分子標記輔助聚合抗小麥黃花葉病和白粉病育種

趙仁慧，劉炳亮，壽路路，陳甜甜，王海燕，王秀娥，別同德

(1．江蘇里下河地區農業科學研究所/農業部長江中下游小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，江蘇揚州 225007；2.揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室，江蘇揚州 225007；3.南京農業大學作物遺傳與種質創新國家重點實驗室，江蘇南京 210095)

分子標記輔助聚合抗小麥黃花葉病和白粉病育種

趙仁慧1，劉炳亮2，壽路路1，陳甜甜1，王海燕3，王秀娥3，別同德1

(1．江蘇里下河地區農業科學研究所/農業部長江中下游小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，江蘇揚州 225007；2.揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室，江蘇揚州 225007；3.南京農業大學作物遺傳與種質創新國家重點實驗室，江蘇南京 210095)

抗白粉病基因 Pm21和PmV定位于不同簇毛麥種質的6VS染色體臂，對已知白粉病生理小種均表現高抗。小麥-簇毛麥小片段頂端易位系NAU421(T4VS-4DS·4DL)攜帶 Wss1基因，高抗小麥黃花葉病。為選育兼抗小麥黃花葉病和白粉病的育種新材料，以NAU421為親本，分別與攜有 Pm21基因的品系Y16-Pm和攜有PmV基因的品種揚麥22雜交，構建F2代分離群體，然后利用與 Wss1和 Pm21/PmV基因連鎖的共顯性分子標記CINAU301和MBH1對F2代進行檢測。結果表明，在286個NAU421/Y16-Pm的F2單株中，同時攜有純合 Wss1和 Pm21基因的單株有18株，比例為6.38%；在232個NAU421/揚麥22的F2單株中，同時攜有純合 Wss1和PmV基因的單株有5株，比例為2.16%。細胞學與分子標記鑒定結果一致，說明CINAU301和MBH1可用于對 Wss1和 Pm21/PmV基因的高效選擇。F3代株系抗病性鑒定表明，篩選出的23個雙抗基因聚合體對白粉病免疫并高抗黃花葉病，可用于下一步雙抗聚合品種(系)的篩選或作為抗病中間親本。

小麥黃花葉??；白粉?。换蚓酆?；分子標記輔助選擇

小麥生產中易受多種病害影響。小麥白粉病是由禾布氏白粉菌(Blumeriagraminisf.sp.tritici)引起的一種真菌性病害，是我國長江中下游麥區僅次于赤霉病的第二大病害[1]。小麥黃花葉病是由土傳真菌-禾谷多黏菌 (Polymyxagraminis) 為介體的小麥黃花葉病毒 (wheat yellow mosaic bymovirus，WYMV) 引起的，廣泛分布于我國長江中下游、西南四川盆地、黃淮以及陜西渭河流域等冬小麥種植區。近年來，由于中國農業機械化及大型農機具跨區作業推廣，加之生產上感病品種的大面積種植，小麥黃花葉病發生面積不斷擴大，病害程度逐年加重，重病區呈現向西、向北蔓延擴散的趨勢[2-3]。而培育抗病小麥品種是控制病害最經濟、安全、有效的途徑。

迄今為止，已在小麥基因組的51個位點正式定名了80余個抗白粉病基因，大多數已被定位到具體的染色體或者染色體特定區段上[4-8]。 Pm21與PmV基因分別來源于英國和前蘇聯的簇毛麥6V染色體[9]，是目前對白粉病菌抗性最強、抗譜最廣、全生育期免疫的抗白粉病基因，是我國小麥抗白粉病育種的重要抗源。攜帶 Pm21基因的小麥-簇毛麥T6V#2S·6AL易位系由南京農業大學陳佩度等選育而成[10]，自上世紀90年代以來，該易位系在小麥抗白粉病育種中得到廣泛應用，迄今已育成20余個高抗白粉病品種，推廣面積高達400萬hm2[11-12]。Li等[13]將抗白粉病基因PmV導入小麥品種宛7107的遺傳背景，培育出T6V#4S·6DL易位系Pm97033，關于該易位系的報道及育種應用研究較少。江蘇里下河地區農科所以易位系Pm97033為親本，成功選育出高抗白粉病品種揚麥22[12,14]。同時，簇毛麥還是一個非常好的黃花葉病抗源，其4VS染色體上攜帶高抗黃花葉病基因 Wss1[15]。Zhao等[16]利用染色體工程技術選育出一批攜帶 Wss1基因的高抗小麥黃花葉病的小麥-簇毛麥小片段易位系，如NAU421～NAU433，其中，NAU421攜帶外源片段最小(T4VS-4DS·4DL)，避免了大片段外源染色體可能帶來的不利影響，是小麥抗黃花葉病育種的寶貴種質資源。

