３４份粗山羊草抗白粉病性鑒定及遺傳分析

摘要 粗山羊草為小麥D基因組的供體，通過對來自不同產地的粗山羊草抗病性進行鑒定，用離體葉段接種方法接種12個小麥白粉病菌株(E02、E03、E05、E06、E07、E09、E11、E15、E18、E21、E23、E25)，鑒定了34份不同產地的粗山羊草抗病性。結果表明：9份粗山羊草(Y170、Y186、Y189、Y192、Y201、Y206、Y212、Y214、Y215)對12個小麥白粉病菌株完全免疫，有3份山羊草(Y126、Y208、Y185)對12個菌株全部感病，其余的材料抗白粉病的部分菌株。田間全生育期用混合菌種鑒定粗山羊草抗性，其結果與離體葉鑒定的結論相一致。粗山羊草Y219與Y122雜交的后代的遺傳分析發現抗病基因是1對顯性基因控制；Y215與Ae43雜交后代的遺傳分析表明抗病基因是1對隱性基因控制。

關鍵詞 粗山羊草；小麥白粉病；離體葉段接種；菌種

中圖分類號 S435.121.46

白粉病是限制中國小麥生產的重要病害之一，在條件適于其發生時會造成巨大的損失，每年發生面積超過1 200萬hm²，成為涉及中國20多個省市主要的常發病害。長期研究和實踐證明，培育和推廣抗病品種是持續控制病害流行危害最經濟、安全、有效的措施。

粗山羊草(Aegilops tauschii Coss)隸屬于禾本科(Gramineae)小麥族(Triticeae)山羊草屬(Ae-gilops L.2n＝14，DD)，是小麥D基因組的供體，也是許多D染色體組多倍體種的親本。粗山羊草是野生雜草，有遺傳基礎豐富、抗逆性強的特點。粗山羊草存在許多抗病基因，可在小麥育種時進行應用；將粗山羊草的抗逆基因轉移到普通小麥中，可拓寬小麥抗病基因的來源，增加育成品種的遺傳基礎。是解決栽培小麥遺傳基礎狹窄、抗性基因嚴重不足的一條非常好的途徑。孔令讓、董玉琛用小麥白粉病混合菌種對78份來自不同產地的粗山羊草進行了苗期抗病性鑒定，發現免疫及近免疫的材料有45份。孫曉麗等從粗山羊草中鑒定2個抗白粉病基因，并定位在5D長臂染色體上。L.M．Miranda等從粗山羊草發現的Pm34基因，張海泉等用抗病的粗山羊草與感病的粗山羊草雜交，成功將抗小麥白粉病菌株E11的基因定位在2D染色體上。

外源基因具有許多小麥生產品種所沒有的優良品性，如高產性、抗病性等，國內外都把利用外源基因豐富小麥的遺傳基礎和拓展其抗病基因庫，作為解決小麥品種抗病性喪失的重大戰略措施。本試驗對引進的34份粗山羊草的抗性遺傳特點進行了分析，旨在篩選出新的抗源和明確抗源的遺傳規律，為小麥的抗病育種和作物改良提供理論依據。

1 材料與方法

供試材料為34份不同產地的粗山羊草，由中國農業科學院作物科學研究所提供；12個小麥白粉病菌株及白粉病混合菌種，由中國農業科學院植物保護研究所提供；材料的抗白粉病鑒定采用室內離體葉鑒定和大田混合菌種鑒定相結合的辦法。離體葉培養基的配制參照Lutz等方法，略作改進。用苯并咪唑50 mg/L作保綠劑，瓊脂粉5 g/L作保濕劑和浮載劑，先加水將瓊脂加熱完全溶解，然后加入苯并咪唑，攪拌均勻后冷卻至60℃左右倒入大號培養皿，每個培養皿約10 mL，紫外燈下消毒1 h。

抗病性鑒定：將無菌的34份粗山羊草苗期葉片剪成2 cm葉段，葉面朝上，均勻插在離體葉培養基上，設4個重復，以感病的小麥京雙16為對照。每個培養皿用抖落病株孢子法分別接種12個白粉病菌株，用保鮮膜封閉好，置于18℃、光強為2 000 lx、光照時間為12 h/d的光溫培養箱中培養。待對照小麥京雙16充分發病后(5～7 d)，分別按0、0；、1、2、3、4級標準調查記載。其中0級為免疫，0；級為近免疫，1級為高抗，2級為中抗，3級為中感，4級為高感。

