美國小麥種質資源IR35抗條銹性評價及遺傳分析

駱惠生， 曹世勤， 黃 瑾， 賈秋珍， 張 勃， 馮 晶， 金社林＊

（1.甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所，蘭州 730070；2.中國農業(yè)科學院植物保護研究所／植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193）

小麥條銹病由專性寄生菌條形柄銹菌（Pucciniastriiformisf.sp.tritici）引起，是發(fā)生于甘肅省及我國北方小麥生產上的最主要病害之一，種植抗病品種是防治該病最經濟有效的措施［1］。研究發(fā)現(xiàn)，近年來隨著大量抗病小麥新品種（系）的育成和推廣，雖然使小麥的產量得到顯著提高，但其遺傳基礎日趨狹窄［2－3］，具有相同或相似抗病品種（基因背景）在不同生態(tài)區(qū)的廣泛種植，加快了條銹病菌定向選擇和品種抗病性喪失的步伐，導致小麥條銹菌新的毒性小種及致病類型的不斷出現(xiàn)，造成抗病品種抗病性的不斷喪失，引致小麥條銹病近年來在甘肅省及全國局部地區(qū)頻繁發(fā)生。特別是在條銹病常發(fā)易變區(qū)的甘肅隴南，該現(xiàn)象表現(xiàn)更為突出。進一步擴大優(yōu)異小麥抗源材料的選擇范圍，將會增加甘肅隴南小麥品種遺傳多樣性，從而延緩條銹病菌變異速度，延長抗病品種使用年限，對有效指導抗病品種選育和合理布局，持續(xù)控制小麥條銹病發(fā)生流行具有重要作用。

國內在以外引材料為抗源進行小麥抗條銹病利用方面，取得了較好的成效。如20世紀70年代中期從國外引進的‘阿夫’、‘阿桑’、‘南大2419’、‘阿芙樂爾’、‘山前麥’、‘洛夫林10’、‘洛夫林13’等小麥品種先后在國內作為一線抗源材料或直接用作生產品種，曾一度較好地控制了甘肅隴南及中國小麥條銹病的發(fā)生流行［4］。1990－2010年甘肅省審定的34個冬小麥品種中，有18個品種中含有國外材料血緣［5］。

小麥種質資源材料‘IR35’是甘肅省農業(yè)科學院從美國引進的一個普通小麥品種。經2006－2011年連續(xù)多年在甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所蘭州低溫溫室和甘谷試驗站及臨洮農業(yè)學校進行苗期、成株期抗病性鑒定和抗性變異監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該品種對接種和自然誘發(fā)的條銹病均表現(xiàn)中度抗病（總體病情2－3／20／40，侵染型／嚴重度／普遍率），嚴重度、病葉率和終期病情指數均相對較低，且適應性和豐產性也表現(xiàn)較好，在育種上具有一定的利用價值。基于此，作者開展了該品種的抗條銹性特點及其遺傳結構研究，以期為充實甘肅隴南抗病基因資源庫和該品種的更好利用打下良好的工作基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

小麥種質資源材料‘IR35’由甘肅省農業(yè)科學院科研管理處樊廷錄惠贈，來自美國。用于抗病性評價及苗期遺傳分析的相關親本及‘IR35’與‘銘賢169’組合各世代材料、條銹菌單孢菌系條中32號、33號來自甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所小麥病害課題組。