本研究利用NAU421分別與含有抗白粉病基因 Pm21的小麥品系Y16-Pm和含有PmV基因的品種揚麥22雜交，構建F2代分離群體，對其進行 Wss1、 Pm21和PmV基因的分子標記檢測，旨在篩選出兼抗黃花葉病和白粉病的中間材料用于后續小麥新品種(系)篩選。

1 材料與方法

1.1 供試材料

NAU421是攜抗黃花葉病基因 Wss1的T4VS-4DS·4DL小片段易位系，由南京農業大學細胞遺傳所育成。揚麥16改良品系Y16-Pm和揚麥22是由江蘇里下河地區農科所培育的高抗白粉病品種(系)。Y16-Pm是以揚麥16為輪回親本，以攜帶抗白粉病基因 Pm21的T6V#2S·6AL易位系(品系號：92R137)為供體親本育成的抗白粉病新品系。揚麥22是以揚麥9號為輪回親本，以攜帶抗白粉病基因PmV的T6V#4S·6DL易位系(品系號：Pm97033)為供體親本育成的抗白粉病新品種。以NAU421為母本，分別與Y16-Pm和揚麥22雜交獲得雜種F1，自交產生F2代群體，F1和F2代在溫室中按單株種植，常規管理。感病對照品種為揚麥158和揚麥9號，由江蘇里下河地區農科所育成。

本研究所利用的物種專化重復序列包括來自黑麥的 pSc119.2(120 bp)[17-18]和來自粗山羊草(Aegilopstauschii)的 pAs1(1 kb)[19]。

表1 本研究所選用的分子標記及其序列Table 1 Molecular markers and primer sequences used in this study

1.2 分子標記鑒定

抗黃花葉病基因 Wss1的檢測采用Zhao等[16]開發的共顯性標記CINAU301?？拱追鄄』?Pm21和PmV的檢測采用Bie等[12]開發的共顯性標記MBH1?；蚪MDNA的提取采用SDS法[20]。引物序列(表1)由上海捷瑞生物有限公司合成。PCR反應體系為10 μL，包括10 ng模板DNA，上下游引物(10 μmol·L-1)各0.2 μL，dNTPs 0.8 μL，MgCl20.8 μL，TaqDNA聚合酶(5 U·μL-1，TaKaRa公司)1 U，10×聚合酶專用Buffer 1 μL，其余用ddH2O補足。PCR擴增程序：94 ℃預變性3 min；94 ℃變性30 s，55/58 ℃退火45 s，72 ℃延伸1 min，35個循環；72 ℃延伸10 min。采用8%聚丙烯酰胺凝膠電泳及銀染技術檢測PCR擴增產物。

1.3 細胞學鑒定

利用基因組原位雜交(GISH)和雙色熒光原位雜交(FISH)分析選育的聚合抗性基因材料的根尖體細胞有絲分裂中期染色體。分別使用簇毛麥基因組DNA、黑麥重復序列 pSc119.2和粗山羊草重復序列 pAs1作探針，其中，簇毛麥基因組DNA以Fluorescein-12-dUTP標記，重復序列 pSc119.2以Biotin-16-dUTP標記，重復序列 pAs1以Digoxigenin-11-dUTP標記。有絲分裂染色體制片參照Gill等[21]的方法并稍作改動。GISH以及FISH參照Zhang等[22]的方法。采用尼康Ni-u熒光顯微鏡觀察染色體并拍照。

