四川小麥品種的遺傳多樣性及其對(duì)條銹病和白粉病的抗性

徐 志,章振羽,姬紅麗,鄺文靜,2,沈 麗,倪健英,彭云良

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610066; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué),四川雅安 625014; 3.四川省農(nóng)業(yè)廳植物保護(hù)站,四川成都 610041)

四川小麥品種的遺傳多樣性及其對(duì)條銹病和白粉病的抗性

徐 志1,章振羽1,姬紅麗1,鄺文靜1,2,沈 麗3,倪健英1,彭云良1

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610066; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué),四川雅安 625014; 3.四川省農(nóng)業(yè)廳植物保護(hù)站,四川成都 610041)

小麥條銹病和白粉病是四川小麥生產(chǎn)中的兩大主要病害。為系統(tǒng)掌握四川小麥品種的遺傳差異性及抗病性水平，以大田樣品和近10年審定品種為試驗(yàn)材料，利用SSR分子標(biāo)記對(duì)其進(jìn)行遺傳多樣性分析，并對(duì)其成株期條銹病和白粉病抗性進(jìn)行了鑒定。結(jié)果顯示，115份大田樣品和33個(gè)審定品種構(gòu)成的總?cè)后w共擴(kuò)增出38條多態(tài)性帶，遺傳相似系數(shù)變化范圍為0.62～1。大田樣品的觀察等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、基因多樣性指數(shù)、信息指數(shù)、多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)和多態(tài)位點(diǎn)百分率分別為1.868 4、1.422 8、0.253 0、0.386 7、33和86.8%，各項(xiàng)參數(shù)值均高于審定品種。聚類結(jié)果顯示，多數(shù)審定品種與大田樣品同源且出現(xiàn)于多個(gè)采樣地點(diǎn)。抗性監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，四川省生產(chǎn)上大面積種植的小麥品種抗條銹性喪失明顯，對(duì)白粉病的抗性喪失不明顯。

小麥; SSR; 條銹病; 白粉病; 抗病性

農(nóng)作物遺傳多樣性是全球生物多樣性的重要組成部分，相關(guān)研究對(duì)于農(nóng)作物品種選育和推廣至關(guān)重要。少數(shù)產(chǎn)量或其他農(nóng)藝性狀優(yōu)異品種的大面積推廣，引起了作物品種遺傳多樣性喪失，甚至?xí)?dǎo)致一些優(yōu)良基因丟失而阻礙進(jìn)一步的品種改良[1-2]。栽培品種狹窄的遺傳基礎(chǔ)已經(jīng)帶來(lái)諸如馬鈴薯晚疫病[3]、玉米小斑病[4]大流行等災(zāi)難性后果。因此，對(duì)于育成品種，尤其是生產(chǎn)上大面積種植品種遺傳多樣性及其對(duì)病害抗性的監(jiān)測(cè)，對(duì)于保障糧食的安全生產(chǎn)和穩(wěn)定具有重要意義。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)最主要的糧食作物之一，四川省是我國(guó)小麥的重要產(chǎn)區(qū)。小麥條銹病和白粉病是我國(guó)乃至世界小麥產(chǎn)區(qū)最具威脅的真菌病害，在感病品種普遍存在的情況下如遇適宜的氣候條件，病害能在短時(shí)間內(nèi)暴發(fā)流行[5-6]。生產(chǎn)上大面積栽培小麥品種抗條銹性和抗白粉性的喪失，在我國(guó)已造成條銹病和白粉病反復(fù)大流行[7-8]。四川省西部冷涼山區(qū)是條銹病菌的重要越夏菌源基地，四川西北地區(qū)是我國(guó)小麥條銹病菌新生理小種的策源地[9-10]。而白粉病菌在四川既能越夏也能越冬[11]，病菌無(wú)性和有性交替繁殖，導(dǎo)致病菌能夠適應(yīng)寄主抗性、殺菌劑和溫度等因素的變化[12]。因此，對(duì)四川生產(chǎn)上大面積種植小麥的遺傳多樣性及其對(duì)條銹病和白粉病的抗性進(jìn)行監(jiān)測(cè)尤其重要。本研究對(duì)四川不同地區(qū)大面積種植小麥品種和近十年審定品種的基因組DNA進(jìn)行SSR分析，并對(duì)其條銹病、白粉病的抗性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以期了解生產(chǎn)上大面積種植和審定品種的遺傳多樣性及其主要抗病性，為新品種的選育和推廣以及條銹病和白粉病的防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 小麥審定品種

