我國(guó)小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒抗白粉病性遺傳分析

翟雯雯　段霞瑜　周益林　馬慧乾

摘要：我國(guó)地方品種是小麥白粉病抗性的重要來(lái)源之一，為了對(duì)地方品種抗源的利用奠定基礎(chǔ)，采用常規(guī)雜交方法，以感病品種chancellor分別與我國(guó)小麥抗病地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒進(jìn)行正交和反交，獲得F₁、F₂代。根據(jù)白粉菌菌株的毒譜選用E09菌株對(duì)chancellor與小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的雜交后代進(jìn)行苗期抗性鑒定和統(tǒng)計(jì)分析，選用E30菌株對(duì)chancellor與螞蚱麥的雜交后代進(jìn)行苗期抗性鑒定和統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明4個(gè)品種在正、反交情況下均表現(xiàn)出由一對(duì)隱性基因控制的抗性，說(shuō)明這4個(gè)地方品種屬于核遺傳，其抗性是由一對(duì)隱性基因控制的。

關(guān)鍵詞：小麥白粉?。坏胤狡贩N；抗病性；遺傳分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S 435．1 21．46

小麥白粉病是由布氏白粉菌(Blumeria grami-nis f.sp.tritici Em.Marchal)引起的真菌性氣傳病害，在病害發(fā)生的一般年份可使小麥減產(chǎn)5％～19％，嚴(yán)重年份減產(chǎn)高達(dá)30％，是我國(guó)小麥生產(chǎn)最重要的真菌病害之一。白粉病得以蔓延的主要原因之，是我國(guó)自20世紀(jì)90年代以來(lái)，小麥對(duì)白粉病的抗性主要依靠來(lái)自黑麥的抗白粉病基因Pm8，大面積種植單一抗病基因的品種使我國(guó)小麥生產(chǎn)面臨嚴(yán)重的抗性危機(jī)，故品種抗病基因的多樣化是預(yù)防小麥白粉病的一項(xiàng)十分重要的措施。多年的研究表明我國(guó)小麥地方品種蘊(yùn)含著豐富的抗病資源，加強(qiáng)對(duì)我國(guó)小麥地方品種抗白粉病基因資源的研究和利用，將拓寬小麥抗白粉病育種中抗源的選擇范圍。在已報(bào)道的小麥抗白粉病基因中，Pm5e、Pm24、mlxbd均來(lái)自于我國(guó)小麥地方品種，其中Pm24已經(jīng)在我國(guó)育種中應(yīng)用。研究還發(fā)現(xiàn)小麥地方品種游白蘭、紅卷芒、小白冬麥、白蚰蜒條、笨三月黃、螞蚱麥等一些珍貴的品種對(duì)小麥白粉病表現(xiàn)高抗或免疫，而且與已知的非中國(guó)地方品種的抗病基因不同。目前，前人已通過(guò)互交對(duì)游白蘭、紅卷芒和小白冬麥進(jìn)行過(guò)等位性測(cè)定，但未進(jìn)行與感病品種的雜交及測(cè)交鑒定，而對(duì)螞蚱麥未見(jiàn)有對(duì)其進(jìn)行遺傳分析的報(bào)道。為了加強(qiáng)對(duì)這些品種的利用和為進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選育奠定基礎(chǔ)，對(duì)這些地方品種進(jìn)行了抗性遺傳分析。

1材料與方法

1．1供試材料

我國(guó)抗白粉病小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所李立會(huì)研究員、李秀全副研究員提供；感病品種chancellor由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所白粉病組保存。

1．2菌種

鑒定采用的菌種E09、E30由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所白粉病組分離、純化、鑒定、保存。經(jīng)過(guò)兩次挑單孢子堆進(jìn)一步純化的菌株，在隔離的感病品種Chancellor上繁殖培養(yǎng)，繁殖好的新鮮小麥白粉菌用于接種鑒定，單株抗病分級(jí)指標(biāo)參照盛寶欽的0～4級(jí)分級(jí)法。

1．3抗白粉病鑒定

供試材料分別在大田種植和溫室加代，獲得的F₁、F₂代種子浸種萌發(fā)后分別種植在65 cm×45 cm的塑料方盒中，并進(jìn)行隔離培養(yǎng)，待幼苗長(zhǎng)到1葉1心期時(shí)進(jìn)行接種鑒定。其中F₁代種子萌動(dòng)后先進(jìn)行春化處理，鑒定完畢后又移栽至大田，收獲F₂代種子。

