基于揚(yáng)麥38/周麥22RIL群體的株高QTL定位及矮稈多抗小麥材料的鑒定

turalSciencesoftheLixiaheDistrictinJiangsuProvince/KeyLaboratoryof WheatBiologyandGeneticBreedingintheMiddleandLowerYangtze River，Ministry ofAgricultureand Rural Affairs，Yangzhou 225oO7，China；3.College of Agronomy，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China；4.Collgeof Agronomy and Biotechnology，Yunnan Agricultural University，Kunming 65oooo，China；5.College ofAgriculture， YangtzeUniversity，Jingzhou ，China）

Abstract： The middle and lower reaches ofthe Yan

gtze River（MLRYR）is the secondlargest wheat-growing regionin China and also an epidemic areafor multiple wheat diseases， such asFusariumhead blight（FHB），powderymildew，andrust.Cultivating newdwarf wheat varieties withresistance tolodging andmultiplediseasesisesentialforsustainablewheatproduction.Yangmai38isaigh-yieldingwheatvarietywithmultipledisease resistances， including high resistance to powdery mildew （carrying Pm2I ）and stripe rust （carrying Yr26 ），and moderate resistance toFHB.However，ithasrelativelytallplantheightandmoderatelodgingresistane.Zhoumai22isadwarfndmultiresistant foundation parent carrying the leaf rust resistance gene _LrI3 and the T1RS·1BL translocation chromosome，and is widelyusedintheHuang-Huaiwheatregion.Inthisstudy，theYangmai38/Zhoumai22recombinantinbredline（RIL）population was genotyped using the wheat 55K single nucleotide polymorphism（SNP）array for quantitative trait loci（QTL）mapping of plant height （PH）.Six QTLfor PH were detected on chromosomes 2B，4B，4D，5A，and 7B.Two major and stable QTL，QPH. yaas- 4B and QPH.yaas- 4D ，were identified across multiple environments，explaining 8.97 % -16.20 % and 23.72 % -28.35% of the phenotypic variance，respectively. These QTL were verified as dwarfing genes Rht1 and Rht2 through physical map comparison and kompetitive alele-specific PCR （KASP）markers. Genetic efect analysis showed that both Rht I and Rht2 significantly reduced plant height，with Rht2 exhibiting a greater dwarfing effect than RhtI The coexistence of RhtI and Rht2 could reduce plant height by 42.98 % -47.16 % . The distribution of resistance genes in the RIL population was also investigated，with homozygous genotype frequencies for Pm2I ， _LrI3 ，Yr26，and T1RS ?? 1BL being 40.77% ， 37.41% ，63.07 % ，and 29.98%，respectively，all of which significantly deviated from the expected value （ 50.00% ）.Based on genotyping and agronomic evaluation，five dwarf wheat breeding lines with pyramided Pm2I ， Yr26 ，and _LrI3 were selected for their better comprehensive traits. The results of this study provide theoretical support for breeding wheat varieties with pyramided multi-diseaseresistance inthe MLRYRwheatregion.

Key words： wheat；plant height；resistance genes；molecular markers

近年來(lái)，受到氣候變暖、降雨量增多、小麥密植和氮肥施用量增加等的影響，長(zhǎng)江中下游麥區(qū)小麥赤霉病、白粉病、葉銹病和條銹病等發(fā)病日趨嚴(yán)重，這些病害還常引發(fā)高稈小麥品種倒伏。因此，培育矮稈抗倒伏、綜合抗病性強(qiáng)的小麥品種對(duì)于長(zhǎng)江中下游麥區(qū)的安全生產(chǎn)具有重要意義。