供試的33個(gè)四川省近十年審定小麥品種名稱見表4，感病對(duì)照為銘賢169，均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所收集和保存。

1.2 小麥大田樣品

2009年12月-2010年1月，在位于四川盆地及周邊39個(gè)縣(市)(表1)進(jìn)行采樣，各縣(市)選1～2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沿公路隨機(jī)選10～15個(gè)田塊，無(wú)論田塊大小，均自田中取一叢(3～6株)小麥，依次編號(hào)，共采集615個(gè)樣品，移栽于郫縣(103.85°E，30.81°N)，連續(xù)澆水3 d保證其存活。2010年12月-2011年1月，采用同樣的方法收集了29個(gè)縣市共計(jì)577塊田樣品，移栽于鹽亭(105.35°E，31.23°N)。小麥成熟后，收獲各樣品種子保存待用。以上兩年樣品2011年第二次種植，小麥成熟時(shí)，對(duì)抗病與感病混雜的樣品，僅收取抗性單株的單穗繼續(xù)保存待用。

1.3 SSR引物

從GrainGenes網(wǎng)站(http://wheat.pw.usda.gov/cmap/)，選取分布于不同染色體上的SSR引物，共37對(duì)(表2)，由生工生物工程(上海)有限公司合成。

1.4 遺傳多樣性分析

將33份四川小麥審定品種，以及經(jīng)單穗純化后從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)樣點(diǎn)中隨機(jī)挑選1～2份材料組成的115份大田收集樣品，播種于白瓷盤中，一葉一心時(shí)，采集其葉片，采用CTAB法提取基因組DNA[13]。選用分布于小麥21條染色體的37對(duì)SSR引物分析其遺傳多樣性，其中SSR-PCR擴(kuò)增體系20 μL，包括2×TaqPCR MasterMix 10 μL(TIANGEN，北京)，Primers(10 μmol·L-1) 2 μL，模板DNA(10 ng·μL-1)2 μL，ddH2O 6 μL。反應(yīng)程序?yàn)椋?4 ℃ 3 min；94 ℃ 40 s，50～60 ℃ 40 s，72 ℃ 40 s，34個(gè)循環(huán)；72 ℃ 10 min。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳、硝酸銀染色后觀察。

將SSR標(biāo)記作為等位基因進(jìn)行多態(tài)性研究。對(duì)于每一對(duì)引物而言，在特定位置出現(xiàn)擴(kuò)增條帶均作為一個(gè)分子標(biāo)記，記為1，未出現(xiàn)擴(kuò)增條帶記為0，構(gòu)建SSR譜帶0-1二元數(shù)據(jù)矩陣。采用NTsys-pc 2.01軟件[14]進(jìn)行遺傳相似系數(shù)的計(jì)算。應(yīng)用PopGene 1.32軟件[15]在假定哈丁·溫伯格平衡條件下，分別計(jì)算以下參數(shù)：觀察等位基因數(shù)(Observed number of alleles)、有效等位基因數(shù)(Effective number of alleles)、基因多樣性指數(shù)(Nei’s gene diversity)、信息指數(shù)(Shannon’s information index)、多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)(The number of polymorphic loci)和多態(tài)位點(diǎn)百分率(The percentage of polymorphic loci)等，并根據(jù)Nei氏遺傳距離按UPGMA法對(duì)參試材料進(jìn)行聚類分析。

1.5 抗病性監(jiān)測(cè)