2結(jié)果與分析

2．1小麥地方品種螞蚱麥抗性遺傳分析

采用常規(guī)的雜交方法獲得Chancellor與螞蚱麥正反交的F₁、F₂代，接種E30進(jìn)行苗期鑒定結(jié)果為，抗病親本螞蚱麥對(duì)E30小種表現(xiàn)抗病，侵染型為0～0；型，Chancellor表現(xiàn)為感病，侵染型為4型。根據(jù)雙親及其F₁、F₂代侵染型的級(jí)別及侵染型數(shù)目，將0～2型植株劃分為抗病類(lèi)型，將3～4型劃分為感病類(lèi)型。在以感病品種Chancellor為母本與螞蚱麥雜交的組合中，F(xiàn)₁代全部表現(xiàn)為感病，據(jù)此可以推斷螞蚱麥對(duì)E30的抗性可能是由隱性基因起主要控制作用；在對(duì)F₂的抗性鑒定中，F(xiàn)₂代分離群體共215株，有54株表現(xiàn)抗病，侵染型為0～2型，161株表現(xiàn)感病，侵染型為3～4型，經(jīng)卡方測(cè)驗(yàn)符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=0.001，p=0.95～0.995)。而螞蚱麥與Chancellor雜交的F₁代也表現(xiàn)為感病，其F₂代分離群體共獲得217株，其中53株表現(xiàn)抗病，164株表現(xiàn)感病，適合性卡方測(cè)驗(yàn)表明正反交的抗感單株均符合1R：3S的分離比(表1)。根據(jù)上述分析，可以推測(cè)螞蚱麥對(duì)小麥白粉菌E30的抗性是受至少一對(duì)隱性基因控制的。

2．2小麥地方品種小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的抗性遺傳分析

采用常規(guī)的雜交方法獲得chancellor與小白冬麥、游白蘭、紅卷芒正反交的F₂、F₂代。對(duì)親本的抗病性鑒定表明，小白冬麥、游白蘭、紅卷芒對(duì)E09菌株表現(xiàn)為高抗(侵染型0／0；型)，Chancellor對(duì)E09菌株表現(xiàn)為感病(侵染型為4型)。根據(jù)雙親及其F₁、F₂代侵染型的級(jí)別及侵染型數(shù)目，將0～2型植株劃分為抗病類(lèi)型，將3～4型劃分為感病類(lèi)型。在以感病品種Chancellor為母本與小白冬麥、紅卷芒、游白蘭雜交的組合中，F(xiàn)₁代全部表現(xiàn)為感病，據(jù)此可以推斷這3個(gè)品種對(duì)小麥白粉菌E09的抗性可能是由隱性基因起主要控制作用。

Chancellor×小白冬麥F₂代分離群體共140株，有29株表現(xiàn)抗病侵染型為0～2型，111株表現(xiàn)感病，侵染型為3～4型，卡方測(cè)驗(yàn)符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=1.15，p=0.25～0.50)，而小白冬麥與Chancellor反交的結(jié)果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測(cè)驗(yàn)表明正反交的抗感單株也符合1R：3S的分離比(X²{1：3)=0.35，p=0.50～0.75)(表1)，結(jié)合ChancelIor與小白冬麥F₁代均為感病的鑒定結(jié)果，說(shuō)明小白冬麥對(duì)小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對(duì)隱性基因控制的。

chancellor×游白蘭F₂代分離群體共98株，有31株表現(xiàn)抗病侵染型為0～2型，67株表現(xiàn)感病，侵染型為3～4型，卡方測(cè)驗(yàn)符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}＝0.17，p=0.50～0.75)，而Chancellor

與游白蘭反交的結(jié)果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測(cè)驗(yàn)表明正反交的抗感單株符合1R：3S的分離比(X²{1：3)=1.96，p=0.10～0.25)(表1)，結(jié)合Chancellor與游白蘭F₁代均為感病的鑒定結(jié)果說(shuō)明游白蘭對(duì)小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對(duì)隱性基因控制的。

chancellor×紅卷芒F₂代分離群體共113株，有34株表現(xiàn)抗病侵染型為0～2型，79株表現(xiàn)感病，侵染型為3～4型，卡方測(cè)驗(yàn)符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=1.30，p=0.25～0.50)，而chancel-lor與紅卷芒反交的結(jié)果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測(cè)驗(yàn)表明正反交的抗感單株符合1R：3S的分離比(X²{1：3}=2.28，p=0.10～0.25)(表1)，結(jié)合chancellor與紅卷芒F₁代均為感病的鑒定結(jié)果說(shuō)明紅卷芒對(duì)小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對(duì)隱性基因控制的。

3討論

本研究對(duì)我國(guó)4個(gè)小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的抗性進(jìn)行遺傳分析，采用常規(guī)的雜交方法獲得正反交的F₁、F₂代，通過(guò)卡方測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，4個(gè)小麥地方品種的白粉病抗感分離比均符合1R：3S的比率，說(shuō)明螞蚱麥對(duì)小麥白粉菌E30的抗性是由一對(duì)隱性基因控制的，小白冬麥、游白蘭、紅卷芒對(duì)小麥白粉菌E09的抗性也是由一對(duì)隱性基因控制的。

