全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(6): 9981005 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), 国家自然科学基金项目
(30425039和 30771341), 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
第一作者联系方式: E-mail: zhangliansong2000@163.com
Received(收稿日期): 2008-12-22; Accepted(接受日期): 2009-01-05.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00998
野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE29分子标记定位
张连松 华 为 关海英 李根桥 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: 小麦白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)是严重影响小麦生产的重要病害之一, 培育和应用抗病品种是有
效控制和减少病害的最经济有效的方法。野生二粒小麦是硬粒小麦和普通小麦的四倍体野生祖先种, 是小麦抗病性
遗传改良的重要基因资源。本研究利用来自以色列的野生二粒小麦 WE29 与普通小麦杂交, 再用普通小麦连续回交
和自交, 育成高抗白粉病小麦新品系 3D258(系谱为燕大 1817/WE29//5*87-1, BC4F6)。将 3D258和高感小麦白粉病的
普通小麦品种薛早配制杂交组合, 对其 F1、F2 代分离群体和 F3 代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明
3D258携带抗白粉病显性单基因, 暂命名为 MlWE29。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析, 发现 6个 SSR标
记(Xgwm335、Xgwm213、Xgwm639、Xwmc415、Xwmc289和 Xwmc75)和 5个 EST-STS标记(BE494426、BE442763、
CD452476、BE445282 和 BE407068)与抗白粉病基因 MlWE29 连锁。利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将
抗白粉病基因 MlWE29 及其连锁标记物理定位于 5BL 染色体的 0.59–0.79 区域。这一普通小麦抗白粉病种质资源的
创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础。
关键词: 白粉病; 野生二粒小麦; 抗白粉病基因; 分子标记
Molecular Mapping of Powdery Mildew Resistance Gene MlWE29 in Wheat
Originated from Wild Emmer (Triticum turgidum var. dicoccoides)
ZHANG Lian-Song, HUA Wei, GUAN Hai-Ying, LI Gen-Qiao, 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
Heterosis Research & Utilization, Ministry of Education, Beijing 100193, China
Abstract: Powdery mildew, caused by Blumeria graminis f. sp. tritici, is one of the most important wheat diseases in many re-
gions in the world. Breeding for resistance is the most economical and effective method for controlling this disease. Wild emmer
(Triticum turgidum var. dicoccoides) is the immediate progenitor of cultivated tetraploid and hexaploid wheats and has been
proven to be an important resource of disease resistance improvement. In this study, a common wheat line 3D258 with powdery
mildew resistance was developed by crossing wild emmer accession WE29 with common wheat landrace Yanda1817 and back-
crossing with common wheat line 87-1 (Yanda 1817/WE29//5*87-1, BC4F6). Genetic analysis of the F2 population and their F3
families, developed from 3D258 and a susceptible common wheat cultivar Xuezao, indicated that the powdery mildew resistance
in 3D258 was controlled by a single dominant gene, designated temporarily as MlWE29. Molecular markers and the bulked seg-
regant analysis were used to characterize the powdery mildew resistance gene MlWE29. Six SSR markers (Xgwm335, Xgwm213,
Xgwm639, Xwmc415, Xwmc289, and Xwmc75) and five EST-STS markers (BE494426, BE442763, CD452476, BE445282, and
BE407068) were found to be linked to MlWE29. Using Chinese Spring nullisomic-tetrasomics, ditelosomics and deletion lines,
第 6期 张连松等: 野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因 MlWE29分子标记定位 999