2011年11月，將33份四川小麥審定品種、615份2009年小麥大田生產(chǎn)樣品及577份2010年小麥大田生產(chǎn)樣品分行播種于鹽亭病圃，四周種植銘賢169作誘發(fā)和保護(hù)行。其中，33份審定品種同時(shí)在郫縣病圃進(jìn)行抗性鑒定。次年小麥乳熟期，按0～4級(jí)法[16-17]記錄各品種和大田樣品對(duì)條銹病反應(yīng)型，其中0～2為抗病型，3～4為感病型；按0～9級(jí)法[18]調(diào)查其對(duì)白粉病反應(yīng)，其中0～4為抗病型，5～9為感病型。2013年11月，將上述材料播種于郫縣病圃，四周種植銘賢169做誘發(fā)和保護(hù)行，次年2月接種包括貴農(nóng)22致病類群[19-20]的條銹病菌混合菌株。其中，33份審定品種同時(shí)在鹽亭病圃進(jìn)行抗性鑒定。小麥乳熟后期，調(diào)查其對(duì)條銹病和白粉病反應(yīng)型。

表1 小麥大田樣品來(lái)源、數(shù)量及編號(hào)Table 1 Origin,number and code of field wheat samples

2 結(jié)果與分析

2.1 供試小麥材料的遺傳多樣性分析

用8份不同來(lái)源的小麥材料對(duì)37對(duì)SSR引物進(jìn)行篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10對(duì)引物的擴(kuò)增產(chǎn)物帶型清晰、多態(tài)性高且重復(fù)性好，分別是Xbarc106、Xbarc65、Xbarc196、Xbarc201、Xbarc263、Xbarc349、Xbarc1096、Xgwm161、Xwmc75、Xwmc285。利用這10對(duì)引物對(duì)148份樣本群體進(jìn)行SSR遺傳多態(tài)性分析，共得到38個(gè)變異位點(diǎn)，平均每對(duì)引物檢測(cè)到3.8個(gè)等位變異。

33份審定小麥品種的觀察等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、基因多樣性指數(shù)、信息指數(shù)、多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)和多態(tài)位點(diǎn)百分率分別是1.736 8、1.378 5、0.233 9、0.357 4、28、73.7%(表3)。115份大田樣品的觀察等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、基因多樣性指數(shù)、信息指數(shù)、多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)和多態(tài)位點(diǎn)百分率分別是1.868 4、1.422 8、0.253 0、0.386 7、33和86.8%(表3)。相比較而言，大田樣品的遺傳多樣性各項(xiàng)參數(shù)均高于參試的審定品種；大田樣品中，在盆地條銹病菌冬繁區(qū)的遺傳多樣性高于川東南條銹病春季流行區(qū)。

表2 用于SSR遺傳多樣性分析的37對(duì)引物Table 2 Thirty-seven pairs of primers for SSR analysis on genetic diversity

(續(xù)表2 Continued table 2)