段霞瑜等曾將小白冬麥和游白蘭與含有Pm2基因的uIka／8cc的雜交F₂代進(jìn)行苗期接種鑒定。由于Pm2基因是顯性遺傳的，其與感病親本雜交組合的F₂代抗感比例應(yīng)該是3：1，而ulka／8cc與小白冬麥、游白蘭的雜交組合F₂代符合13：3的抗感比率，由于(3：1)(1：3)=13.3，因此推算出小白冬麥和游白蘭的抗性遺傳符合1：3的比例，即這兩個(gè)品種的白粉病抗性是由一對(duì)隱性基因控制的。本研究利用抗病品種小白冬麥和游白蘭與感病品種chancellor雜交獲得1：3的抗感比例，對(duì)此推斷進(jìn)行了確認(rèn)，即小白冬麥和游白蘭所攜帶的抗病基因是由一對(duì)隱性基因控制的，其中游白蘭攜帶有一對(duì)隱性抗白粉病基因的結(jié)果，與林志珊等的結(jié)果一致(未公開(kāi)發(fā)表)。Huang等研究表明，復(fù)壯30和小白冬麥含有的抗白粉病基因是Pm5的等位基因，并將小白冬麥的抗白粉病基因初步命名為mlxbd，但游白蘭所含的抗病基因是否為Pm5的等位基因還不明確，故將該基因初步命名Pmyoubailan。因此，段霞瑜等的結(jié)果是對(duì)Huang等的結(jié)果的印證和補(bǔ)充，即小白冬麥、游白蘭、紅卷芒與復(fù)壯30是等位的，它們對(duì)小麥白粉病的抗性是由一對(duì)隱性基因控制的。而本研究則通過(guò)小白冬麥、游白蘭和紅卷芒與感病品種的雜交后代分析，從另一個(gè)側(cè)面對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

熊恩惠等對(duì)紅卷芒、螞蚱麥和小白冬麥進(jìn)行的遺傳分析表明，這3個(gè)地方品種各含有1對(duì)顯性抗病基因，與本試驗(yàn)結(jié)果并不一致。熊恩惠等雜交所采用的感病品種為蘇麥3號(hào)，而本試驗(yàn)雜交所采用的感病品種為Chancellor，品種的不同，可能造成顯隱性的不同；本試驗(yàn)獲得的F₁代鑒定結(jié)果均為4型，完全為感病親本類(lèi)型，而熊恩惠等獲得的螞蚱麥與蘇麥3號(hào)F₁代雜交組合的抗病侵染型為1～2型，F(xiàn)₁代的侵染型高于螞蚱麥的侵染型(0～1型)，說(shuō)明感病親本對(duì)F₁代有影響；本試驗(yàn)所采用的E30菌株對(duì)Pm1、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3P、Pm3f、pm5、Pm7、Pm17、Pm24基因有毒性，而熊恩惠等接種采用的菌株則對(duì)Pm1、Pm3a、pm3b、Pm3c、Pm3f、Pm5、Pm7、Pm9基因有毒性，對(duì)于不同的毒性譜，其相應(yīng)的抗性基因表現(xiàn)型是會(huì)有所不同的；此外，熊恩惠等苗期鑒定采用的是3葉期接種，而本試驗(yàn)是在小麥的1葉1心期接種。由于不同抗病基因的表達(dá)時(shí)期可能不同，如Pm6的抗性就是在3葉期以后才能充分表達(dá)。因此，也存在螞蚱麥中有2個(gè)在不同時(shí)期表達(dá)的不同基因的可能性。

小白冬麥所含的抗病基因暫時(shí)被命名為mlx-bd，是Pm5的等位基因，Hsam等證明Pm5為一復(fù)等位基因位點(diǎn)，目前已經(jīng)有Pm5a、Pm5b、pm5c、Pm5b和Pm5e等5個(gè)復(fù)等位基因，其代表品種分別為Hope，Ibis，K01andi，普通小麥1GV1～455和中國(guó)地方品種復(fù)壯30。研究表明小白冬麥、游白蘭、紅卷芒和復(fù)壯30所含的抗白粉病基因是等位的，但是否為同一個(gè)抗病基因還需要進(jìn)一步的研究，現(xiàn)初步將游白蘭、紅卷芒、螞蚱麥所含有的抗病基因命名為Pmyoubailan、Pmhongjuanmang、Pmmazha。

自20世紀(jì)80年代鑒定出以上中國(guó)地方品種的抗性以來(lái)，這些地方品種基本上保持了穩(wěn)定的抗性，為這些品種及其所攜帶的抗病基因在育種中的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。由于這些抗病基因均為小麥來(lái)源，對(duì)它們的利用與利用近緣植物相比，有其自身的優(yōu)勢(shì)。因此本研究結(jié)果為螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒等4個(gè)小麥地方品種在小麥抗白粉病育種中的合理使用提供了依據(jù)。我國(guó)小麥地方品種十分豐富，了解和發(fā)現(xiàn)我國(guó)小麥地方品種的抗病資源，有助于豐富我國(guó)小麥抗白粉病的基因資源和抗病基因的基因組、抗性遺傳多樣性及其利用的研究，因而最終也更加有利于對(duì)小麥白粉病的防控策略的制定。