在田間用京雙16作誘發行，接種北京地區流行的白粉病混合菌株，全生育期抗病性觀察，鑒定標準同上。如果出現苗期或成株期抗病等級不一致的情況，按感病等級最高級記載。

用抗病的粗山羊草與感病的雜交，鑒定F₁和F₂的抗病情況，進行遺傳分析。

2 結果與分析

2．1 抗病性鑒定

經過離體葉和田間混合菌株鑒定，發現粗山羊草對小麥白粉病菌株的反應結果基本一致。用離體葉段接種12個白粉病菌株鑒定34份不同產地的粗山羊草，發現9份材料對12個白粉病菌株完全免疫，有3份材料對12個菌株全部感病，其余的材料都抗白粉病的某一菌株或鑒定時出現黃葉、霉變。免疫的材料占鑒定材料的26.47％，對12個菌種全部感病的材料占被鑒定材料的8.82％。田間白粉病混合菌株鑒定苗期和成株期抗病情況，發現8份材料免疫，1份近免疫，6份材料為高抗，11份材料為中抗，其余的為中感或高感，表明抗病材料占76.47％，其中免疫、近免疫和高抗材料占44.12％，感病材料為23.53％。在田間表現感病材料中，也有對白粉病某一菌株抗病的材料。如Y122田間感染混合菌株等級為4，高感，分單菌株鑒定時對E02、E06、E07、E15和E21菌株抗病。

2．2 粗山羊草后代遺傳分析

抗病的粗山羊草Y219與感病的粗山羊草Y122雜交，F，表現為0；級，抗病；F₁自交獲得F₂，用離體葉鑒定其抗性，F₂單株出現了抗感病分離。289株F₂單株表現抗病的為208株，抗病等級0；～2級；表現感病為8l株，抗病等級為3～4級，符合1對基因呈現的3:1分離比(x²=1.256 0＜x²_0.05，1=3.84)，表明控制抗病性狀的基因是1對顯性基因。

以Y215與Ae43雜交，F₁的抗病表現為4級，感病；F₁自交獲得F₂，鑒定單株抗性，F₂單株個體出現了抗感分離，299株F₂單株有213株單株抗病表現為3～4級，感病，有86株表現為抗病，等級為0～0；級。符合1對基因呈現的1:3比例的分離(x²=2.0613＜x²_0.051=3.84)，表明抗病性狀的基因是由一對隱形基因控制。

3 討論

小麥近緣植物是豐富小麥遺傳基因庫和改良現代小麥品種的重要種質。現在，國內外已將大量的小麥近緣植物的優良基因轉育至普通小麥中，粗山羊草是小麥D基因組的供體，其重要作用逐漸受到人們的重視。

充分、合理、有效地利用粗山羊草，必須對要利用的材料進行鑒定。現有的鑒定方法分為田間鑒定和離體葉鑒定兩種方法。本文鑒定結果顯示，離體葉和田間混合菌種鑒定雖各有優缺點，但都比較準確。離體葉鑒定不受場地和發育時期的限制，一次可以鑒定多個菌種，能夠快速檢測材料對病害的反應。但鑒定時要做好滅菌處理，否則易發生離體葉段霉變，影響鑒定結果，鑒定條件要求也比較嚴格，技術比較復雜。混合菌種田間鑒定在自然條件下能夠發病完全，鑒定準確，但不能反應材料對病菌單個生理小種反應，鑒定周期較長。所以可先田間鑒定，在田間抗病的材料再在室內作分小種離體鑒定，可能會收到更好的效果。

本研究表明9份粗山羊草Y186、Y170、Y189、Y192、Y201、Y206、Y212、Y214、Y215抗E02、E03、E05、E06、E07、E09、E11、E15、E18、E21、E23、E25白粉病流行小種，是難得的小麥白粉病抗原材料。

Y219與Y122雜交的后代F₂出現3:1比例的抗感分離，且F₁表現抗病，說明抗病基因是1對顯性基因，抗病基因來自于抗病的粗山羊草Y219；Y215與Ae43雜交，F₁感病，F₂出現抗感分離，抗病與感病與抗病株數比例是1:3，表明抗病基因是1對隱性基因，基因來自于抗病的粗山羊草Y219。這兩個抗病基因抗病效果明顯，且都是由核控制的抗病基因，可以進一步進行基因定位，應用于小麥的抗病育種。