小麥抗白粉病分子育種研究進(jìn)展

田賓 岳峰偉 胡俊美

青島譜尼測試有限公司 山東青島 266000

白粉病普遍發(fā)生于小麥各個生育階段，可造成小麥減產(chǎn)及品質(zhì)下降。隨著矮稈品種的普遍種植及氮肥的大量使用，白粉病的危害日趨嚴(yán)重。推廣品種中抗源狹窄、抗病基因單一的生產(chǎn)現(xiàn)狀，極易引起白粉菌生理小種的變異，使抗病品種喪失抗性[1]。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

抗病親本CH1532、感病親本臺長29及其F1、F2、BC1和374個F2：3家系用于白粉病抗性鑒定。所用的白粉菌菌株為E09，來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，以幼苗活體繁殖的方法保存。感病對照為臺長29。

1.2 抗病鑒定

試驗材料的抗病鑒定采用苗期接種鑒定的方法。將用于苗期抗病鑒定的小麥材料播種于72孔育苗盤中，每孔播5粒種子，重復(fù)4次。感病對照臺長29播種于育苗盤四角及中心位置。種植約7d后，小麥幼苗長至一葉一心，采用掃抹的方法人工接種白粉菌，且控制溫度為16-21℃，濕度65%左右，利于白粉菌生長。待對照臺長29完全感病時，即可進(jìn)行抗病調(diào)查。采用0-4級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行記錄，IT=0，為免疫；IT=1，為高抗；IT=2，為中抗；IT=3，為中感；IT=4，為高感。

1.3 抗、感病池的構(gòu)建及SNP芯片掃描

取少量臺長29/CH1532的F2群體單株及親本葉片置于離心管中，液氮冷凍后在Scientz-48型高通量組織研磨器上將葉片打碎，利用CTAB法提取基因組DNA。根據(jù)F2及F2：3家系抗病鑒定結(jié)果，采用分離群體分組法選取25株極抗（反應(yīng)型為0或0；）或極感（反應(yīng)型為4）F2純合單株，每株取等量DNA混合成抗病池和感病池，進(jìn)行iSelect90KSNP芯片掃描。

1.4 SNP結(jié)果分析及染色體定位

根據(jù)SNP芯片掃描結(jié)果，篩選出抗親和感親間具有多態(tài)性的SNP標(biāo)記，進(jìn)一步篩選出在抗、感病池間具有多態(tài)性的SNP標(biāo)記，去除信號缺失的標(biāo)記和等位位點為雜合型SNP的標(biāo)記。對獲得的SNP標(biāo)記分析，根據(jù)SNP側(cè)翼序列，在中國春小麥全基因組序列（IWGSCRefSeqv2.0）中進(jìn)行BlastN比對，獲得篩選到的多態(tài)性SNP位點的染色體位置信息，并利用染色體畫圖軟件MapInspect進(jìn)行作圖，根據(jù)SNP標(biāo)記的富集區(qū)域確定抗病基因所在染色體位置。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗病性遺傳分析

利用國內(nèi)白粉病優(yōu)勢菌株E09對臺長29、CH1532及其F1、BC1、F2及F2：3家系進(jìn)行接種鑒定，結(jié)果表明，CH1532對E09表現(xiàn)為免疫，臺長29表現(xiàn)為高感，其正反交F1全部表現(xiàn)為免疫，與抗病親本CH1532表現(xiàn)一致；與臺長29回交的45株BC1中有25株表現(xiàn)為免疫或近免疫，20株表現(xiàn)為高感，抗感比例符合1：1（χ2=0.556，P=0.456），說明CH1532中的抗白粉病基因為顯性核基因。374個F2單株中有289個單株表現(xiàn)為抗?。↖T＝0-2），85個單株表現(xiàn)為感病（IT=3-4），抗感分離比例符合3：1（χ2=1.030，P=0.310）。374個F2：3家系中，純合抗病的有96個，抗、感分離的有190個，純合感病的有88個，抗感分離比例符合1：2：1（χ2=0.439，P=0.803）。因此推斷，CH1532的白粉病抗性受1對顯性核基因控制，暫命名為PmCH1532。

2.2 SNP結(jié)果分析及抗病基因的染色體定位

SNP芯片掃描結(jié)果表明，在iSelect90KSNP芯片的81587個標(biāo)記位點中，有7870個SNP在抗、感親本間具有多態(tài)性，占總標(biāo)記數(shù)的9.65%；其中，有358個SNP在抗、感病池間具有多態(tài)性，占總標(biāo)記數(shù)的0.44%；進(jìn)一步去除信號缺失或等位位點為雜合型SNP的標(biāo)記，共獲得89個多態(tài)性SNP標(biāo)記。根據(jù)NCBI（https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/）公布的中國春小麥全基因組序列（IWGSCRefSeqv2.0），對89個多態(tài)性SNP標(biāo)記的側(cè)翼序列進(jìn)行BlastN比對，獲得其所在染色體位置信息。多態(tài)性SNP分布于小麥的14條染色體上，其中，69個位于小麥第2同源群的3條染色體上，占總數(shù)的77.5%，其余染色體上均為零星分布。而位于2A、2B、2D染色體上的標(biāo)記分別為14、11、44個，分別占總數(shù)的15.7%、12.4%和49.4%。根據(jù)MapIn-spect軟件進(jìn)行染色體作圖，可以看出，SNP標(biāo)記在2A和2B染色體上分布較少，而在2D染色體上多且分布集中。

3 結(jié)論與討論

小麥白粉病是一種小種?；驼婢『?，由于白粉菌繁殖、適應(yīng)能力強(qiáng)，變異快，小種復(fù)雜多樣，極易引起抗病基因失效[2]，因此，持續(xù)挖掘新的抗病基因是防治白粉病危害的長期任務(wù)。迄今，小麥上已定位了85個抗白粉病基因，分布于除3D、4D、5A之外的其他18條染色體上。2D染色體上存在2個抗白粉病基因Pm43和Pm58，而Pm43與本研究定位的PmCH1532都位于2D染色體長臂上，Pm58則位于2D染色體短臂上。根據(jù)對PmCH1532與Pm43進(jìn)行的分小種接種鑒定結(jié)果，13個白粉菌株中，它們對5個菌株的抗性反應(yīng)明顯不同，因此，推測PmCH1532是一個與Pm43不同的新基因[3]。