用于基因推導的30個已知抗條銹病基因載體品種‘Chinese 166’（Yr1）、‘Joss cambier’（Yr2）、‘Heines Kolben’（Yr2＋Yr6）、‘Heines Peko’（Yr2＋Yr6，＋ ）、‘Heines Ⅶ ’（Yr2 ＋Yr H7）、‘Vilmorin23’（Yr3＋Yr V23）、‘Nord Desprez’（Yr3，＋）、‘Cappelle Desprez’（Yr3a＋Yr4a＋Yr16，＋）、‘Hybrid46’（Yr4，＋）、‘T.speltaalbum’（Yr5）、‘Fielder’（Yr6＋Yr20）、‘Lee’（Yr7＋Yr22＋Yr23）、‘Reichersberg 42’（Yr7，＋）、‘Compair’（Yr8＋Yr19）、‘Clement’（Yr9＋YrCle）、‘Lovrin 13’（Yr9，＋）、‘Moro’（Yr10＋Yr Mor）、‘Mega’（Yr12）、‘Maris Huntsman’（Yr2＋Yr3a＋Yr4a＋Yr13）、‘Dippes Triumph’（Yr15）、‘VPM1’（Yr17）、‘K733’（Yr24）、‘Strubes Dickkopf’（Yr25＋YrSD）、‘Tp981’（Yr25）、‘Line R55’（Yr26）、‘Selkirk’（Yr27）、‘T.tauschiiW－219’（Yr28）、‘Carstens V’（Yr32）、‘Spaldings Prolific’（Yr－Sp P）、‘Suwon92／Omar’（YrSu）和26個不同毒性譜的國內外條銹菌單孢菌系2E26、3E10、3E22、7E158、32E200、34E30、34E40、36E8、40E47、41E233、43E159、44E169、45E25、45E169、45E185、45E191、45E221、64E12、99E22、107E58、108E41、109E125、113E80、167E62、175E191、239E188均來自中國農業(yè)科學院植物保護研究所麥類作物病害組［6］。

1.2 試驗方法

1.2.1 抗病性鑒定及監(jiān)測

為明確種質資源材料‘IR35’的抗病性，2006－2011年連續(xù)6年分別在甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所蘭州低溫溫室進行苗期抗病性鑒定，在甘谷試驗站和臨洮農業(yè)學校進行成株期田間自然誘發(fā)鑒定。苗期、成株期詳細鑒定方法參照參考文獻［7］進行。

成株期抗病性監(jiān)測在甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所甘谷試驗站和定西市臨洮農業(yè)學校進行。在條銹病發(fā)生的高峰期（甘谷試驗站5月下旬；臨洮農校6月中旬），分別記載供試品種病情（侵染型、嚴重度和普遍率）。

1.2.2 抗病基因推導分析

2009年5－6月，在中國農業(yè)科學院植物保護研究所低溫溫室，將成套的抗條銹病已知基因品系和待測品種播于40 cm×20 cm×10 cm塑料盒內，在小麥生長的1葉期，采用掃抹法分別接種26個新鮮的供試菌系，置于10℃黑暗條件下保濕24 h，然后放在溫室（晝15～18℃／夜10～14℃、光照時間10～12 h／d、光照強度90～144μmol／m2·s）潛育發(fā)病，接種后15～18 d，待感病對照品種‘銘賢169’充分發(fā)病后，分別調查記載所有供試材料的侵染型。比較已知基因、供試材料和病原物相互作用產生的侵染型，推導‘IR35’所含的抗條銹病基因。

1.2.3 抗性遺傳分析

2010年3月，在甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所蘭州低溫溫室，將供試組合各世代及親本材料分別播于直徑為10 cm塑料花盆中，每盆20粒。于1葉1心期用供試小種的單孢菌系采用抖孢子粉法接種。接種后15～18 d，待感病對照品種‘銘賢169’充分發(fā)病后分別記載發(fā)病級別。

病情級別記載采用全國統(tǒng)一的0～4級標準進行［8－9］。根據劉孝坤方法劃分抗感類型［8］，為準確劃分抗感病標準，在0、0；、1、2、3、4共6級的基礎上，再增加2－和2＋兩個侵染型級別。用實測值與期望值的比率χ2進行適合性檢驗。