引物 Primer序列(5'-3') Sequence(5'-3')退火溫度 Tm/℃染色體 ChromosomeXbarc286FGCGAAGAAAACATTAGACCAAAA505DXbarc286RGCGATATGTTTCCCGACAACTAXbarc196FGGTGGGTTTTATCGAATAGATTTGCT506DXbarc196RGCGTTTCGTCAAGATTAATGCAGGTTTXwmc506FCACTTCCTCAACATGCCAGA617DXwmc506RCTTTCAATGTGGAAGGCGACXgwm153FGATCTCGTCACCCGGAATTC601BXgwm153RTGGTAGAGAAGGACGGAGAGXgwm642FACGGCGAGAAGGTGCTC601DXgwm642RCATGAAAGGCAAGTTCGTCAXgwm372FAATAGAGCCCTGGGACTGGG602AXgwm372RGAAGGACGACATTCCACCTGXgwm148FGTGAGGCAGCAAGAGAGAAA602BXgwm148RCAAAGCTTGACTCAGACCAAAXgwm102FTCTCCCATCCAACGCCTC602DXgwm102RTGTTGGTGGCTTGACTATTGXgwm389FATCATGTCGATCTCCTTGACG603BXgwm389RTGCCATGCACATTAGCAGATXgwm77FACAAAGGTAAGCAGCACCTG603BXgwm77RACCCTCTTGCCCGTGTTGXgwm161FGATCGAGTGATGGCAGATGG603DXgwm161RTGTGAATTACTTGGACGTGGXgwm160FTTCAATTCAGTCTTGGCTTGG604AXgwm160RCTGCAGGAAAAAAAGTACACCCXgwm368FCCATTTCACCTAATGCCTGC604BXgwm368RAATAAAACCATGAGCTCACTTGCXgwm595FGCATAGCATCGCATATGCAT605AXgwm595RGCCACGCTTGGACAAGATATXgwm291FCATCCCTACGCCACTCTGC605AXgwm291RAATGGTATCTATTCCGACCCGXwmc740FCTTGGTTGCAGACGGGG605BXwmc740RGCTGGGTGCAATGCAGATAGXwmc783FAGGTTGGAGATGCAGGTGGG605BXwmc783RTCTTCCTTCTCCTGCCGCTAXgwm190FGTGCTTGCTGAGCTATGAGTC605DXgwm190RGTGCCACGTGGTACCTTTGXgwm583FTTCACACCCAACCAATAGCA605DXgwm583RTCTAGGCAGACACATGCCTG

表3 四川省小麥品種的遺傳多樣性水平Table 3 Genetic diversity of wheat cultivars in Sichuan province

Na:觀察等位基因數(shù)；Ne:有效等位基因數(shù)；H:基因多樣性指數(shù)；I:信息指數(shù)；NP:多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)；PL:多態(tài)位點(diǎn)百分率。

Na:Observed number of alleles;Ne:Effective number of alleles;H:Nei’s gene diversity;I:Shannon’s information index;NP:Number of polymorphic loci;PL:Percentage of polymorphic loci.

▲代表四川東南春季流行區(qū)樣品，其余編號(hào)樣品均來(lái)自盆地冬繁區(qū)。

▲ means sample from spring epidemic areas in southeastern Sichuan,and the others from winter-reproductive areas in Sichuan Basin.

圖1 四川省小麥品種的UPGMA聚類圖

Fig.1 UPGMA dendrogram of wheat varieties in Sichuan province

148份樣本群體間的SSR遺傳相似系數(shù)介于0.62～1之間，表明被測(cè)樣品的遺傳差異較大，遺傳多樣性豐富。PopGene聚類結(jié)果(圖1)顯示，當(dāng)Nei氏遺傳距離為17時(shí)，群體可被劃分為A、B、C和D四組。

其中，A組包含1份材料，編號(hào)為37，樣品取自于四川盆地北部閬中地區(qū)。B組有4份材料，廣元2份(10，劍閣；14，元壩)，綿陽(yáng)1份(17，三臺(tái))，內(nèi)江1份(98，東興)。C組共計(jì)93份材料，包括24份審定品種和69份大田樣品，占參試材料的62.8%；24份審定品種包括了參試材料中所有的川育、川農(nóng)系列，以及7個(gè)川麥系列和5個(gè)綿麥/綿陽(yáng)系列品種；大田樣品有64份來(lái)自盆地冬繁區(qū)，5份來(lái)自川東南春季流行區(qū)(自貢、大竹、合江各1份，屏山2份)。D組共包含有50份材料，包括9份審定品種和41份大田樣品，占參試材料的33.8%；審定品種分別為綿陽(yáng)31、綿麥37、川麥42、川麥43、川麥45、川麥37、綿陽(yáng)11、綿陽(yáng)26、川麥47；大田樣品包括盆地冬繁區(qū)樣品39份，川東南春季流行區(qū)樣品2份(達(dá)縣)?？傮w來(lái)看，相同地區(qū)不同樣點(diǎn)的樣品并未完全聚在同組，不同地區(qū)的部分樣品也可聚在同組。

