[2]、Lr9[3-4]、Lr10[5]、
Lr19[6]、Lr20[7]、Lr21[8]、Lr24[9-10]、Lr26[11-12]、Lr28[13]、
Lr29[14]、Lr34[15-16]、Lr35[17]、Lr37[18]、Lr38[19]和
Lr47[20]的 RFLP、RAPD、AFLP 标记已转化为稳定
简便的 STS (sequence tagged site)、SCAR (sequence
characterized amplified regions)等标记, 可以应用于
分子辅助鉴定, 为基因的检测开辟了简捷可靠的途
径。魏新燕等[21]用 Lr35 的 STS 及 SCAR 标记鉴定
了 150个农家品种, Lukasz等[22]用 8个 STS等标记
鉴定了欧洲 59个品种, Singh等[23]用 Lr9和 Lr24的
STS标记检测了 10个品种及其杂交后代, Tyryshkin
等[24]利用 Lr9、Lr19 和 Lr24 的 STS 标记, 从 55 个
俄罗斯普通小麦品种中也鉴定出上述基因的存在。
我国小麦遗传资源丰富, 为便于管理与应用这
些遗传资源, 以最小的取样数量、最大程度地代表
整个资源的遗传多样性为原则, 构建了小麦核心种
质[25]。因此核心种质可以作为种质资源群体研究和
利用的基础。然而, 目前对建成的核心种质的评价
研究主要集中在农艺性状遗传多样性的验证等方面,
而分子水平的验证较少。我国的小麦抗叶锈病基因
鉴定与定位研究始于 2000年后, 因此有关小麦核心
种质的抗叶锈病基因信息还很匮乏。杨文雄等[26]对
部分核心种质进行了抗条锈病基因 Yr18/Lr34 的分
子检测, 明确了 Yr18/Lr34在测试材料中的分布, 对
于条锈病的抗病育种具有重要的指导意义。我们在
前期研究中发现, 在 263个微核心种质中, 很多材料
在苗期表现高感叶锈病, 到成株期则表现中抗、慢
锈到高抗。为探测这些材料抗叶锈病的遗传基础 ,
选取部分在成株期表现高、中、低抗叶锈性的 28个
小麦微核心种质为代表, 进行苗期及成株期叶锈病
抗性鉴定和基因推导, 并利用 19个与抗叶锈基因紧
密连锁的特异性分子标记进行分子辅助鉴定, 旨在
明确这些微核心种质的抗叶锈性及所包含的抗叶锈
病基因, 为核心种质库的抗叶锈性评价提供基础资
料, 同时为抗病育种及源于微核心种质育成品种的
合理布局提供重要依据。
1 材料与方法
1.1 植物材料及叶锈菌种
28 个小麦微核心种质包括优质面条品质的资
源、水溶性戊聚糖含量高、中类型, 兼具抗白粉病
和条锈病且丰产性好 , 成株期对小麦叶锈病表现
高、中、低抗性的品种, 均由中国农业科学院作物
科学研究所贾继增研究员提供。感病对照 Thatcher、
郑州 5389以及 39个以 Thatcher为背景的小麦抗叶
锈近等基因系(或单基因系)以及 8 个叶锈菌致病类
型 THDS、THST、PHGQ、THDN、PHLS、PHQR、
PCQR 和 TCGT 均由河北农业大学小麦叶锈病研究
中心提供。
1.2 苗期抗病性鉴定及基因推导
将所有小麦材料, 包括成套的鉴别寄主、待测
品种(系)以及感病对照 Thatcher 共 68 份, 按顺序播
种于 25 cm×40 cm的铁盘中, 每个材料播种 5~8粒,
共播种 8 套。待小麦长至第一叶完全展开时, 采用
撒粉法接种叶锈病菌, 黑暗保湿 14~16 h 后移入温
室内培养 12~14 d。按照 Roelfs 等[27]提出的 9 级标
准进行侵染型鉴定, 并根据 Dubin 等[28]提出的原则
进行抗病基因推导。
1.3 田间成株期抗性鉴定
将上述 68 份材料于 2008年 10 月 18日按照行
距 30 cm、行长 2 m播种于试验田, 垂直于播种行种
植郑州 5389 作为接种行。在 4 月 18 日用混合菌种
(THDS、THST、PHGQ、THDN、PHLS、PHQR、
PCQR、TCGT)的孢子悬浮液(加入 0.03%吐温 20),
1128 作 物 学 报 第 36卷

对接种行进行喷雾接种。保湿 12~16 h后, 在自然状
态下发病。在小麦进入乳熟期时开始进行病害调查,
每份材料随机抽取 50片旗叶, 记载严重度、侵染型,
计算病情指数; 10 d后调查第 2次。采用 9级标准鉴
定反应型[27]。
1.4 抗叶锈病基因的分子鉴定
采用已被证明能够用于抗病基因鉴定[29-30]的 15
个抗叶锈基因的 19个 STS和 SCAR分子标记(表1)进
行抗叶锈基因分子鉴定, 引物由上海生工生物工程有
限公司合成。扩增试验均独立重复 3次。

表 1 用于抗叶锈基因鉴定的分子标记
Table 1 Molecular markers used for the marker-assisted selection of leaf rust resistance genes
Lr基因
Lr gene
标记类型
Marker type
引物
Primer
引物序列
Sequence of primer (5–3)
退火温度
Annealing temp.