小麥白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麥專(zhuān)化型（Blumeriagraminisf.sp.tritici）引起的真菌性病害，在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)較為嚴(yán)重發(fā)生[2]。來(lái)自小麥野生近緣屬簇毛麥6VS染色體上的 Pm2I 基因是目前已知抗性最強(qiáng)、抗性譜最廣的抗白粉病基因，對(duì)幾乎所有白粉菌菌株表現(xiàn)出高抗[3]。近年來(lái)，隨著抗白粉病基因 Pm2aPm4a 的抗性在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)逐步喪失， Pm2I 已成為該麥區(qū)最重要的抗白粉病基因源[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019-2023年間，長(zhǎng)江中下游麥區(qū)國(guó)家級(jí)及江蘇省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)材料中的高抗白粉病小麥品種中均含有Pm21[5]小麥條銹病、葉銹病分別是由條形柄銹菌小麥專(zhuān)化型（Puccinia striformis f.sp.tritici）小麥葉銹菌（Pucciniatriticina）引起的真菌性病害，該類(lèi)病菌主要侵染小麥葉片，干擾其光合作用，進(jìn)而導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。小麥-簇毛麥 T6V#2S?6AL 易位系92R137的1BL染色體上攜帶抗條銹病基因 Yr26^[6] ，該基因在西北春麥區(qū)、西南麥區(qū)被廣泛應(yīng)用。然而，毒性菌株V26的出現(xiàn)和大面積流行導(dǎo)致Yr26的抗性喪失，還造成小麥主栽品種的陸續(xù)更替[7-8]。在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)，攜帶Yr26的小麥品種極為罕見(jiàn)，使得V26從未成為優(yōu)勢(shì)菌株[1]。如果進(jìn)行合理的基因布局，Yr26在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)仍有利用潛力。此外，由于長(zhǎng)期以來(lái)長(zhǎng)江中下游麥區(qū)種植者對(duì)葉銹病的重視程度不夠，同時(shí)缺乏育種價(jià)值高的抗病親本資源，并且生產(chǎn)上推廣的品種多數(shù)為感病品種，導(dǎo)致葉銹病抗性遺傳改良進(jìn)展緩慢?？谷~銹病基因Lr13主要分布于黃淮麥區(qū)[9]，目前已被成功克隆[10-I1]，由于該基因?qū)χ袊?guó)主要葉銹菌流行菌株具有抗性，因此將Lr13引入長(zhǎng)江中下游麥區(qū)具有重要意義。

倒伏是小麥生產(chǎn)中面臨的重要威脅，也是品種審定的主要限制性指標(biāo)。20世紀(jì)中葉以來(lái)，隨著矮稈基因特別是 和Rht2（Rht-D1b）的廣泛應(yīng)用，引起了小麥的“綠色革命”[12]。迄今，已有26個(gè)矮桿基因 （RhtI～Rht26） 被正式命名[3]，其中 RhtI^[12] ！ Rht2^[12] 、 Rht3^[14] 、 、Rht10[16]、Rht24^[17] 和 Rht25^[18] 等被成功克隆。生產(chǎn)上最重要的矮桿基因有來(lái)源于農(nóng)林10號(hào)的 RhtI，Rht2 及來(lái)源于赤小麥的 Rhtδ^[19] ，超過(guò) 70% 的小麥品種含有矮桿基因Rht1或Rht2[20]

揚(yáng)麥38兼抗赤霉病、白粉病和條銹病，含有Pm2I，Yr26 基因[1]。由于該品種植株偏高，因而在密植條件下有倒伏風(fēng)險(xiǎn)。周麥22含有T1RS ?^? 1BL易位染色體、抗葉銹病基因Lr13和 LrZH84 抗條銹病基因YrZH22和YrZH84以及抗白粉病基因PmHNK，是當(dāng)前黃淮麥區(qū)重要的骨干親本，其衍生品種數(shù)量已有100多個(gè)[21]。本研究擬以揚(yáng)麥38、周麥22構(gòu)建的重組自交系（Recombinantinbredline，RIL）群體為試驗(yàn)材料，對(duì)株高進(jìn)行數(shù)量性狀座位（QTL）定位，并利用分子標(biāo)記研究 Pm2I、LrI3、Yr26 基因和T1RS ? 1BL易位染色體在群體中的分布情況，以期篩選矮稈多抗小麥育種新材料，為高產(chǎn)多抗小麥育種提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

揚(yáng)麥38（揚(yáng)麥16/92R137//揚(yáng)麥16）是由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的高產(chǎn)弱筋小麥新品種，兼抗赤霉病、白粉?。ê?Pm2I 基因）和條銹?。ê琘r26基因），缺點(diǎn)是株高較高。周麥22（周麥12/豫麥49//周麥13）是由河南省周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的高產(chǎn)多抗小麥品種，其植株緊湊，矮稈，含有T1RS ?^? 1BL易位染色體，對(duì)葉銹病、條銹病和白粉病均具有良好抗性，含有抗葉銹病的Lr13、LrZH84基因，抗條銹病的YrZH22、YrZH84基因，抗白粉病的PmHNK基因。以揚(yáng)麥38和周麥22為雙親構(gòu)建的RIL群體包含417個(gè)家系。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)和表型鑒定