1.4 抗病性鑒定

1.4.1 白粉病抗性鑒定

在溫室條件下，將鑒定出的F3代聚合雙抗基因株系用江蘇里下河地區流行的白粉病混合病菌進行人工接種，當感病對照充分發病時，記載發病情況(葉片上出現白粉病孢子堆者為感病，反之為抗病)。感病對照為揚麥9號，抗病對照為Y16-Pm和揚麥22。

1.4.2 黃花葉病抗性鑒定

將上述聚合雙抗基因株系種植于黃花葉病自然發病圃中，2月中下旬至3月中上旬調查發病情況(葉片黃化、心葉細弱扭曲的植株為感病，無癥狀的植株為抗病)。感病對照為揚麥158，抗病對照為NAU421。

2 結果與分析

2.1 Wss1和 Pm21基因聚合的分子標記輔助選擇結果

利用與抗黃花葉病基因 Wss1連鎖的共顯性標記CINAU301檢測NAU421/Y16-PmF2代分離群體，篩選含 Wss1基因的單株。PCR擴增以簇毛麥、硬粒小麥-簇毛麥雙二倍體(硬簇麥)、NAU421為陽性對照，Y16-Pm為陰性對照。含有純合T4VS-4DS·4DL易位染色體的植株能擴增出4VS染色體特異的685 bp條帶，同時缺失4DS染色體特異的910 bp條帶；含有雜合T4VS-4DS·4DL易位染色體的植株既能擴增出4VS染色體又能擴增出4DS染色體特異條帶；不含T4VS-4DS·4DL 易位染色體的植株不能擴增出4VS染色體特異條帶。部分F2代擴增結果見圖1A。結果顯示，在檢測的286個單株中，77個單株含有純合T4VS-4DS·4DL易位染色體，149個單株含有雜合T4VS-4DS·4DL易位染色體，60個單株為非T4VS-4DS·4DL易位。卡方測驗表明，該群體中含有純、雜合T4VS-4DS·4DL易位染色體單株與非T4VS-4DS·4DL單株的分離比符合1∶2∶1的分離比例(表2)。

利用與抗白粉病基因 Pm21連鎖的共顯性標記MBH1檢測NAU421/Y16-PmF2代分離群體，篩選含 Pm21基因的單株。含有純合T6V#2S·6AL易位染色體的植株能擴增出6V#2S染色體特異的341 bp條帶，同時缺失6AS染色體特異的456 bp條帶；含有雜合T6V#2S·6AL易位染色體的植株既能擴增出6V#2S，又能擴增出6AS染色體特異條帶；不含T6V#2S·6AL易位染色體的植株不能擴增出6V#2S染色體特異條帶。部分F2代擴增結果見圖1B。結果表明，在286個F2單株中，54個單株含有純合T6V#2S·6AL易位染色體，153個單株含有雜合T6V#2S·6AL易位染色體，79個單株不含T6V#2S·6AL易位染色體。卡方測驗表明，該群體中含有純、雜合T6V#2S·6AL易位染色體單株與非T6V#2S·6AL單株的分離比不符合1∶2∶1的分離比例(表2)。

統計結果顯示，在檢測的286個F2單株中，同時含有純合 Wss1基因和純合 Pm21基因的單株有18株，比例為6.38%。

2.2 Wss1和PmV基因聚合的分子標記輔助選擇結果

利用共顯性標記CINAU301檢測NAU421/揚麥22 F2代分離群體，篩選含 Wss1基因的單株。PCR擴增以簇毛麥、硬簇麥、NAU421作陽性對照，揚麥22作陰性對照。部分F2代擴增結果見圖2A。結果表明，在檢測的232個單株中，50個單株含有純合T4VS-4DS·4DL易位染色體，128個單株含有雜合T4VS-4DS·4DL易位染色體，54個單株不含T4VS-4DS·4DL易位染色體?？ǚ綔y驗表明，該群體中含有純、雜合T4VS-4DS·4DL易位染色體單株與非T4VS-4DS·4DL單株的分離比符合1∶2∶1的分離比例(表2)。