(℃)
片段大小
Size of frag-
ment (bp)
参考文献
Reference
WR003F GGGACAGAGACCTTGGTGGA
Lr1 STS
WR003R GACGATGATGATTTGCTGCTGG
55 760 Qiu et al.[2]
TGCGCCTTCAAAGGAAG
Lr9 SCAR
SCS5-550F
SCS5-550R TGCGCCCTTCTGAACTGTAT
65 550 Gupta et al.[3]
J13/1 TCCTTTTATTCCGCACGCCGG
Lr9 STS
J13/2 CCACACTACCCCAAAGAGACG
66 1100 Schachermayr et al.[4]
Fl.2245 GTGTAATGCATGCAGGTTCC
Lr10 STS
Lr10-6/r2 AGGTGTGAGTGAGTTATGTT
62 310 Schachermayr et al.[5]
SCS265-F GGCGGATAAGCAGAGCAGAG
Lr19 SCAR
SCS265-R GGCGGATAAGTGGGTTATGG
65 512 Gupta et al. [6]
STS638-L ACAGCGATGAAGCAATGA AA
Lr20 STS
STS638-R GTCCAGTTGGTTGATGGAAT
60 542 Neu et al.[7]
D14-L CGCTTTTACCGAGATTGGTC
Lr21 STS
D14-R TCTGGTATCTCACGAAGCCTT
65 1360 Huang et al.[8]
J09/1 TCTAGTCTGTACATGGGGGC
Lr24 STS
J09/2 TGGCACATGAACTCCATACG
60 350 Schachermayr et al.[9]
F:CGCAGGTTCCAAATACTTTTC
Lr24 SCAR
S1302-609F
S1302-609R R:CGCAGGTTCTACCTAATGCAA
54 607 Gupta et al.[10]
ACCTTCCTCATCTTTGTCCT
Lr26 STS ω-secalin
CCGATGCCTATACCACTACT
65 1067 Chai et al.[11]
O11B5 GGTACCAACAACAACAACCC
Lr26 STS
O11B3 GTTGCTGCTGAGGTTGGTTC
65 636 Froidmont [12]
CGCAGGTTCCAAATACTTTTC
Lr28 SCAR SCS421570-F SCS421570-R CGCAGGTTCTACCTAATGCAA
60 570 Cherukuri et al.[13]
OPY10/1 GTGACCTCAGGCAATGCA
Lr29 SCAR
OPY10/2 GTGACCTCAGAACCGATG
59 850 Tar et al.[14]
GTT GGT TAA GAC TGG TGA TGG
Lr34 STS
csLv34F
csLv34R TGC TTG CTA TTG CTG AAT AGT
55 150 Lagudah et al.[15]
STS L34SPF GGGAGCATTATTTTTTTCCATCATG
L34DINT13R2 ACTTTCCTGAAAATAATACAAGCA
L34DINT9F TTGATGAAACCAGTTTTTTTTCTA
Lr34

L34MINUSR TATGCCATTTAACATAATCATGAA
58 751 Lagudah et al.[16]
Sr39 F2 AGAGAGAGTAGAAGAGCTGC
Lr35 STS
Sr39 R3 AGAGAGAGAGCATCCACC
65 900 Gold et al.[17]
VENTRIUP AGGGGCTACTGACCAAGGCT
Lr37 STS
LN2 TGCAGCTACAGCAGTATGTACACAAAA
55 259 Helguera et al.[18]
Y38SCAR982 GCTGAATCTGCGTATCGTCCC
Lr38 SCAR
GACTTGTTCTTCGGCGTGTTG
68 982 Yan et al.[19]
PS10R GCT GAT GAC CCT GAC CGG T
Lr47 STS
PS10L TCT TCA TGC CCG GTC GGG T
55 282 Helguera et al.[20]
第 7期 丁艳红等: 28个小麦微核心种质抗叶锈性分析 1129


PCR体系为 20 μL, 含 10× buffer (含 Mg2+) 2
μL、dNTP 0.4 μL (10 mmol L−1)、每条引物 25 ng、
模板 DNA 50 ng、1 U Taq聚合酶。PCR程序为 94℃
5 min; 94℃ 1 min, 54~68℃ 1 min, 72℃ 2 min, 共 35
个循环; 72℃延伸 10 min; 10℃保存。扩增产物经
1.5%琼脂糖凝胶电泳(5 V cm−1)后 Goldenview染色,
用UVItec凝胶成像系统(英国剑桥UVItec公司)检测
结果。
2 结果与分析
2.1 28 个小麦微核心种质的苗期抗病性鉴定和
基因推导
毕红穗、小白麦、大白皮、小红皮、定兴寨、
老麦、中优 9507、江西早、蝉不吱、苏麦 3号、车
锏子、泡子麦、敦化春麦、中农 28、甘肃 96、三月
黄、阜阳红、酱麦、红芒子、红冬麦在苗期对供试
的 8个菌株的侵染型均为“3”或“4” (表 2), 因此, 这
些品系中不含有对接种小麦叶锈菌表现抗病反应的
抗叶锈基因, 而近等基因系 TcLr1、TcLr2c、TcLr3、
TcLr26、TcLrB和 TcLr25对供试的 8个菌株均表现
高度感病, 因此不能排除这些材料中含有这 6 个基
因(表 3)。
红粒当年老、有芒扫谷旦和成都光头与测试的
任何一个近等基因系的侵染型均不同, 推测这 3 份
种质中含有未知抗病基因或多个抗叶锈基因。红花