MlWE29 was physically mapped on chromosome 5BL bin 0.59–0.79. The common wheat line 3D258 and its resistance gene
linked molecular markers could be used in disease resistance genes pyramiding and marker-assisted selection in wheat breeding
program.
Keywords: Blumeria graminis f. sp. tritici; Triticum turgidum var. dicoccoides; Powdery mildew resistance gene; Molecular
markers
小麦白粉病是由专性寄生的白粉病菌(Blumeria
graminis f. sp. tritici)引起的世界性病害, 是我国发
生范围最广、危害程度最重的小麦病害之一。培育
抗病品种是防治白粉病危害最经济有效且又环保的
举措。寻找新抗源和种质创新是抗病育种的基础工
作, 也是解决抗源单一化问题的有效途径。迄今为
止, 已经正式命名的小麦抗白粉病基因分布在 39个
位点上(Pm1~Pm39), 其中 Pm1、Pm3、Pm4、Pm5
和 Pm8等位点上具有多个等位基因[1]。
随着分子标记技术的发展 ,目前已经出现的分
子标记有 RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SCAR、STS
等。在常用的分子标记中, SSR标记随机分布于小麦
的基因组中, 具有多态性高、稳定性好、共显性等
特点。自 Röder 等[2]1998 年构建了包含 279 个标记
位点的小麦微卫星遗传图谱后 , Somers 等 [3]、
Pestsova等[4]、Song等[5]、Gupta等[6]在此基础上进
一步饱和了小麦的遗传图谱, 已成为小麦遗传作图
和基因发掘与定位的重要工具。多个小麦抗白粉病
基因的分子标记已经建立起来[1,7], 为小麦抗病基因
分子标记辅助选择和基因积聚奠定了基础。
近年来, 随着小麦部分 EST (expressed sequence
tagged)测序的完成, Yao等[8]利用比较基因组学的方
法根据小麦 EST 的序列信息设计了一批 EST-STS
(site-tagged-sequence)标记, 找到了与抗白粉病基因
Mlm80和 Mlm2033连锁的分子标记, 丰富了抗白粉
病基因的分子标记连锁图。基于小麦 EST 序列的
EST-STS 标记已经越来越多地用于基因组作图与标
记辅助选择中。
野生二粒小麦 (Triticum turgidum var. dicoc-
coides, 2n = 4x = 28, AABB)是栽培小麦的四倍体祖
先种, 与硬粒小麦和普通小麦很容易杂交, 杂种后
代与普通小麦回交的结实率较高[9]。野生二粒小麦
的遗传多样性很高[10], 形态学变异非常丰富, 且含
有许多优良的农艺性状, 特别是对小麦白粉病的抗
性。Moseman等[11]鉴定了 650份以色列野生二粒小
麦材料, 发现近一半材料抵抗小麦白粉病。解超杰
等[12]对来自以色列 16个不同地区的 151份野生二粒
小麦材料进行了白粉病苗期抗性鉴定。结果表明 ,
86.8%的材料对小麦白粉菌 15号生理小种表现高
抗。在已知的小麦抗白粉病基因中, 来源于野生二
粒小麦的部分抗白粉病基因 /位点已经转移到了普
通小麦的遗传背景中, 为这些抗病基因在抗病育种
中的利用提供了便利。由于野生二粒小麦还含有优
质、抗逆等许多其他的优良农艺性状[13-15], 因此, 在
利用野生二粒小麦提高普通小麦抗病性的同时还能
改善小麦的其他性状, 丰富小麦的遗传多样性, 达
到一举多得的效果。
1993—1994 年间, 中国农业大学从以色列引进
了多份野生二粒小麦材料, 并开展了普通小麦与部
分高抗白粉病野生二粒小麦材料杂交和回交转育工
作, 育成了一批农艺性状优良、便于育种利用的抗
白粉病新品系。为了明确这些抗病材料中所含的抗
病基因, 更好地利用这些抗病资源, 本研究选取农
艺性状优良, 抗病性表现较突出的品系 3D258, 对
其进行抗白粉病鉴定、遗传分析和分子标记研究 ,
以期为该抗病材料的应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
小麦感白粉病亲本为普通小麦品种薛早, 抗白
粉病亲本为小麦品系 3D258, 是通过普通小麦品种
燕大 1817与野生二粒小麦WE29杂交, 杂交后代用
普通小麦品系 87-1多次回交育成的高抗小麦白粉病
新品系, 其系谱为燕大 1817/WE29//5*87-1, BC4F6。
利用薛早和 3D258配制杂交组合, 对薛早/3D258的
F1代, F2代分离群体及 F3代家系进行抗白粉病鉴定,
分析抗病基因的遗传特性。
中国春第 5部分同源群缺体-四体系、双端体系
和缺失系定位材料由美国堪萨斯州立大学小麦遗传
资源中心 Raupp W J博士和 Gill B S博士惠赠, 其中
缺体-四体系、双端体系用于分子标记的染色体和染
色体臂定位, 缺失系用于分子标记的染色体 Bin 物
理定位, 缺失系的信息见表 1。
1.2 小麦白粉病抗性鉴定
用于抗性鉴定的白粉病菌为北京地区流行的生
理小种 E09, 由中国农业科学院植物保护研究所段
1000 作 物 学 报 第 35卷