1：DL2000 DNA marker；2：簇毛麥；3：硬簇麥；4：NAU421；5：Y16-Pm；6～22：部分F2單株。

1：DL2000 DNA marker；2：簇毛麥；3：硬簇麥；4：NAU421；5：揚麥22；6～22：部分F2單株。

表2 F2群體的遺傳分析Table 2 Genetic analysis of F2 population

利用共顯性標記MBH1檢測NAU421/揚麥22的F2代分離群體，篩選含抗白粉病基因PmV的單株。含有純合T6V#4S·6DL易位染色體的植株能擴增出6V#4S染色體特異的271 bp條帶，同時缺失6DS染色體特異的394 bp條帶；含有雜合T6V#4S·6DL易位染色體的植株既能擴增出6V#4S染色體又能擴增出6DS染色體特異條帶；不含T6V#4S·6DL易位染色體的植株不能擴增出6V#4S染色體特異條帶。部分F2代擴增結果見圖2B。在232個F2單株中，20個單株含有純合T6V#4S·6DL易位染色體，122個單株含有雜合T6V#4S·6DL易位染色體，90個單株不含T6V#4S·6DL易位染色體。卡方測驗表明，該群體中含有純、雜合T6V#4S·6DL易位染色體單株與非T6V#4S·6DL單株的分離比不符合1∶2∶1的分離比例(表2)。

根據以上結果統計，在檢測的232個F2單株中，同時含有純合 Wss1基因和純合PmV基因的單株僅5株，比例為2.16%。

2.3 聚合雙抗基因材料的細胞學鑒定結果

隨機選擇分子標記檢測含有純合 Wss1和 Pm21基因以及含有純合 Wss1和PmV基因的F3代聚合材料各5份，對其根尖體細胞有絲分裂中期染色體制片進行順次GISH/FISH分析。

“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體Z-1根尖體細胞染色體數目為2n=42。順次GISH/FISH結果顯示，其有一對頂端易位染色體，一對整臂易位染色體 (圖3A)。頂端易位染色體的短臂末端有較強的 pSc119.2信號，短臂中部有 pAs1信號，長臂上有4對強的 pAs1信號，為T4VS-4DS·4DL易位染色體；整臂易位染色體的短臂末端有較強的 pSc119.2信號，該信號是簇毛麥6VS染色體臂末端的信號，為T6V#2S·6AL易位染色體 (圖3B)。

“ Wss1+PmV”型純合聚合體Z-19根尖體細胞染色體數目為2n=42。順次GISH/FISH結果顯示，其有一對頂端易位染色體，一對整臂易位染色體(圖3C)。頂端易位染色體的短臂末端有較強的 pSc119.2信號，短臂中部有 pAs1信號，長臂上有4對強的 pAs1信號，為T4VS-4DS·4DL易位染色體；整臂易位染色體的短臂末端有較強的 pSc119.2信號，長臂近末端有 pAs1信號，為T6V#4S·6DL易位染色體 (圖3D)。

所有鑒定的聚合體其順次GISH/FISH結果與分子標記鑒定結果均一致，說明共顯性分子標記CINAU301和MBH1分別可用于 Wss1基因和 Pm21/PmV基因的高效篩選。

2.4 聚合雙抗基因材料的抗性表現

2.4.1 白粉病抗性鑒定結果

在溫室條件下，對聚合雙抗基因株系(F3代)接種白粉病混合病菌，鑒定其白粉病抗性。結果(圖4)表明，感病對照揚麥9號葉片上布滿白粉病孢子；“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體植株與親本Y16-Pm的抗性相當，表現為對白粉病免疫， Pm21陰性株表現為感病；“ Wss1+PmV”型純合聚合體植株與親本揚麥22的抗性相當，也表現為對白粉病免疫，PmV陰性株表現為感病。