部分大田樣品與已知審定品種的Nei氏遺傳距離為0，即遺傳相似性達(dá)100%，可能與審定品種同源。在各地檢出具同源樣品的審定品種為川麥44(7個(gè))、綿陽(yáng)26(4個(gè))、川育10號(hào)(3個(gè))、川麥39(3個(gè))、川麥38(2個(gè))、川麥50(2個(gè))、川農(nóng)19(2個(gè))、綿麥46(2個(gè))、川麥107(1個(gè))、川麥47(1個(gè))、川麥43(1個(gè))、川麥37(1個(gè))、綿陽(yáng)11(1個(gè))，其同源品種分布于不同地區(qū)，說(shuō)明四川小麥主要審定品種的同源樣品在盆地內(nèi)分布較廣。

2.2 供試小麥材料對(duì)條銹病的抗性

2012年，33份四川省審定品種在鹽亭病圃中，對(duì)條銹病表現(xiàn)抗病的品種有22個(gè)，但在郫縣病圃中表現(xiàn)抗病的品種僅16個(gè)，分別為綿麥37、綿麥41、綿麥42、綿麥46、川麥43、川麥45、川麥46、川麥47、川麥50、川農(nóng)18、川農(nóng)19、川農(nóng)23、川農(nóng)25、川農(nóng)26、川育20和川育21(表4)。

2014年，33份審定品種在鹽亭病圃中，對(duì)條銹病表現(xiàn)抗病的品種有15個(gè)，在郫縣病圃中表現(xiàn)抗病的有9個(gè)，在兩個(gè)病圃同時(shí)表現(xiàn)抗病的有7個(gè)，分別為綿麥41、川麥45、川麥47、川農(nóng)19、川農(nóng)23、川育20和川育21。川農(nóng)26在鹽亭表現(xiàn)感病但在郫縣表現(xiàn)抗病。川農(nóng)18、川麥46、川農(nóng)25、川麥50、綿麥46、川麥43、綿麥37、綿麥42共8個(gè)品種在各病圃中均表現(xiàn)感病。

615份2009年采集的大田樣品，2012年在鹽亭病圃中完全表現(xiàn)抗條銹病的有298份，有14份田間樣品同時(shí)具有抗病和感病單株，根據(jù)形態(tài)特征可判別其為混雜樣品，共計(jì)有50.7%的樣品對(duì)條銹病表現(xiàn)抗性反應(yīng)(圖2)。該批樣品2013年11月在郫縣病圃播種600份，次年乳熟期其抗條銹病樣品比例下降至20.8%，差異顯著(P<0.01)。

A、B分別為2009年和2010年樣品于2012年在鹽亭的抗性；C、D分別為2009年和2010年樣品于2014年在郫縣的抗性。下同。

A and B represent results of resistance evaluation at Yanting in 2012,samples collected in 2009 and 2010,respectively; C and D represent results of resistance evaluation at Pixian in 2014,samples collected in 2009 and 2010,respectively.The same in Fig.3.

圖2 四川省小麥大田樣品對(duì)條銹病的田間抗性

Fig.2 Resistance of wheat cultivars from field to stripe rust in Sichuan province

2010年采集的577份大田樣品，2012年在鹽亭病圃中完全表現(xiàn)抗條銹病的有246份， 22份樣品同時(shí)具有抗病和感病單株，其形態(tài)特征亦表明其為混雜樣品，共計(jì)有46.5%樣品表現(xiàn)抗性反應(yīng)(圖2)，表現(xiàn)抗性樣品的比例顯著低于2009年樣品(P<0.05)。該批樣品2013年11月在郫縣病圃中播種554份，2014年在乳熟期有158份表現(xiàn)抗條銹病，抗性樣品比例下降至28.5%，差異顯著(P<0.01)，但顯著高于2009年大田樣品中的抗病比例(P<0.01)。

2.3 供試小麥材料對(duì)白粉病的抗性

2012年，33份四川省審定品種中，僅有綿麥37在鹽亭和郫縣兩個(gè)病圃均表現(xiàn)抗白粉病，川農(nóng)16在郫縣病圃表現(xiàn)對(duì)白粉病免疫，但在鹽亭高感白粉病，病害級(jí)別為9級(jí)(表4)。