表 1 中国春染色体 5BL缺失位点的分布情况
Table 1 Distribution of deletion breakpoints on 5BL in Chinese Spring
中国春缺失系
CS deletion line
缺失种类
Description
片段长度
Fragment length
D5BL-6 19+1[del5BL-6]+1[5A] 0.29
D5BL-9 18+1[del5BL-9]+1[del7AL-11]+1[7A]+t[del5BS-9L] 0.76
D5BL-11 20+1[d5BL-11] 0.59
D5BL-12 19+1[d5BL-12] 0.08
D5BL-13 17+1[d5BL-13] 0.82
D5BL-14 18+1[d5BL-14] 0.75
D5BL-16 19+1[del5BL-16]+1[del2DL-12]+1[2D] 0.79

霞瑜研究员惠赠。该小种对 Pm1、Pm3b、Pm3c、
Pm3e、Pm5、Pm6、Pm7、Pm8、Pm17 和 Pm19 等
小麦抗白粉病基因有毒性, 但对小麦品系 3D258 中
的抗白粉病基因无毒性。用白粉病菌生理小种 E09
对抗病亲本 3D258、感病亲本薛早、薛早/3D258的
F1代、F2抗感分离群体和 F3家系进行苗期白粉病菌
接种并进行抗性鉴定。对每个 F3 家系至少鉴定 20
株幼苗的抗病性, 用于推导 F2单株的抗病基因型。
当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后, 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
温室苗期接种鉴定白粉病的抗性, 按 6 级标准, 即
免疫(0)、过敏性坏死(0;)、高抗(1)、中抗(2)、中感
(3)和高感(4), 并用“+”和“”表示轻重程度。0~2
级为抗病, 3~4级为感病[16]。
1.3 基因组 DNA提取和抗、感池构建
参照 Saghai-Maroof 等[17]的 CTAB 法提取试验
材料的基因组 DNA, 其中 F2代按单株提取 DNA。
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 DNA 为模板进行 PCR 扩增, 寻找抗感池之
间有多态性的引物, 进一步用多态性引物在 F2代分
离群体中分析验证, 检测分子标记与抗病基因的连
锁程度。
1.4 分子标记筛选和 PCR扩增
小麦 SSR引物选自 Röder[2]等开发的WMS引物,
Somers 等[3]报道的 WMC 引物和 GrainGene 网站
(http://wheat.pw.usda.gov)上公布的小麦 EST 引物。
首先从合成的引物中选取随机分布在每一条染色体
上的 200对 SSR引物, 用于多态性标记的初步筛选。
待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和 EST标记进一步筛选
多态性。
在 Applied Biosystems GeneAmp PCR System
9700上进行 PCR, 参照Röder等[2]的参数和程序, 略
有改动。反应体系 10 L (含 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, 每个引物各 25 ng, 50~100 ng 基因
组 DNA 和 0.75 U Taq DNA 聚合酶)。扩增程序为
94℃变性 5 min; 94℃变性 45 s, 55~60℃(根据不同引
物的退火温度)退火 45 s, 72℃延伸 1.5 min, 40个循
环; 72℃延伸 10 min。扩增产物加入 3 L的上样缓
冲液, 取 5 L 样品在 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶上
以恒定电压 100~150 V电泳, 大约 4 h, 经硝酸银染
色后进行带型统计或扫描记录。
1.5 连锁分析
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,
采用MAPMAKER/EXP 3.0b软件计算分子标记与抗
白粉病基因之间的距离[18]。用 MapdrawV2.1软件[19]
绘制连锁图谱。
1.6 抗白粉病基因及其连锁的多态性标记染色
体物理定位
用中国春第 5部分同源群的缺体-四体系、双端
体系和染色体片段缺失系对与抗病基因连锁的 SSR
标记进行染色体、染色体臂和染色体 Bin物理定位。
通过比较中国春与其缺失系的扩增带型, 将每个连
锁标记定位到某个特定的染色体 Bin上。
2 结果与分析
2.1 抗白粉病基因 MlWE29遗传分析
苗期接种鉴定表明, 3D258表现高抗(IT 0;), 而
薛早表现高度感病(IT 4), 薛早/3D258 杂交 F1代全
第 6期 张连松等: 野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因 MlWE29分子标记定位 1001