早与 TcLr14a和 TcLr2b 表现相同模式的侵染型, 但

表 2 39 个鉴别寄主及 28 份小麦微核心种质的苗期叶锈病反应
Table 2 Infection types in response to eight pathotypes of P. triticina of 39 Lr near isogenic lines (or single-gene lines ) and 28 acces-
sions from wheat mini-core collections in seedling stage
致病类型 Pathotype 测试品系
Tester lines
Lr基因或品种
Lr gene or genotype THDS THST PHGQ THDN PHLS PHQR PCQR TCGT
RL6003 Lr1 3 4 3 3 3 3 3 3
RL6016 Lr2a 4 4 ;1 3 X 1 1; 3
RL6047 Lr2c 3 4 4 3 3 4 4 3
RL6002 Lr3 3+ 4 4 3 4 3 4 3
RL6010 Lr9 0 0; 0 0 0 0 0 0
RL6005 Lr16 3+ 3 3 3 3 3 2 1
RL6040 Lr24 ; ;1 ;1 ; ;1 ;1 ;1 ;1
RL6078 Lr26 3 4 4 3 3 4 4 4
RL6007 Lr3ka ;1 4 ;1 ;1 3 3 3 ;1
RL6053 Lr11 ; 4 3 ;1 2 4 3 3
RL6008 Lr17 4 4 2 4 2 2 2 2
RL6049 Lr30 1 Z Z Z Z Z Z Z
RL6051 LrB 4 4 4 4 4 3 3 3
RL6004 Lr10 3 4 4 1 3 3 4 3
RL6013 Lr14a 3 4 X 4 3 2 2 3
RL6009 Lr18 2 4 2 2 2 3 4 3–
RL6043 Lr21 1; 3– 3– 2 3– 2 2 2
RL6079 Lr28 0; 0 0 ; 0 0 0 0;
KS91WGRC11 Lr42 1; 1+ 1; 1 1 ;1 ;1 ;1
RL6019 Lr2b 4 4 2 3 3 2 4 3
RL6002 Lr3a 2 2 2 2 1 1 ;1 2
RL6042 Lr3bg 3 3 4 ;1 4 3 4 3–
RL6052 Lr15 ;1 ;1 ; ;1 ;1 3 ; ;1
RL6040 Lr19 ; 0 ; 0; ; 0 ;1 ;1
RL6092 Lr20 ; 4 4 ;1 ;1 3 3 4
RL6012 Lr23 ; ; ;1 ; 3 2 2 ;1
RL6084 Lr25 4 4 4 3 3 3 3 3
RL6080 Lr29 3 ; ;1 ;1 ;1 1 ;1 ;
1130 作 物 学 报 第 36卷

(续表 2)
致病类型 Pathotype 测试品系
Tester lines
Lr基因或品种
Lr gene or genotype THDS THST PHGQ THDN PHLS PHQR PCQR TCGT
RL5497 Lr32 4 ;1 2 3 2 2 1 2
RL6057 Lr33 3 4 4 3 3 3 2 2
E84018 Lr36 ;1 ;1 1 ;1 1; 1 ;1 ;1
RL6097 Lr38 ; ; ;1 ;1 ;1 1; ; ;1
KS86WGRC02 Lr39 3– 3 3 ; 3– 2 1; 2
KS86WGRC07 Lr40 1; ;1 0 1; 1; 1 1; 1;
KS92WGRC23 Lr43 ; ;1 ;1 ;1 ;1 ;1 4 1;
RL7147 Lr44 2 2 2+ 2 2 2 1+ 2
RL6144 Lr45 4 4 3 3 4 1 1 3
Pavon76 Lr46 ;1 3 ; ;1 ;1 ; 1 1
KS96WGRC36 Lr50 3 4 4 ; 3 ; 4 3
Thatcher 4 4 4 4 4 4 4 4
H5 毕红穗 Bihongsui 4 4 4 3 4 3 4 3
H6 小白麦 Xiaobaimai 4 4 4 4 4 4 4 4
H8 大白皮 Dabaipi 4 4 4 4 4 4 4 4
H9 小红皮 Xiaohongpi 4 4 4 4 4 4 4 4−
H10 定兴寨 Dingxingzhai 4 4 4 4 4 4 4 4
H11 红粒当年老 Hongli Dangnianlao 4 2+ Z 4 2 2+ 2 2+
H32 老麦 Laomai 4 4 4 4 4 4 4 4
H34 中优 9507 Zhongyou 9507 4 4 4 4 4 4 4 4
H48 江西早 Jiangxizao 4 4 4 4 4 4 4 4
H49 红花早 Honghuazao 4 4 2 4 3 2 2 4
H55 蝉不吱 Chanbuzhi 4 4 4 4 4 4 4 4
H72 苏麦 3号 Sumai 3 4 4 4 4 4 4 4 4
H64 车锏子 Chejianzi 4 4 4 4 4 3 4 3
H69 泡子麦 Paozimai 4 4 4 3 3 3 4 3
H80 敦化春麦 Dunhua Chunmai 4 4 4 3 3 3 4 4
H84 新克旱 9号 Xinkehan 9 3 4 2 4 2 2 2− 2
H96 欧柔 Orofen ; 2 Z ;1 ;1 3 1 ;1
H105 中农 28 Villa Glori 3 4 3 3 3 3 3 3
H107 甘肃 96 Gansu 96 3 4 3– 3 3 3 3 3
H152 三月黄 Sanyuehuang 4 4 4 4 3 3 4 4
H159 有芒扫谷旦 Youmang Saogudan 4 4 4 3 3 2 4 4
H160 阜阳红 Fuyanghong 4 4 4 3 3 3 4 3
H222 兴义 4号 Xingyi 4 1 1 ; ; ; 1 ; ;
H227 成都光头 Chengdu Guangtou 4 4 4 3 2 3 3 2+