RIL群體及其雙親于2021-2022年、2023-2024年種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所灣頭試驗(yàn)基地（2021-2022年種植的簡(jiǎn)稱(chēng)22WT，為 F₂ ：代；2023-2024年種植的簡(jiǎn)稱(chēng)為 24WT ，為 F₂ ：代）和大學(xué)沙頭試驗(yàn)基地（2023-2024年種植的簡(jiǎn)稱(chēng)24ST，為 F₂ ：代）。每個(gè)RIL家系種植1行，每行40粒，行長(zhǎng) 1.50m ，行距 0.25m 。按照常規(guī)方法進(jìn)行大田試驗(yàn)管理。于小麥灌漿后期調(diào)查各RIL家系及親本的株高，每個(gè)RIL家系隨機(jī)選取至少10個(gè)單株主莖進(jìn)行測(cè)量。

1.3 遺傳圖譜的構(gòu)建和QTL定位

將RIL家系及其親本種子送交至遼寧東亞農(nóng)作物種子質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司進(jìn)行55KSNP（單核苷酸多態(tài)性）芯片檢測(cè)，獲取全部RIL家系的基因型數(shù)據(jù)，剔除最小等位基因頻率小于 5% 、缺失率大于 20% 以及親本間無(wú)多態(tài)性的SNP標(biāo)記，保留親本間多態(tài)性高、穩(wěn)定性高的SNP標(biāo)記用于后續(xù)分析。

用Icimapping 軟件剔除冗余標(biāo)記，用Joinmap 軟件構(gòu)建遺傳連鎖圖譜。用Icimapping 中的完備區(qū)間作圖法進(jìn)行株高的QTL檢測(cè)，對(duì)數(shù)概率比（LOD）閾值設(shè)置為2.5。將QTL側(cè)翼SNP標(biāo)記序列信息與中國(guó)春參考基因組（IWGSCRefSeqv1.0）序列進(jìn)行比對(duì)，確定其物理位置。

1.4 分子標(biāo)記檢測(cè)

采用Bie等[4]開(kāi)發(fā)的共顯性基因功能標(biāo)記MBH1檢測(cè)抗白粉病基因 Pm2I ，采用Wang等22]開(kāi)發(fā)的共顯性連鎖標(biāo)記WE173檢測(cè)抗條銹病基因Yr26，采用Nagy等[23]開(kāi)發(fā)的染色體專(zhuān)化標(biāo)記Bmac0213檢測(cè)T1RS ? 1BL易位染色體的1RS染色體，采用Yan等[]開(kāi)發(fā)的基因功能標(biāo)記HBAU-Lr13檢測(cè)抗葉銹病基因Lr13，矮稈基因Rht1、Rht2利用Rasheed等[24]開(kāi)發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)性等位基因特異性PCR（Kompetitiveallele-specificPCR，KASP）標(biāo)記進(jìn)行鑒定。表1為本研究所用標(biāo)記的引物序列，由南京擎科生物科技有限公司合成。

小麥基因組DNA用PVP-40法提取。PCR反應(yīng)體系為 10.0μL ，含 1.0μL 模板DNA，各 0.2μL 上、下游引物（ 10μmol/L ）， 5.0μL 2×Taq MasterMix，用 ddH₂O 補(bǔ)足至 10.0μL 。PCR擴(kuò)增程序：94^9C 預(yù)變性 變性 退火45s，72‰ 延伸 1min，35 個(gè)循環(huán)； 72^°C 延伸 10min 。

用 8% 聚丙烯酰胺凝膠分離標(biāo)記MBH1、WE173和Bmac0213的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，通過(guò) AgNO₃ 溶液顯色法檢測(cè)PCR產(chǎn)物。標(biāo)記 HBAU-LrI3 的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物需要用限制性?xún)?nèi)切酶HindI進(jìn)行酶切，反應(yīng)體系為 20.0μL ，包括 10.0μL PCR反應(yīng)產(chǎn)物 、0.2μL 限制性?xún)?nèi)切酶HindIII 緩沖液Cutsmart，用ddH₂0 補(bǔ)足至 20.0μL 。于 37^9C 恒溫 30min ，用1% 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)酶切產(chǎn)物。

矮稈基因 RhtI，Rht2 的KASP引物組PCR擴(kuò)增及檢測(cè)參照 Zhao 等[25]的方法。

1.5數(shù)據(jù)分析

用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用R語(yǔ)言對(duì)株高進(jìn)行最優(yōu)線性無(wú)偏估計(jì)（Bestlinearun-biasedprediction，BLUP）。采用IciMappingv4.1中的方差分析（AONVA）法計(jì)算株高的遺傳力 。采用IBMSPSSStatistics23進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及差異顯著性檢驗(yàn)。用Origin2021進(jìn)行株高表型數(shù)據(jù)的圖片轉(zhuǎn)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型分析