2.4.2 黃花葉病抗性鑒定結果

將聚合雙抗基因F3代株系種植于黃花葉病自然發病圃中，鑒定其黃花葉病抗性。以親本NAU421為抗病對照，揚麥158為感病對照。 調查結果(圖5)顯示，感病對照揚麥158高感小麥黃花葉病，其植株矮縮、葉片花葉明顯、心葉細弱扭曲；“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體植株與“ Wss1+PmV” 型純合聚合體植株均表現為高抗小麥黃花葉病，與親本NAU421相當。

A和B：“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體Z-1根尖體細胞(RTC)有絲分裂中期染色體的順次GISH/FISH圖(2n=42)，黃色箭頭所示為T4VS-4DS·4DL易位染色體，白色箭頭所示為T6V#2S·6AL易位染色體；C和D：“ Wss1+PmV”型純合聚合體Z-19 RTC有絲分裂中期染色體的順次GISH/FISH圖(2n=42)，黃色箭頭所示為T4VS-4DS·4DL 易位染色體，白色箭頭所示為T6V#4S·6DL 易位染色體；A和C圖中綠色信號為Fluorescein-12-dUTP標記的簇毛麥基因組DNA；B和D圖中綠色信號為Biotin-16-dUTP標記的重復序列 pSc119.2；紅色信號為Digoxigenin-11-dUTP標記的重復序列 pAs1；標尺為100 μm。

1:揚麥9號；2:Y16-Pm；3～5:“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體，編號分別為Z-1、Z-3和Z-4；6: Pm21陰性株；7:揚麥22；8和9:“ Wss1+PmV”型純合聚合體，編號分別為Z-20和Z-21；10:PmV陰性株。

A：NAU421；B：“ Wss1+ Pm21”型純合聚合體；C：“ Wss1+PmV”型純合聚合體；D：揚麥158；E：Y16-Pm；F：揚麥22。

3 討 論

抗病基因聚合育種是提高品種抗病廣譜性和持久性的重要途徑之一。在多基因聚合體的選育過程中，分子標記輔助選擇有其獨特的作用，可在無發病的環境條件、植株的任一生育階段進行，特別是非正季加代中，更體現其優越性。曾祥艷等[23]利用多個基因的特異PCR標記對含有 Pm4a、 Pm13、PmV、 YrX和 Bdv2的小麥品系復交后代進行標記鑒定，從中篩選出“ Pm4 + Pm13 +PmV+ YrX + Bdv2”、“ Pm4 + Pm13 + YrX+ Bdv2“、“ Pm13 + YrX + Bdv2”和“PmV+ YrX + Bdv2”等不同類型的抗病基因聚合體。董 娜等[24]利用與抗白粉病基因 Pm21和 Pm13連鎖的顯性標記及互斥標記，在F2代分離群體中進行輔助檢測，從764個單株中檢測出攜帶純合 Pm21和 Pm13的單株47株。上述基因聚合研究為抗病品種的選育和綜合利用提供了新種質。在本研究中，利用分子標記輔助技術從F2代分離群體中篩選出 “ Wss1+ Pm21”型純合聚合體18個，“ Wss1+PmV”型純合聚合體5個?？剐澡b定表明，所有聚合體均對白粉病表現免疫，對黃花葉病表現高抗。雙抗聚合體的育成為下一步培育持久、廣譜抗性品種提供了基礎材料。

分子標記輔助選擇的效率取決于被檢測的分子標記與目標基因的連鎖程度，連鎖距離越近，選擇效率越高。本研究中 Wss1基因來自于T4VS-4DS·4DL易位染色體， Pm21基因來自于T6V#2S·6AL易位染色體，PmV基因來自于T6V#4S·6DL易位染色體[9-11,16]。攜帶抗病基因的簇毛麥染色體在小麥背景中與小麥染色體不發生重組，任一可以追蹤目標染色體的分子標記即可追蹤目的基因，這在分子標記輔助改良黃花葉病和白粉病抗性方面存在顯著優勢。本研究選用的 Wss1-CINAU301和 Pm21/PmV-MBH1標記均為共顯性標記，在F2代分離群體中進行檢測可以有效地區分純合和雜合基因型，通過2次PCR反應即可將聚合 Wss1和 Pm21基因或聚合 Wss1和PmV基因的抗病純合單株篩選出來，不僅大大縮短聚合育種周期，也極大減少了標記選擇的工作量。