部抗病(IT 0; –1), 薛早/3D258的 F2群体 166个单株
中, 125株表现抗病(IT 0; –2), 41株表现感病(IT 4),
符合 3∶1的分离比例(χ23:1 = 0.004, χ20.05 = 3.84)(表
2)。F2单株鉴定后移栽到大田, 部分高度感病单株死
亡, 共收获 136 个 F2单株。经 F3家系鉴定, 其中纯
合抗病(RR)、杂合抗病(Rr)和纯合感病(rr) F2单株分
别为 31、82和 23株, 偏离预期的 1∶2∶1 (χ21:2:1 =
6.85, χ20.05 = 5.99)分离比率(表 2)。综合 F2和 F3家系
鉴定结果, 推断 3D258 的苗期白粉病抗性是由显性
单基因控制的, 暂定名为 MlWE29。

表 2 小麦品系 3D258中抗白粉病基因 MlWE29的遗传分析
Table 2 Genetic analysis of powdery mildew resistance gene MlWE29 in wheat line 3D258
世代
Generation
抗病株数
No. of resistant plants
感病株数
No. of susceptible plants
总数
Total
χ2 χ20.05
3D258 25 0 25
薛早 Xuezao 0 25 25
薛早/3D258 F1 Xuezao/3D258 F1 20 0 20
薛早/3D258 F2 Xuezao/3D258 F2 125 41 166 0.004 3.84
薛早/3D258 F2:3 Xuezao/3D258 F2:3 32(RR) + 83(Rr) 23 (rr) 138 6.850 5.99

2.2 与抗白粉病基因 MlWE29 连锁的 SSR 分子
标记筛选及其染色体定位
在 200 对候选 SSR 引物中, 筛选出扩增产物在
薛早/3D258 的 F2 抗病池和感病池之间存在多态性
的引物 GWM213。进一步将 GWM213 在 F2代抗病
性分离群体上进行检测, 结果表明, 该引物扩增产
生的多态性片段与抗病基因 MlWE29位点连锁。
由于 Xgwm213已被定位于小麦 5B染色体上着
丝粒附近[2], 因此, 继续在小麦第 5 同源群上筛选
引物。结果发现 GWM639、WMC415、GWM335、
WMC289 和 WMC75 可扩增出多态性 DNA 片段,
且与 MlWE29连锁。在筛选到的共 6个与 MlWE29
基因连锁的 SSR 标记中, Xgwm639 和 Xwmc415 是
显性标记 , 在纯合抗病单株上和杂合抗病单株上
均能扩增出多态性条带 , 而在纯合感病单株上扩
增不出多态性条带。另外 4 个标记 Xgwm335、
Xgwm213、Xwmc289、Xwmc75是共显性标记(图 1)。
根据这 6个 SSR标记在 F2分离群体上的扩增结果,
构建了抗白粉病基因 MlWE29 的分子标记连锁图
谱。