H228 酱麦 Jiangmai 4 4 4 3 3 4 4 3
H235 紫皮 Zipi 4 4 2 4 4 2 3 3
H237 红芒子 Hongmangzi 4 4 4 4 4 4 4 4
H249 红冬麦 Hongdongmai 4 4 4 4 4 4 4 4–
“−”: 夏孢子堆较正常侵染型夏孢子堆略小; “+”: 夏孢子堆较正常侵染型夏孢子堆略大; “0”: 无症状; “;”: 不产生夏孢子堆, 产
生枯死斑点或失绿反应; “1”: 夏孢子堆很小, 数量很少, 常不破裂, 周围有枯死反应; “2”: 夏孢子堆小到中等, 周围有失绿反应; “3”:
夏孢子堆中等大小, 周围组织无枯死反应, 但有轻微失绿现象; “4”: 夏孢子堆大而多, 周围组织无枯死或褪绿反应; “Z”: 不同大小的
夏孢子堆规则排列, 大夏孢子堆排列在叶尖; “X”: 不同大小的夏孢子堆随机分布。
“−”: Uredinia are slightly smaller than normal; “+”: Uredinia are slightly bigger than the normal; “0”: No symptom or uredinia; “;”:
hypersensitive flecks; “1”: small uredinia with necrosis; “2”: small uredinia with chlorosis; “3”: moderate size uredinia; “4”: larger uredinia
with chloros; “Z”: uredinia in different sizes arranged with larger uredinia on the tip of leaves; “X”: uredinia in different sizes distributed on
leaves randomly.
第 7期 丁艳红等: 28个小麦微核心种质抗叶锈性分析 1131


比 TcLr14a 和 TcLr2b 的侵染型更低, 推测红花早中
可能含有 Lr14a或 Lr2b基因, 或者含有其他抗叶锈
基因。新克旱 9号与 TcLr17表现相同模式的高侵染
型和低侵染型, 所以该品种中可能含有 Lr17。同时,
新克旱 9号表现出比 TcLr2b、TcLr14a和 TcLr33更
低的侵染型 , 推测新克旱 9 号中可能还含有基因
Lr2b、Lr14a和 Lr33, 或含有其他抗叶锈病基因。同
理, 推测欧柔中可能含有 Lr16、Lr11、Lr10、Lr3bg、
Lr20和 Lr33, 或还有其他抗病基因。兴义 4号对供
试菌株均表现高抗(IT= ; 或 1), 而 TcLr9和 TcLr19
存在免疫的侵染型, 所以兴义 4号中不含这两个基因。
叶锈菌 THDS对 TcLr24和 TcLr38的侵染型为“;”, 比
兴义 4号的侵染型“1”低, 所以兴义 4号中不含这两个
基因, 但 TcLr36的侵染型比兴义 4号的侵染型高, 所
以不能排除其含有此基因。紫皮与 TcLr2b表现相同模
式的侵染型, 可能含有 Lr2b (表 3)。
2.2 田间成株抗病性鉴定
毕红穗、小白麦、小红皮、定兴寨、红粒当年

表 3 28 个小麦微核心种质的抗叶锈性
Table 3 Wheat leaf rust resistance of 28 cultivars of wheat mini-core collections
苗期 Seedling stage 成株期 Adult stage
种质名称
Germplasm 推导基因 a
Putative gene a
侵染型 b
IT b
病情指数 c
DI c
抗性评价 d
Evaluation of
resistance d
分子检测结果
Results of MAS
综合鉴定结果
Final results
毕红穗 Bihongsui N 4 29.0 SR Lr1, Lr10, Lr34 Lr1, Lr10, Lr34
小白麦 Xiaobaimai N 4 26.5 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34
大白皮 Dabaipi N 4 41.5 MS Lr1 Lr1
小红皮 Xiaohongpi N 4 2.7 SR None SR+
定兴寨 Dingxingzhai N 4 20.0 SR None SR+
红粒当年老 Hongli Dangnianlao ＋ 4 25.0 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34, +
老麦 Laomai N 4 1.9 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34
中优 9507 Zhongyou 9507 N ; － NIM Lr10 Lr10, +
江西早 Jiangxizao N 4 8.6 SR Lr34 Lr34
红花早 Honghuazao Lr2b, Lr14a, + 3 10.6 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34, Lr14a, Lr2b, +
蝉不吱 Chanbuzhi N 4 7.1 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34
苏麦 3号 Sumai 3 N 4 0.8 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34
车锏子 Chejianzi N 4 13.0 SR Lr1, Lr34 Lr1, Lr34
泡子麦 Paozimai N 4 3.5 SR Lr34 Lr34
敦化春麦 Dunhua Chunmai N 1 － R Lr28 Lr28
新克旱 9号 Xinkehan 9 Lr2b, Lr14a, Lr17Lr33, + ; － NIM None Lr17, Lr2b, Lr14a, Lr33, +