本研究發現，在NAU421/Y16-PmF2代分離群體中，含有純、雜合T6V#2S·6AL 易位染色體單株與非T6V#2S·6AL單株的分離比偏離1∶2∶1，差異達顯著水平(P<0.05)；而在NAU421/揚麥22 F2代分離群體中，含有純、雜合T6V#4S·6DL易位染色體單株與非T6V#4S·6DL單株的分離比嚴重偏離1∶2∶1，差異達極顯著水平(P<0.01)。與T6V#2S·6AL易位染色體相比，T6V#4S·6DL易位染色體通過配子傳遞率較低，在親子代傳遞過程中丟失嚴重， Bie等[12]的研究也證明了這一點。

攜帶簇毛麥優異基因的補償性易位系除外源目標性狀外，還需對外源染色體在小麥遺傳背景中的綜合效應進行分析，明確其對主要農藝性狀的影響，才能更好地指導易位系的育種利用。Li等[25]和別等[26]對T6V#2S·6AL易位系的主要農藝性狀進行分析發現，T6V#2S·6AL易位染色體對株高和旗葉長均具有極顯著正向效應。因此，在生產中應選擇矮稈、葉型相對短窄挺拔的親本作輪回親本，規避其不利效應。而關于T6V#4S·6DL易位系和T4VS-4DS·4DL易位系，目前缺少詳實的遺傳效應研究，有必要在今后的研究中明確二者對小麥關鍵農藝性狀和主要品質指標的效應，為在小麥抗病育種中合理利用上述抗病基因提供必要的理論支撐。

[1] 何中虎,蘭彩霞,陳新民,等.小麥條銹病和白粉病成株抗性研究進展與展望[J].中國農業科學,2011,44(11):2193.

HE Z H,LAN C X,CHEN X M,etal.Progress and perspective in research of adult-plant resistance to stripe rust and powdery mildew in wheat [J].ScientiaAgriculturaSinica,2011,44(11):2193.

[2] 劉偉華,何震天,耿 波,等.小麥對黃花葉病的抗性鑒定及典型品種的遺傳分析[J].植物病理學報,2004,34(6):542.

LIU W H,HE Z T,GENG B,etal.Identification of resistance to yellow mosaic disease of wheat and analysis for its inheritance of some varieties [J].ActaPhytopathIogicaSinica,2004,34(6):542.

[3] 魏 瑋,李俊敏,孫麗英,等.小麥黃花葉病抗性鑒定及抗性親本簡單重復序列多態性分子標記的篩選[J].浙江農林大學學報,2016,33(1):71.

WEI W,LI J M,SUN L Y,etal.Selection of wheat having resistance to yellow mosaic virus and screen out SSR molecular markers having polymorphism between resistant and sensitive parents [J].JournalofZhejiangAgriculture&ForestryUniversity,2016,33(1):71.

[4] HAO Y F,PARKS R,COWGER C,etal.Molecular characterization of a new powdery mildew resistance gene Pm54 in soft red winter wheat [J].TheoreticalandAppliedGenetics,2015,128:465.

[5] MCINTOSH R A,DUBCOVSKY J,ROGERS W J,etal.Catalogue of gene symbols for wheat:2013-2014 supplement [DB/OL].http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbolClassList.jsp.

[6] ZHANG R Q,SUN B X,CHEN J,etal. Pm55,a developmental-stage and tissue-specific powdery mildew resistance gene introgressed fromDasypyrumvillosuminto common wheat [J].TheoreticalandAppliedGenetics,2016,129:1975.

[7] LIU W H,KOO D,XIA Q,etal.Homoeologous recombination-based transfer and molecular cytogenetic mapping of powdery mildew-resistant gene Pm57 fromAegilopssearsiiinto wheat [J].TheoreticalandAppliedGenetics,2017,130:841.