2014年，此33份四川省審定品種中，綿陽(yáng)33、綿麥37和川育20在兩個(gè)病圃均表現(xiàn)抗白粉病。川麥36、川麥46、川農(nóng)21、綿麥41、綿麥46共5個(gè)品種在郫縣病圃表現(xiàn)抗白粉病，但在鹽亭病圃中白粉病病級(jí)為7～9級(jí)。未發(fā)現(xiàn)在鹽亭表現(xiàn)感病而在郫縣表現(xiàn)抗病的品種。

615份2009年大田樣品2012年在鹽亭病圃中完全表現(xiàn)抗白粉病的有85份，表現(xiàn)抗、感株混雜的樣品有8份，即有15.1%的樣品表現(xiàn)出抗白粉病反應(yīng)(圖3)。該批樣品中在2013年11月有600份播種于郫縣病圃，2014年在乳熟期有77份表現(xiàn)抗白粉病，抗性比例降至12.8%，較2012年監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)顯著差異。

2012年，577份2010年大田樣品在鹽亭病圃中對(duì)白粉病完全表現(xiàn)抗病的有104份，表現(xiàn)抗、感株混雜的樣品有11份，即有19.9%樣品表現(xiàn)出抗性反應(yīng)(圖3)。該批樣品中在2013年11月有554份播種于郫縣病圃，2014年在乳熟期有93份表現(xiàn)抗白粉病，抗性比例降至16.8%，較2012年監(jiān)測(cè)結(jié)果差異不顯著。

圖3 四川省小麥大田樣品對(duì)白粉病的田間抗性

品種Variety條銹反應(yīng)型Infectiontypestostriperust2012鹽亭Yanting郫縣Pixian2014鹽亭Yanting郫縣Pixian白粉反應(yīng)型Infectiontypestopowderymildew2012鹽亭Yanting郫縣Pixian2014鹽亭Yanting郫縣Pixian川麥36 Chuanmai3633337773川麥107 Chuanmai10733339975綿陽(yáng)26 Mianyang2634339995綿陽(yáng)11 Mianyang1133339777綿陽(yáng)33 Mianyang3334439903綿麥37 Mianmai3700430013綿麥40 Mianmai4013339957川麥44 Chuanmai4434339575川麥43 Chuanmai4310339975川農(nóng)16 Chuannong1633339075綿陽(yáng)31 Mianyang3133339997川育16 Chuanyu1633239997川麥37 Chuanmai3723239997川麥38 Chuanmai3823239997川麥39 Chuanmai3934239997川育10號(hào) Chuanyu1044439995川麥46 Chuanmai4600339973綿麥41 Mianmai4100209993綿麥42 Mianmai4200439997川農(nóng)17 Chuannong1703139975川農(nóng)18 Chuannong1800239975川農(nóng)19 Chuannong19000;29975川農(nóng)21 Chuannong2103339993川農(nóng)26 Chuannong2600329995川農(nóng)25 Chuannong2500339995川農(nóng)23 Chuannong2300129977川麥50 Chuanmai5000339777川育20 Chuanyu2010217700川麥45 Chuanmai451220;9775川育21 Chuanyu2100109975川麥42 Chuanmai4203235575川麥47 Chuanmai4700229977綿麥46 Mianmai4600339993銘賢169 Mingxian16944449997