欧柔 Orofen Lr3bg, Lr11, Lr10Lr16, Lr20, Lr33, + ; － NIM Lr34
Lr34, Lr16, Lr11, Lr3bg
Lr33, +
中农 28 Villa Gloria N 4 96.0 S None None
甘肃 96 Gansu 96 N 3 4.5 SR Lr28 Lr28, +
三月黄 Sanyuehuang N 4 19.0 SR Lr34 Lr34
有芒扫谷旦 Youmang Saogudan ＋ 4 47.0 MS Lr34 Lr34、+
阜阳红 Fuyanghong N 3 14.5 SR Lr34 Lr34
兴义 4号 Xingyi 4 Lr36, + ; － NIM Lr26, Lr37 Lr26, Lr37, Lr36, +
成都光头 Chengdu Guangtou + ; － NIM Lr34 Lr34, +
酱麦 Jiangmai N 4 0.2 SR Lr34 Lr34
紫皮 Zipi Lr2b 3 19.0 SR Lr34 Lr34, Lr2b
红芒子 Hongmangzi N 4 86.0 S None None
红冬麦 Hongdongmai N ; － NIM None ＋
a N表示未能推出; “+”表示未知基因; b侵染类型描述同表 2; c “−”表示无病情指数; d R: 高抗; SR: 慢锈; MS: 中感; NIM: 近免疫; S:
感病
a N means fail to postulation; “+” represents for unknown resistance gene; b Infection types (ITs) described as in Table 2. c “−” denotes
absence of disease index (DI). d R: resistant; SR: slow rusting; MS: moderately susceptible; NIM: nearly immune; S: susceptible.

1132 作 物 学 报 第 36卷

老、老麦、江西早、红花早、蝉不吱、苏麦 3 号、
车锏子、泡子麦、甘肃 96、三月黄、阜阳红、酱麦、
紫皮的侵染型为“4”或“3”, 但病情指数小于 30%,
属于慢锈类型; 中优 9507、敦化春麦、新克旱 9号、
欧柔、兴义 4号、成都光头、红冬麦的侵染型为“;”
或“1”, 属于近免疫到高抗类型; 大白皮和有芒扫谷
旦的侵染型为“4”, 病情指数大于 30%, 小于 65%,
属于中感类型 ; 中农 28和红芒子的侵染型为“4”,
病情指数大于 65%, 属于高感类型(表 3)。
2.3 28个小麦微核心种质的分子检测
本试验选用与 15 个 Lr 基因紧密连锁或共分离
的 19 个特异分子标记对 28 份微核心种质进行了检
测, 结果在供试材料中扩增出了 Lr1、Lr10、Lr26、
Lr28、Lr34 和 Lr37 的特异目的片段(图片未显示),
未检测到 Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr29、Lr35、
Lr38和 Lr47。28份种质的分子检测结果见表 3。
3 讨论
基因推导是在 20 世纪 80 年代便开始应用的一
项简易推测抗性基因的方法, 目前已经在很多的研
究中应用。该方法操作简便、周期短, 但基因推导
结果的准确性易受环境条件、遗传背景和基因间互
作以及使用菌株的鉴别能力等因素的影响。本试验
采用的 8 个小麦叶锈菌致病类型虽然可以鉴定多个
抗叶锈基因, 但由于对近等基因系 TcLr1、TcLr2c、
TcLr3、TcLr26、TcLrB和 TcLr25均表现高侵染型, 因
此不能确定测试品种毕红穗、小白麦、大白皮、小
红皮、定兴寨、老麦、中优 9507、江西早、蝉不吱、
苏麦 3号、车锏子、泡子麦、敦化春麦、中农 28、
甘肃 96、三月黄、阜阳红、酱麦、红芒子、红冬麦
是否含有 Lr1、Lr2c、Lr3、Lr26、LrB 和 Lr25。同
样, 由于目前我国很少有对 Lr9、Lr19、Lr24和 Lr38
有毒力的菌株, 因此, 一旦出现高抗的品种同样也
不能确定是否含有这些基因。分子标记具有不受环
境条件、遗传背景、鉴定菌株致病力差异的影响等
特点, 而且比基因推导的方法更高效, 在抗病基因
的鉴定中具有重要的作用[14-21]。从表 3可以看出, 有
一些不能用基因推导方法确定的抗叶锈基因 , 如
Lr1 和 Lr26, 利用分子标记则可以确定其存在。两
种方法相结合在一定程度上提高了抗叶锈性鉴定的
准确性。但由于目前可用于抗叶锈基因鉴定的分子
标记还有限 , 还有很多基因不能用该方法进行鉴
定。因此, 抗病基因的基因推导与分子标记鉴定仍
然是抗病性鉴定不可缺省的方法。
我国地方品种中普遍存在成株期慢锈基因
Lr34。在供试的 28 份小麦微核心种质中有 17 份可
能携带 Lr34。与 Lr34 紧密连锁的分子标记 cssfr5
被称为高效诊断分子标记(highly diagnostic molecu-
lar marker), 是根据已克隆的 Lr34 的核苷酸序列设
计开发的[16], 信息较准确可靠。在这17份种质中, 毕
红穗、小白麦、红粒当年老、老麦、江西早、红花
早、蝉不吱、苏麦 3号、车锏子、泡子麦、三月黄、
阜阳红、酱麦和紫皮均在田间表现出慢锈性, 这与
分子检测结果吻合; 欧柔和成都光头在田间呈现出
“;”级反应, 属近免疫类型, 推测其可能还含有 Lr34
以外的抗病基因; 有芒扫谷旦在田间病情指数达到
47, 表现中感, 推测其遗传背景对 Lr34 有一定的影
响, 例如存在抑制因子, 也可能由于 Lr34 基因突变
造成抗病表现型发生变化, 有待于深入研究。Lr34
是一个成株期慢锈基因, 具有一定的持久抗性, 在
一些国家应用数十年仍然保持一定的抗病性[31], 已