图 1 SSR标记 Xwmc75在薛早/3D258 F2群体抗、感单株上的扩增结果
Fig. 1 Amplification pattern of SSR primer pair Xwmc75 on Xuezao/3D258 F2 individual plants of segregation population
M: 1 kb DNA 分子标记; 1: 3D258; 2: Xuezao; 3: 抗病池; 4: 感病池; 5~9: 纯合抗病单株; 10~14: 杂合抗病单株; 15~18: 纯合感病单株。
M: 1 kb DNA ladder; 1: 3D258 2: Xuezao; 3: resistant pool; 4: susceptible pool; 5–9: homozygous resistant plants; 10–14: heterozygous
resistant plants; 15–18: homozygous susceptible plants.

Xgwm213、Xgwm335 和 Xwmc75 只定位在 5B
染色体上, Xwmc415在 5A和 5B染色体上都有位点,
Xwmc289 在 5B 和 5D 染色体上均有位点 , 而
Xgwm639 在 5A、5B 和 5D 染色体上都有位点。为
确定抗白粉病基因 MlWE29 所在的染色体位置, 用
6 个与 MlWE29 连锁的 SSR 标记在中国春及其第 5
部分同源群染色体的缺体 -四体系 (N5AT5D、
N5BT5A 和 N5DT5A) DNA 上扩增。结果表明, 与
MlWE29 连锁的多态性标记位点均位于 5B 染色体
上。进一步在 5B 染色体双端体系(Dt5AL、Dt5BL
和 Dt5DL)和 5BL的 7个缺失系 DNA上扩增, 结果
Xgwm335 和 Xgwm213 被定位在染色体 5BL Bin
0.29~0.59间, Xwmc415和 Xgwm639被定位在染色体
5BL Bin 0.59~0.75 间(图 2), 而标记 Xwmc289 和
Xwmc75 被定位在染色体 5BL Bin 0.76~0.79 间(图
2)。抗白粉病基因 MlWE29 位于标记 Xwmc75 和
Xwmc415之间, 因此可将 MlWE29定位于 5BL染色
体长臂 Bin 0.59~0.79间(图 3)。
2.3 与抗白粉病基因 MlWE29 连锁的 EST-STS
分子标记筛选
为了加密 MlWE29 遗传连锁图谱, 又筛选了 19
对物理定位于目标基因染色体区间的小麦 EST 引物,
1002 作 物 学 报 第 35卷


图 2 SSR标记 Xwmc75 (A)和 Xwmc415 (B)在中国春第 5部分同源群缺体-四体材料的扩增结果
Fig. 2 Amplification pattern of Xwmc75 (A) and Xwmc415 (B) in Chinese Spring homoeologous group 5 nulli-tetrasomics,
ditelosomics, 5BL deletion lines


图 3 抗白粉病基因 MlWE29分子标记连锁图谱和染色体物理
图谱
Fig. 3 Linkage and physical bin map of powdery mildew re-
sistance gene MlWE29
左图的右侧是标记, 左图的左侧为两标记之间的遗传距离(cM);
右图的右侧括号的数字表示片段长度比。
Locus names are indicated on the right side of the left map. Kos-
ambi map distances (cM) are shown on the left side.
The numbers in the brackets of the right map are fragment lengths.