3 討 論

小麥遺傳多樣性研究是小麥種質(zhì)資源保護(hù)及開發(fā)利用的基礎(chǔ)[21-22]。系統(tǒng)掌握小麥品種遺傳多樣性及其對(duì)條銹病和白粉病的抗性水平，可為小麥抗病育種及品種的合理布局提供參考依據(jù)。自從農(nóng)作物品種生產(chǎn)銷售市場(chǎng)化后，管理部門難以掌握生產(chǎn)上大面積種植品種遺傳多樣性及其對(duì)病蟲害抗性的變化。本研究通過(guò)采用大田取樣、病圃移栽、成株期抗性鑒定、樣品DNA提取及SSR遺傳分析等方法，結(jié)合近十年審定品種遺傳多樣性檢測(cè)和抗病性監(jiān)測(cè)，明確了當(dāng)前四川省小麥品種遺傳多樣性及抗病性水平，其結(jié)果將有助于及時(shí)、完整地獲得抗性種質(zhì)資源有關(guān)信息，為病害流行程度預(yù)測(cè)、新品種選育和推廣提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)于其他作物遺傳多樣性和抗病性監(jiān)測(cè)具有一定借鑒意義。

當(dāng)前，四川省小麥審定品種較多，主要集中在川麥、川育、川農(nóng)、綿麥、內(nèi)麥及西科麥等系列，其抗條銹病品種抗性基因類型較為復(fù)雜，但多數(shù)品種主要是以貴農(nóng)系列、南農(nóng)92R系列、硬粒小麥人工合成種后代以及CIMMYT小麥材料為抗性來(lái)源[23-24]。本研究中，33個(gè)審定品種主要分成兩大類，其中24個(gè)被聚類在基于Nei氏遺傳距離劃分的C組中，參試的川農(nóng)、川育系列均在此組中，說(shuō)明其遺傳遺傳背景較窄。其余9個(gè)品種被歸在D組，包括川麥37、利用硬粒小麥-節(jié)節(jié)麥人工合成育種的川麥42及其姊妹系川麥43[25]、川麥47[26]及其親本綿陽(yáng)26、川麥45、綿陽(yáng)11、綿陽(yáng)31和綿麥37。研究結(jié)果表明，目前四川品種大部分與繁六衍生品種綿陽(yáng)11、綿陽(yáng)26已有較大的遺傳距離。

在各地檢出同源樣品的審定品種有：綿陽(yáng)11、綿陽(yáng)26、川育10號(hào)、川麥37、川麥38、川麥39、川麥44、川麥43、川麥47、川麥50、川麥107、川農(nóng)19、綿麥46、川育20和川育21，其中前6個(gè)品種為2004年前審定的品種，在2011年以前對(duì)條銹病高抗[27]。2011年前鹽亭病圃中，貴農(nóng)22致病類群未占優(yōu)勢(shì)[28]。鄺文靜等[20]發(fā)現(xiàn)，貴農(nóng)22致病類群對(duì)2005年以后四川審定的多個(gè)含有 Yr10、 Yr24抗條銹基因的品種具有毒性。2011年接種貴農(nóng)22類群條銹病菌株的郫縣病圃及2014年在四川其他大田中，有14個(gè)參試抗病品種對(duì)其喪失抗性?？傮w來(lái)看，四川當(dāng)前小麥品種抗條銹性整體水平在下降，這與條銹菌新致病型小種的出現(xiàn)和流行息息相關(guān)，應(yīng)引起有關(guān)小麥育種單位和生產(chǎn)部門注意。

D組成員中，川麥47與川麥42、川麥43均屬硬粒小麥×節(jié)節(jié)麥人工合成種衍生品種，其親本之一為綿陽(yáng)26，與川麥42、川麥43遺傳距離較大，在川麥42、川麥43喪失抗性后仍表現(xiàn)較好抗條銹性。川麥45的父、母本均含有CIMMYT提供的普通小麥品種血緣，與其他四川小麥品種遺傳距離均較大，目前仍保持抗條銹性。從不同遺傳背景品種的抗性變化可以看出，選用不同的抗性材料與不同親本配組，提高后代品種的遺傳多樣性，有利于減緩病菌生理小種變化引起的品種抗性喪失。由于生產(chǎn)上四川大田種植小麥具有較高的遺傳多樣性，雖然2014年貴農(nóng)22致病類型上升為優(yōu)勢(shì)類群，但大面積種植樣品中仍有20.8%～28.5%田塊的品種保持了抗性，說(shuō)明生產(chǎn)上還存在有一定的抗銹性種質(zhì)資源，值得挖掘和利用。