在全球范围内应用于育种。Lr34不仅对小麦叶锈病
有良好的抗性, 对条锈病和白粉也具有一定的抗性,
是一个十分重要的抗性基因。本研究鉴定出的部分
种质可作为 Lr34的供体。值得注意的是, 该基因单
独存在并不能完全抵抗或高抗叶锈病菌, 但该基因
与其他抗叶锈基因共同存在时, 则可以表现出很强
的抗病性[30]。因此, 建议育种时应聚合 Lr34和其他
抗叶锈基因。
Lr1 对我国目前流行的大部分小麦叶锈病生理
小种已经丧失了抗性, 但当该基因与其他基因复合
存在时, 可以提高寄主的抗病性, 仍具有一定的利
用价值。在测试的 28份材料中有 9份含有 Lr1基因。
其中, 毕红穗除携带 Lr1 外, 还携带 Lr34 和 Lr10
(Lr10 目前已基本失去对国内叶锈病菌的抗性), 小
白麦、红粒当年老、老麦、红花早、蝉不吱、苏麦
3 号和车锏子含有 Lr1 和 Lr34 基因, 在成株期表现
出慢锈性, 能较好地抵抗叶锈病。
Lr26 来源于小麦-黑麦易位系(1BL/1RS), 20 世
纪 70年代后期引入我国并在育种中大规模应用。分
子标记检测显示兴义 4 号中含有 Lr26, 该结果从系
谱分析中得到印证。兴义 4号为高加索×毕麦 5号后
代, 高加索来源于黑麦, 具有 1B/1R 易位系的血缘,
而毕麦 5 号没有 1B/1R 血缘, 所以兴义 4 号中的
Lr26位点极有可能来自高加索。Lr37是成株期抗性
基因, 在苗期对供试菌株表现高感, 而在田间表现
第 7期 丁艳红等: 28个小麦微核心种质抗叶锈性分析 1133


出高抗(IT=;1)。本试验在兴义 4号中扩增出 Lr37特
异带 , 这与该品种在成株期的高抗表现是一致的 ,
但该品种不仅成株期表现高抗, 在苗期也表现高抗
反应(IT= ; 或 1), 推测该品种中可能还含有未知的
苗期抗病基因, 或者由于 Lr37 与 Lr26 的互作提高
了品种的抗性, 具体原因尚需进一步试验确认。
分子检测发现敦化春麦和甘肃 96 中含有 Lr28
位点, 然而 TcLr28 在苗期表现高抗(IT=0;), 而敦化
春麦和甘肃 96 在苗期表现高感(IT=3 或 4), 基因推
导与分子检测的结果不一致, 可能有两个原因, 一
是发生了遗传重组(SCS421570距 Lr28的遗传距离为
3.70±0.02 cM), 二是在这两份种质中存在 Lr28的抑
制因子。
本试验未能用分子标记在小红皮、定兴寨、新
克旱 9号、中农 28、红芒子和红冬麦中检测到相关
抗叶锈病基因, 但在这些种质中, 除中农 28 和红芒
子表现高感外, 均表现不同程度的抗性, 说明它们
有可能携带其他未知抗病基因。其中小红皮和定兴
寨在苗期高感叶锈病(IT=4), 但在成株期的病情指
数分别为 2.7 和 20.0, 均小于 30.0, 属于慢锈类型,
推测其含有本试验未使用的慢锈基因; 新克旱 9 号
在苗期表现中抗, 而在成株期表现高抗, 说明含有
未知的成株抗性基因。中优 9507和红冬麦在苗期表
现高感(IT=4), 而成株期表现高抗(IT=;), 说明还有
成株抗病基因起作用。
邓万洪等[32]发现, 兴义 4号、蝉不吱、中优 9507
等品种得总戊聚糖含量均高于 8.0%。本研究发现这
些品种对小麦叶锈病具有很好的成株抗性, 说明这
些品种可作为选育抗叶锈病兼有保健功能小麦品种
的亲本材料。本研究对我国的部分微核心种质进行
了抗叶锈性评价, 初步为微核心种质的深入研究奠
定基础, 同时对于这些微核心种质的有效利用也具
有重要的指导意义。
4 结论
初步明确了我国的 28 份小麦微核心种质的抗
叶锈性, 其中毕红穗、小白麦、小红皮、定兴寨、
红粒当年老、老麦、江西早、红花早、蝉不吱、苏
麦 3号、车锏子、泡子麦、甘肃 96、三月黄、阜阳
红、酱麦、紫皮具有慢锈性, 中优 9507、敦化春麦、
新克旱 9 号、欧柔、兴义 4 号、成都光头、红冬麦
具有成株抗性, 在育种上具有重大意义。测试的 28
份种质中可能含有 Lr1、Lr2b、Lr10、Lr11、Lr14a、
Lr16、Lr17、Lr26、Lr28、Lr33、Lr34 和 Lr37, 其
中 Lr34存在于 17份种质中; Lr1存在于 9份种质中,
其余基因也在部分种质中被检测出; 另外, 有 12 份
种质中可能含有未知抗病基因。说明我国小麦微核
心种质中含有的较丰富的抗叶锈病基因, 且大部分
为成株期抗病资源, 可在育种中选择利用, 但应注
意聚合多个抗病基因。

致谢: 对中国农业科学院作物科学研究所贾继增研
究员提供材料和无私帮助表示衷心感谢。
References
[1] Kolmer J A. Genetics of resistance to wheat leaf rust. Annu Rev
Phytopathol, 1996, 34: 435−455
[2] Qiu J W, Schürch A C, Yahiaoui N, Dong L L, Fan H J, Zhang Z
J, Keller B, Ling H Q. Physical mapping and identification of a
candidate for the leaf rust resistance gene Lr1 of wheat. Theor
Appl Genet, 2007, 115: 159−168
[3] Gupta S K, Charpe A, Koul S, Prabhu K V, Haq Q M R. Devel-
opment and validation of molecular markers linked to an Ae-
gilops umbellulata-derived leaf-rust-resistance gene, Lr9, for
marker-assisted selection in bread wheat. Genome, 2005, 48:
823−830
[4] Schachermayr G, Siedler H, Gale M D, Winzeler H, Winzeler M,