共发现 5 对 EST-STS 标记(表 3)可以在抗病、感病
池上扩增出多态性片段(图 4)。利用薛早/3D258 F2
代分离群体将这 5 对标记(BE494426、BE442763、
CD452476、BE445282和 BE407068)整合到 MlWE29
分子标记连锁图谱上(图 3)。
3 讨论
3.1 小麦品系 3D258 中抗白粉病基因的鉴定和
染色体定位
野生二粒小麦蕴含丰富的抗白粉病基因, 对我
国白粉病菌表现优良抗性[12]。将引自以色列的野生
二粒小麦 WE29 与普通小麦品种杂交, 再进行连续
回交, 已经将其抗白粉病基因导入普通小麦遗传背
景中, 育成抗白粉病小麦新品系 3D258。经多年温
室和田间抗病性鉴定, 燕大 1817和 87-1均为高感白
粉病的普通小麦品种(系), 3D258的白粉病抗性来源
于野生二粒小麦 WE29。抗病性遗传分析结果表明
F2 代分离群体的分离比例符合 3∶1 的显性单基因
孟德尔分离比例, 表明小麦品系 3D258 对小麦白粉
病菌 E09 生理小种的抗性受显性单基因控制, 暂时
命名为 MlWE29。
分子标记定位可以快速确定目标基因所在的染
色体位置, 在小麦重要农艺性状功能基因, 尤其是
抗病基因的发掘和鉴定上应用广泛。在常用的分子
标记中, SSR标记具有位点多、数量丰富, 覆盖整个
染色体组; 每个位点均有许多等位形式, 多态性高;
是共显性标记, 能够区分纯合、杂合基因型, 从而提
供单个位点上较完整的遗传信息; 易于利用 PCR技
术分析, 对模板 DNA的质量要求不高, DNA用量少;
第 6期 张连松等: 野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因 MlWE29分子标记定位 1003



图 4 EST标记 BE494426在薛早/3D258 F2群体抗、感单株上的扩增结果
Fig. 4 Amplification pattern of EST primer pair BE494426on Xuezao/3D258 F2 individual plants of the segregation population
M: 1 kb DNA 分子标记; 1: 3D258; 2: Xuezao; 3: 抗病池; 4: 感病池; 5~9: 纯合抗病单株; 10~14: 纯合感病单株。箭头示抗、感间的多
态性片段
M: 1kb DNA ladder; 1: 3D258 2: Xuezao; 3: resistant pool; 3: susceptible pool; 5–9: homozygous resistant plants; 10–14: heterozygous re-
sistant plants; 15–19: homozygous susceptible plants. Arrows show the polymorphic bands between resistant and susceptible.

表 3 与抗白粉病基因 MlWE29连锁的 EST引物序列
Table 3 EST primer sequences linked with powdery mildew resistance gene of MlWE29
标记
Marker
正向引物
Forward primer (5′–3′)
反向引物
Reverse primer (5′–3′)
BE494426 TCCATCAATAAGAGAGATGGCTG GAATTGGCTTCAAAGACGGA
BE442763 AAGAGAATGCTATTGCGCGT ATGCATCTCTAGGTTGCGCT
CD452476 AAGAGAATGCTATTGCGCGT GGCATAAGCAGAAGACGGAG
BE445282 GAGGCGGTGCCTATCATAAA CAATGCCAGGAATTCGATCT
BE407068 ACGCTTAGACTTGGCAAGGA TACATCGCCAAGTTGTCCTG