白粉病是四川小麥生產(chǎn)中的主要病害，但育種部門對(duì)白粉病的重視程度低于對(duì)條銹病。參試的33個(gè)審定品種中，2012年僅綿麥37在白粉病菌毒性較強(qiáng)的鹽亭和郫縣病圃中均表現(xiàn)抗性，兩年的大田樣品在鹽亭表現(xiàn)抗病的占15.1%～19.9%，高于審定品種的抗性比例，應(yīng)加大抗病基因的挖掘。2014年度，參試審定品種中，僅綿陽(yáng)33、綿麥37和川育20在兩個(gè)病圃均表現(xiàn)抗白粉病，但與2012年鑒定結(jié)果相比，生產(chǎn)上大面積種植樣品的抗性比例有所下降，僅為12.8%～16.8%。目前，四川小麥面積急劇減少，小麥主產(chǎn)區(qū)主要集中在利于白粉病越夏的盆地北部，生產(chǎn)上對(duì)抗白粉病品種有強(qiáng)烈需求，相關(guān)部門應(yīng)重視白粉病抗源篩選及抗病品種選育和推廣。

當(dāng)前四川小麥品種抗條銹性和白粉性整體水平仍較低，形式較為嚴(yán)峻，必須加強(qiáng)病害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治，以避免大區(qū)流行。今后小麥抗病育種在抗源選用上，應(yīng)避免主要集中在 Yr24/26、貴農(nóng)系列、 Pm21等少數(shù)抗源上，保持抗源異質(zhì)性。同時(shí)應(yīng)積極挖掘新的抗病基因，重視抗病基因聚合育種等。

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Genetic Diversity and Resistance to Stripe Rust and Powdery Mildew of Wheat Varieties in Sichuan Province

XU Zhi1,ZHANG Zhenyu1,JI Hongli1,KUANG Wenjing1,2,
SHEN Li3,NI Jianying1,PENG Yunliang1

(1.Institute of Plant Protection,Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Integrated Pest Management of Crops in Southwest China,Ministry of Agriculture,Chengdu,Sichuan 610066,China; 2.Sichuan Agricultural University,Ya’an,Sichuan 625014,China; 3.Plant Protection Station,Sichuan Agricultural Bureau,Chengdu,Sichuan 610041,China)

Stripe rust and powdery mildew are two of the most destructive diseases of wheat in Sichuan province. For the sake of monitoring genetic diversity and resistance breakdown in wheat against the stripe rust and powdery mildew,33 registered varieties were used,and field samples were collected respectively from 615 and 577 plots located at different regions of Sichuan from 2009 to 2011.The results of SSR analysis of 115 field samples and 33 registered varieties showed 38 polymorphic fragments and the genetic similarity coefficients among the tested samples and varieties were 0.6-1.The observed number of alleles,effective number of alleles,Nei’s gene diversity index,Shannon’s information index,number of polymorphic loci,and proportion of polymorphic loci of the 115 field samples were 1.868 4,1.422 8,0.253 0,0.386 7,33 and 86.8%,respectively,which were higher than those of 33 registered varieties. Phylogenic analysis indicated most of registered varieties and field samples were homologous,which were present in different regions.A significant breakdown of resistance to strip rust was monitored in field wheat samples in Sichuan province whereas the breakdown of resistance to powdery mildew was not obvious.

Wheat; SSR; Stripe rust; Powdery mildew; Disease resistance

時(shí)間：2017-01-16

2016-05-15

2016-06-17

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD19B04)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903035,201303016,201503127)；四川省育種攻關(guān)項(xiàng)目(2011NZ0098-17); 四川省財(cái)政專項(xiàng)(2011JYGC06-021,2014CXSF-021)

E-mail:xuzhi0125@163.com(徐 志); zhzhyu1982@163.com(章振羽,與第一作者同等貢獻(xiàn))

彭云良(E-mail:pengyunliang@aliyun.com)

S512.1；S330

A

1009-1041(2017)02-0258-10

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170116.1835.030.html