Keller B. Identification and localization of molecular markers
linked to the Lr9 leaf rust resistance gene of wheat. Theor Appl
Genet, 1994, 88: 110−115
[5] Schachermayr G, Feuillet C, Keller B. Molecular markers for the
detection of the wheat leaf rust resistance gene Lr10 in diverse
genetic backgrounds. Mol Breed, 1997, 3: 65−74
[6] Gupta S K, Charpe A, Prabhu K V, Haq Q M R. Identification
and validation of molecular markers linked to the leaf rust
resistance gene Lr19 in wheat. Theor Appl Genet, 2006, 113:
1027−1036
[7] Neu C, Stein N, Keller B. Genetic mapping of the Lr20-Pm1 re-
sistance locus reveals suppressed recombination on chromosome
arm 7AL in hexaploid wheat. Genome, 2002, 45: 737−744
[8] Huang L, Gill B S. An RGA-like marker detects all known Lr21
leaf rust resistance gene family members in Aegilops tauschii and
wheat. Theor Appl Genet, 2001, 103: 1007−1013
[9] Schachermayr G M, Messmer M M, Feuillet C, Winzeler H,
Winzeler M, Keller B. Identification of molecular markers linked
to the Agropyron elongatum-derived leaf rust resistance gene
Lr24 in wheat. Theor Appl Genet, 1995, 90: 982−990
[10] Gupta S K, Charpe A, Koul S, Haque Q M R, Prabhu K V. De-
velopment and validation of SCAR markers co-segregating with
an Agropyron elongatum derived leaf rust resistance gene Lr24 in
1134 作 物 学 报 第 36卷

wheat. Euphytica, 2006, 150: 233−240
[11] Chai J F, Zhou R H, Jia J Z, Liu X. Development and application
of a new co-dominant PCR marker for detecting 1BL·1RS wheat-
rye chromosome translocations. Plant Breed, 2006, 125: 302−304
[12] Froidmont D D. A co-dominant marker for the 1BL·1RS
wheat-rye translocation via multiplex PCR. J Cereal Sci, 1998,
27: 229−232
[13] Cherukuri D P, Gupta S K, Charpe A, Koul S, Prabhu K V, Singh
R B, Haq Q M R. Molecular mapping of Aegilops speltoides de-
rived leaf rust resistance gene Lr28 in wheat. Euphytica, 2005,
143: 19−26
[14] Tar M, Purnhauser L, Csösz L, Mesterházy A, Gyulai G. Identi-
fication of molecular markers for an efficient leaf rust resistance
gene (Lr29) in wheat. Acta Biol Szegediensis, 2002, 46: 133−134
[15] Lagudah E S, McFadden H, Singh R P, Huerta-Espino J, Bariana
H S, Spielmeyer W. Molecular genetic characterization of the
Lr34/Yr18 slow rusting resistance gene region in wheat. Theor
Appl Genet, 2006, 114: 21−30
[16] Lagudah E S, Krattinger S G, Herrera-Foessel S, Singh R. P,
Huerta-Espino J, Spielmeyer W, Brown-Guedira G, Selter L L,
Keller B. Gene-specific markers for the wheat gene Lr34/Yr18/
Pm38 which confers resistance to multiple fungal pathogens.