操作简单, 结果重复性好; 多数标记染色体位置已
知, 可以方便地应用到基因定位、外源遗传物质鉴
定等研究中等特点, 通常被用来作为定位未知基因
的首选分子标记。本研究利用 BSA 法和 SSR 标记
分析, 筛选出 6 个与抗白粉病基因 MlWE29 连锁的
SSR标记, 初步将 MlWE29定位到小麦 5BL染色体
上, 在连锁图上的顺序关系为 Xgwm335–Xgwm213–
Xgwm639–Xwmc415–MlWE29–Xwmc289–Xwmc75。
中国春染色体片段缺失系在确定目标基因及其
紧密连锁的分子标记所在的染色体物理区间上有重
要意义, 小麦的 SSR标记位点和众多的 EST位点都
已经定位到小麦 7 个部分同源群的染色体不同区间
上[2-6,20]。利用中国春 5BL不同的染色体片段缺失系,
可以将抗白粉病基因 MlWE29 定位到 5BL Bin
0.59~0.79 区间, 为进一步筛选多态性标记, 构建精
细遗传连锁图谱奠定了基础。在此基础上, 利用已
经物理定位于 5BL染色体 Bin 0.59~0.79区间的小麦
EST 序列信息, 进一步筛选多态性 EST-STS 标记,
将来源于 5 个小麦 EST 的 EST-STS 标记定位到
MlWE29 遗传连锁图谱上。Sorrells 等[21]通过小麦
EST 序列和水稻基因组序列的比较, 证实水稻和小
麦基因组部分区域存在良好的宏观和微观共线性。
小麦第 5部分同源群长臂 Bin 0.59~0.79区间与水稻
9 号染色体具有共线性关系 , 利用这些与 MlWE29
连锁的 EST 序列, 可以开展与水稻同源基因组区间
的比较分析, 进一步开发与 MlWE29 连锁的分子标
记。二穗短柄草由于具有基因组小、植株个体小、
生育期短等特点[22], 被作为禾本科模式植物进行了
基因组测序研究。系统进化研究发现二穗短柄草小
麦的亲缘关系比水稻更近。因此, 利用与 MlWE29
连锁的小麦 EST 序列信息, 开展与水稻和二穗短柄
草的共线性关系分析, 有望对 MlWE29 进行精细遗
传定位。
3.2 MlWE29和其他已知抗白粉病基因的关系
本文研究的抗白粉病基因 MlWE29 来源于野生
二粒小麦 WE29, 被定位到 5BL 染色体 Bin 5BL
0.59~0.79区间。在已经发现的小麦抗白粉病基因中,
来源于野生二粒小麦的有 Pm16(4A 或 5BS)[23-24]、
Pm26(2BS)[25]、 Pm30(5BS)[26]、MlZec1(2BL)[27]、
MlIW72(7AL)[28]、PmAS846(5BL)[29]和 Pm36(5BL)[30]。
抗白粉病基因 PmAS846 来源于野生二粒小麦 AS846,
目前只发现一个与其连锁的 SSR 标记 Xgwm67, 遗
传距离为 20.6 cM[29]。Xgwm67位于 5B染色体的着
丝粒附近靠近长臂一端, 因此, PmAs846 也可能位
于 5BL 上, 但还需要有更多的标记确定其在染色体
上的准确位置。SSR标记 Xgwm67在 3D258分离群
1004 作 物 学 报 第 35卷

体上未检测到多态性。抗白粉病基因 Pm36 来源于
野生二粒小麦 MG29896, 是一个导入到硬粒小麦中
的显性基因, 通过与之连锁的分子标记将该基因也
定位到了染色体 Bin 5BL (0.29~0.76)上。Pm36 与
EST标记 BJ261635紧密连锁, 遗传距离为 0.4 cM[30],
但根据该 EST 设计的 PCR 引物在薛早/3D258 分离
群体上未检测到多态性。比较抗白粉病基因MlWE29
和 Pm36 的遗传连锁图, 只在近末端方向有共同的
分子标记 Xwmc75。Xwmc75 距 Pm36 约 10 cM, 但
距 MlWE29约 18.6cM。由于作图群体的不同, 单纯
通过遗传距离的差异尚不能确定 Pm36 与 MlWE29
的关系。其他定位于 5B染色体上的抗白粉病基因有
Pm16 和 Pm30。但均定位于 5BS 染色体上。因此,
MlWE29是不同于 Pm16和 Pm30的抗白粉病基因。
Pm36 目前只导入意大利的硬粒小麦中, 国内尚无
这一遗传资源。本研究所用的抗白粉病基因MlWE29
则已经导入六倍体普通小麦遗传背景中, 并通过多
代连续回交已经具有优良的农艺性状, 可以较为容
易地被国内各育种单位利用。所建立的与 MlWE29
连锁的分子标记为该基因的分子标记辅助选择和基
因积聚提供了重要工具。
4 结论
成功将野生二粒小麦 WE29 抗白粉病基因导入
普通小麦新品系 3D258, 3D258 携带一个位于 5BL
染色体 Bin 0.59~0.79 间的显性抗白粉病基因
MlWE29, 建立了与 MlWE29 连锁的微卫星和
EST-STS标记, 为小麦抗病基因分子标记辅助选择、
基因积聚和分子育种提供了新的物质基础。
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