2 結果與分析

2.1 抗病性鑒定及監(jiān)測

由表1結果看出，苗期接種鑒定，‘IR35’對條中29號表現(xiàn)免疫，對條中33號、條中32號、條中31號、水11－4及混合菌均表現(xiàn)中度抗病，侵染型為2型。成株期在甘谷試驗站和臨洮農業(yè)學校，‘IR35’對自然誘發(fā)的條銹病也表現(xiàn)中度抗病，病情2－3／10～20／30～40（侵染型／嚴重度／普遍率），嚴重度、普遍率和終期病情指數均相對較低，具有較好的抗病特點。

2.2 苗期抗性基因推導

鑒定結果發(fā)現(xiàn)，‘IR35’除對供試菌系45E221和239E188表現(xiàn)感病外，對其余24個供試單孢菌系均表現(xiàn)抗病，與已知基因載體品種對供試菌系的抗感反應不一致，推測含有未知抗條銹病基因。

2.3 抗病性遺傳分析

2.3.1 對條中32號抗病性遺傳分析結果

苗期鑒定結果表明，‘銘賢169’高度感病，侵染型3～4型。‘IR35’表現(xiàn)中度抗病，侵染型1～2型。根據雙親及雜交后代侵染型級別及各級侵染型的數目，將0～2型劃為抗病類型（R），2＋～4型劃為感病類型（S）。在‘IR35’與‘銘賢169’組合中，12株 F1代全部表現(xiàn)抗病，侵染型1～2型。在100株F2代群體中，有76株抗病株，24株感病株，抗感分離比較好地符合3R：1S理論比，卡方測驗值，表明‘IR35’對條中32號的抗病性由1對顯性基因控制（表2）。

表2 ‘IR35’／‘銘賢169’組合各世代群體苗期對條中32號的抗病性分離結果Table 2 The resistance of seedling plants of wheat varieties‘IR35’，‘MX169’and their progenies to Puccinia striiformis physiological race CYR32

2.3.2 對條中33號抗病性遺傳分析結果

苗期鑒定結果表明，‘銘賢169’高度感病，侵染型3～4型。‘IR35’表現(xiàn)中度抗病，侵染型1～2型。根據雙親及雜交后代侵染型級別及各級侵染型的數目，將0～2型劃為抗病類型（R），2＋～4型 劃為感病類型（S）。在‘IR35’與‘銘賢169’組合中，15株F1代均表現(xiàn)感病。在151株F2代群體中，有46株抗病株，105株感病株，抗感分離比較好地符合1R∶3S理論比，卡方測驗值，表明‘IR35’對條中33號的抗病性由1對隱性基因控制（表3）。

3 討論

多年、多點鑒定及監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)，小麥種質資源材料‘IR35’在苗期對供試條銹菌系及混合菌表現(xiàn)中度抗病，成株期在自然發(fā)病的條件下也表現(xiàn)中度抗病，表明該品種具有較好的苗期抗條銹特性。同時田間調查發(fā)現(xiàn)，‘IR35’綜合農藝性狀優(yōu)良，適應性較好，可在今后小麥抗條銹病育種中作為抗源材料加以利用，以進一步豐富甘肅隴南小麥生產品種及抗源材料的抗病基因類型，提高抗病基因多樣性和抗病品種的豐富度，穩(wěn)定條銹菌群體結構，降低新小種出現(xiàn)頻率，持續(xù)控制小麥條銹病在甘肅隴南的發(fā)生 流行。

表3 ‘IR35’／‘銘賢169’組合各世代群體苗期對條中33號的抗病性分離結果Table 3 The resistance of seedling plants of wheat varieties‘IR35’，‘MX169’and their progenies to Puccinia striiformis physiological race CYR33

抗性基因推導分析發(fā)現(xiàn)，小麥種質資源材料‘IR35’含有未知抗條銹基因，遺傳分析表明‘IR35’對條中32號和條中33號的抗病性均由1對抗條銹病基因控制，抗條中32號的基因為顯性，抗條中33號的基因為隱性，至于2對基因是否為相同的抗條銹基因，有待于進一步研究。

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