[8] LI N,JIA H Y,KONG Z X,etal.Identification and marker-assisted transfer of a new powdery mildew resistance gene at the Pm4 locus in common wheat [J].MolecularBreeding,2017,37:79.

[9] 張云龍,王美蛟,張 悅,等.不同簇毛麥6VS染色體臂的白粉病抗性特異功能標記的開發及應用[J].作物學報,2012,38(10):1827.

ZHANG Y L,WANG M J,ZHANG Y,etal.Development and application of functional markers specific to powdery mildew resistance on chromosome arm 6VS from different origins ofHaynaldiavillosa[J].ActaAgronomicaSinica,2012,38(10):1827.

[10] CHEN P D,QI L L,ZHOU B,etal.Development and molecular cytogenetic analysis of wheat-Haynaldiavillosa6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew [J].TheoreticalandAppliedGenetics,1995,91:1125.

[11] CAO A Z,XING L P,WANG X Y,etal.Serine/threoninekinase geneStpk-V,a key member of powdery mildew resistance gene Pm21,confers powdery mildew resistance in wheat [J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,2011,108:7727.

[12] BIE T D,ZHAO R H,ZHU S Y,etal.Development and characterization of marker MBH1 simultaneously tagging genes Pm21 andPmVconferring resistance to powdery mildew in wheat [J].MolecularBreeding,2015,35:189.

[13] LI H,CHEN X,XIN Z Y,etal.Development and identification of wheat-HaynaldiavillosaT6DL.6VS chromosome translocation lines conferring resistance to powdery mildew [J].PlantBreeding,2005,124:203.

[14] 吳宏亞,張伯橋,高德榮,等.優質弱筋抗白粉病小麥新品種—揚麥22[J].麥類作物學報,2014,34(6):876.

WU H Y,ZHANG B Q,GAO D R,etal.A new high quality variety Yangmai 22 with weak gluten and powdery mildew resistance [J].JournalofTriticeaeCrops,2014,34(6):876.

[15] ZHANG Q P,LI Q,WANG X E,etal.Development and characterization of aTriticumaestivum-Haynaldiavillosatranslocation line T4VS/4DL conferring resistance to wheat spindle streak mosaic virus [J].Euphytica,2005,145:317.

[16] ZHAO R H,WANG H Y,XIAO J,etal.Induction of 4VS chromosome recombinants using the CS ph1b mutant and mapping of the wheat yellow mosaic virus resistance gene fromHaynaldiavillosa[J].TheoreticalandAppliedGenetics,2013,126:2921.

[17] BEDBROOK J R,JONES J,O'DELL M,etal.A molecular description of telomeric heterochromatin inSecalespecies [J].Cell,1980,19:545.

[18] MCINTYRE C L,PEREIRA S,MORAN L B,etal.NewSecalecereale(rye) DNA derivatives for the detection of rye chromosome segments in wheat [J].Genome,1990,33:635.

[19] RAYBURN A L,GILL B S.Isolation of a D-genome specific repeated DNA sequence fromAegilopssquarrosa[J].PlantMolecularBiologyReports,1986,4:102.

[20] SHARP P J,KREIS M,SHEWRY P.Location of β-amylase sequences in wheat and its relatives [J].TheoreticalandAppliedGenetics,1988,75:286.

[21] GILL B S,KIMBER G.Giemsa C-banding and the evolution of wheat [J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,1974,71:4086.

[22] ZHANG P,LI W L,FRIEBE B,etal.Simultaneous painting of three genomes in hexaploid wheat by BAC-FISH [J].Genome,2004,47:979.

[23] 曾祥艷,張增艷,杜麗璞,等.分子標記輔助選育兼抗白粉病、條銹病、黃矮病小麥新種質[J].中國農業科學,2005,38(12):2380.

ZENG X Y,ZHANG Z Y,DU L P,etal.Development of wheat germplasms with multi-resistance to powdery mildew,stripe rust and yellow dwarf virus by molecular marker-assisted selection [J].ScientiaAgriculturaSinica,2005,38(12):2380.