Theor Appl Genet, 2009, 119: 889−898
[17] Gold J, Harder D, Townley-Smith F, Aung T, Procunier J. De-
velopment of a molecular marker for rust resistance genes Sr39
and Lr35 in wheat breeding lines. Electron J Biotechnol, 1999,
2(1), DOI: 10.2225/vol2-issue1-fulltext-1
[18] Helguera M, Khan I A, Kolmer J, Lijavetzky D, Zhong-Qi L,
Dubcovsky J. PCR assays for the Lr37-Yr17-Sr38 cluster of rust
resistance genes and their use to develop isogenic hard red spring
wheat lines. Crop Sci, 2003, 43: 1839−1847
[19] Yan H-F(闫红飞 ), Yang W-X(杨文香), Chu D(褚栋), Liu
D-Q(刘大群). A new marker tagged to the leaf rust resistance
gene Lr38. Sci Agric Sin (中国农业科学 ), 2008, 41(11):
3604−3609 (in Chinese with English abstract)
[20] Helguera M, Khan I A, Dubcovsky J. Development of PCR
markers for the wheat leaf rust resistance gene Lr47. Theor Appl
Genet, 2000, 100: 1137−1143
[21] Wei X-Y(魏新燕), Yang W-X (杨文香), Liu D-Q(刘大群), Kong
J-Y(孔俊英). MAS for leaf rust resistance gene Lr35 in 150
wheat cultivars. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2004, 37(12):
1951−1954 (in Chinese with English abstract)
[22] Lukasz S, Lidia G, Jerzy C. Leaf rust resistance genes of wheat:
identification in cultivars and resistance sources. J Appl Genet,
2003, 44: 139−149
[23] Singh R, Datta D, Priyamvada, Singh S, Tiwari R. Marker-as-
sisted selection for leaf rust resistance genes Lr19 and Lr24 in
wheat (Triticum aestivum L.). J Appl Genet, 2004, 45: 399−403
[24] Tyryshkin L G, Gul’tyaeva E I, Alpat’eva N V, Kramer I. Identi-
fication of effective leaf-rust resistance genes in wheat (Triticum
aestivum) using STS markers. Russ J Genet, 2006, 42: 662−666
[25] Hao C-Y(郝晨阳), Dong Y-C(董玉琛), Wang L-F(王兰芬), You
G-X(游光霞), Zhang H-N(张洪娜), Ge H-M(盖红梅), Jia J-Z(贾
继增), Zhang X-Y(张学勇). Establishment of core collections in
Chinese common wheat and analysis of genetic diversity. Chin
Sci Bull (科学通报), 2008, 53(8): 908−915 (in Chinese)
[26] Yang W-X(杨文雄), Yang F-P(杨芳萍), Liang D(梁丹), He
Z-H(何中虎), Shang X-W(尚勋武), Xia X-C(夏先春). Molecu-
lar characterization of slow-rusting genes Lr34/Yr18 in Chinese
wheat cultivars. Acta Agron Sin (作物学报 ), 2008, 34(7):
1109−1113 (in Chinese with English abstract)
[27] Roelfs A P, Singh R P, Saari E E. Rust Diseases of Wheat: Con-
cepts and Methods of Disease. Mexico: CIMMYT, 1992. pp
7−14
[28] Dubin H J, Johnson. Postulated genes for resistance to strip rust
in selected CIMMYT and related wheats. Plant Dis, 1989, 73:
472−475
[29] Liu L(刘莉 ), Chen Y-F(陈云芳), Liu H-L(刘华梁), Yang
W-X(杨文香), Zhang T(张汀), Liu D-Q(刘大群). Verification of
STS molecular markers for leaf rust resistance genes Lr24 and
Lr35 in near-isogenic lines of wheat cv. Thatcher. Mol Plant
Breed (分子植物育种), 2008, 6(3): 471−474 (in Chinese with
English abstract)
[30] Vida G, Gál M, Uhrin A, Veisz O, Syed N H, Flavell A J, Wang
Z L, Bedö Z. Molecular markers for the identification of resis-
tance genes and marker-assisted selection in breeding wheat for
leaf rust resistance. Euphytica, 2009, 170: 67−76
[31] Krattinger S G, Lagudah E S, Spielmeyer W, Singh R P,
Huerta-Espino J, McFadden H, Bossolini E, Selter L L, Keller B.
A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple
fungal pathogens in wheat. Science, 2009, 323: 1360−1363
[32] Deng W-H(邓万洪). The Research on Biochemistry Character
Related to Noodle Quality of Chinese Core Collections Germ-
plasm Resource. MS Thesis of Sichuan Agricultural University,
2007 (in Chinese with English abstract)