[24] 董 娜,張亞娟,張軍剛,等.分子標記輔助小麥抗白粉病基因 Pm21 和 Pm13聚合育種[J].麥類作物學報,2014,34(12):1639.

DONG N,ZHANG Y J,ZHANG J G,etal.Molecular marker assisted pyramid breeding of powdery mildew resistance gene Pm21 and Pm13 [J].JournalofTriticeaeCrops,2014,34(12):1639.

[25] LI G P,CHEN P D,ZHANG S Z,etal.Effects of the 6VS/6AL translocation on agronomic traits and dough properties of wheat [J].Euphytica,2007,155:305.

[26] 別同德,高德榮,張 曉,等.基于高代姊妹系組群研究小麥-簇毛麥染色體T6VS．6AL 易位的遺傳效應[J].江蘇農業學報,2015,31(6):1206.

BIE T D,GAO D E,ZHANG X,etal.Genetic effects of wheat-Haynaldiavillosachromosome T6VS·6AL translocation based on advanced sib-line groups [J].JiangsuJournalofAgricultureScience,2015,31(6):1206.

PyramidingDiseaseResistancetoWheatYellowMosaicVirusandPowderyMildewbyMolecularMarker-AssistedSelection

ZHAORenhui1，LIUBingliang2，SHOULulu1，CHENTiantian1,WANGHaiyan3,WANGXiu’e3,BIETongde1
(1.Key Laboratory of Wheat Biology and Genetics Improvement in the Middle and Lower Yangtze River Valley Wheat Region,Institute of Agriculture Sciences of the Lixiahe District in Jiangsu Province,Yangzhou,Jiangsu 225007,China; 2.Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley,Ministry of Agriculture/Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225007,China; 3.State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,Nanjing Agriculture University,Nanjing,Jiangsu 210095,China)

Both Pm21 andPmV,located on the chromosome 6VS from differentHaynaldiavillosagermplasms，confer high resistance to all currentBlumeriagraminisf.sp.tritici(Bgt) races.NAU421,a terminal translocation line carrying Wss1,is highly resistant to wheat yellow mosaic virus (WYMV).To develop wheat lines pyramiding resistant to WYMV and powdery mildew,in this study,NAU421 was crossed with Y16-Pm,an advanced wheat line carrying Pm21,and Yangmai 22 carryingPmV，respectively.Two co-dominant markers CINAU301 linked with Wss1 and MBH1 linked with Pm21/PmV were used to detect the two F2populations.In the NAU421/Y16-PmF2population containing 286 plants,18 individuals pyramiding homozygous Wss1 and Pm21 were identified,which took up 6.38% of the whole F2population.Meanwhile,5 individuals pyramiding homozygous Wss1 andPmVwere identified in the NAU421/Yangmai 22 F2population containing 232 plants,resulting in a rate of 2.16%.The results of cytogenetic analysis on these pyramiding lines were consistent with molecular marker identification,indicating that the tightly linked markers CINAU301 and MBH1 were powerful tools for the identification of Wss1 and Pm21/PmV in breeding program.By resistance test,all the 23 pyramiding lines were highly resistant to powdery mildew and WYMV.In general,these lines pyramiding resistance genes developed in this study could be used as intergraded breeding parents for resistance development．

Wheat yellow mosaic virus; Powdery mildew; Gene pyramiding; Molecular marker-assisted selection

時間：2017-12-11

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171211.1106.006.html

2017-05-28

2017-09-23

江蘇省青年基金項目(BK20140499)；江蘇省自然科學基金面上項目(BK20151319)；國家自然科學基金面上項目(31471497)；江蘇里下河地區農業科學研究所科研基金項目

E-mail：zhaorh86@163.com(趙仁慧)；blliu@yzu.edu.cn(劉炳亮，與第一作者同等貢獻)

別同德(E-mail：btd@wheat.org.cn)

S512.1；S336

A

1009-1041(2017)12-1541-09