RIL群體及其親本的株高測(cè)定結(jié)果表明，揚(yáng)麥38和周麥22的株高有極顯著差異（ Plt;0.01? 。在22WT、24WT和24ST環(huán)境中，RIL群體株高最大值與最小值間的差異分別為 68.33cm.80.40cm 和70.00cm ，變異幅度較大（表2）。由圖1可以看出，株高的分布頻率接近正態(tài)分布，具有明顯的超親分離現(xiàn)象，表現(xiàn)為多基因控制的性狀。此外，株高的遺傳力 （h²） 為0.93，表明遺傳因素對(duì)株高起主要作用。

2.2 遺傳圖譜的構(gòu)建

利用小麥55KSNP芯片，共獲得6493個(gè)在親本間具有多態(tài)性的SNP標(biāo)記。經(jīng)過(guò)去冗余分析，選擇2011個(gè)骨架標(biāo)記用于構(gòu)建遺傳圖譜。遺傳圖譜覆蓋小麥的21條染色體，全長(zhǎng)為4 201.65cM ，標(biāo)記間平均距離為 2.09cM 。分布于A、B和D組的標(biāo)記數(shù)分別為782個(gè)、663個(gè)和566個(gè)，覆蓋的染色體長(zhǎng)度分別為1174.30cM，1518.13cM 和1 509.22cM 。

2.3株高相關(guān)QTL定位

在3個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)出6個(gè)株高QTL，分布在2B（2個(gè)）、4B、4D、5A和7B染色體上。由表3可以看出，單個(gè)QTL可以解釋 1.09%～29.18% 的表型變異，其中QPH.yaas-4B、QPH.yaas-4D分別位于4B、4D染色體上，在3個(gè)環(huán)境中均被檢測(cè)到，分別解釋 8.97% ，16 ?20%.23.72%～28.35% 的表型變異，為穩(wěn)定的主效 。QPH.yaas-5A在2個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，其表型貢獻(xiàn)率較低，僅可解釋 1.09%～1.35% 的表型變異。QPH.yaas-2B.1、QPH.yaas-2B.2和QPH.yaas- 7B 均僅在1個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，分別可以解釋 1.29% 、1.58% 和 2.08% 的表型變異，均為微效 0

A：2021-2022年種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所灣頭試驗(yàn)基地的小麥株高分布頻率;B：2023-2024年種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所灣頭試驗(yàn)基地的小麥株高分布頻率；C：2023-2024年種植于大學(xué)沙頭試驗(yàn)基地的小麥株高分布頻率。

圖13種環(huán)境下?lián)P麥38/周麥22重組自交系群體各株高的分布頻率

Fig.1FrequencydistributionofplantheightfortheYangmai38/Zhoumai22recombinantinbredlinepopulationintreeenviroents

2.4矮稈基因Rht1、Rht2的檢測(cè)及其對(duì)株高的遺傳效應(yīng)

基于株高主效QTL側(cè)翼SNP標(biāo)記序列信息，比對(duì)中國(guó)春參考基因組（IWGSCRefSeqv1.0），發(fā)現(xiàn)QPH.yaas-4B的物理位置 （31.89～64.14Mb ）與Rht1基因（33.61Mb）存在重疊，QPH.yaas-4D的物理位置（ 8.67～ 35.23Mb ）與Rht2基因（18.78Mb）存在重疊。

為了驗(yàn)證2個(gè)主效位點(diǎn)是否與Rht1、Rht2一致，利用Rasheed等[24]基于 RhtI，Rht2 位點(diǎn)開(kāi)發(fā)的KASP標(biāo)記對(duì)雙親及RIL群體進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，揚(yáng)麥38含有Rht1基因，周麥22含有Rht2基因，與QTL定位結(jié)果一致。在417份RIL家系中，106份材料均不含Rht1或Rht2（占比為 25.42% ），127份材料僅含有Rht1（占比為 30.46% ），119份材料僅含有Rht2（占比為 28.54% ），65份材料同時(shí)含有Rht1和Rht2（占比為 15.59% ）。

結(jié)合RIL家系矮稈基因檢測(cè)結(jié)果及其株高表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在3個(gè)環(huán)境中，矮稈基因 RhtI，Rht2 均可顯著降低株高， Rht2 對(duì)株高的降低效應(yīng)大于Rht1；當(dāng)二者同時(shí)存在時(shí)，可使株高降低 40.53～45.73cm （降幅為 42.98%～47.16% ）（圖2）。

2.5RIL群體抗病基因分布及基因型分析

利用分子標(biāo)記MBHI、HBAU-Lr13、WE173和Bmac0213鑒定RIL群體中抗病基因 Pm2I?LrI3 、

Yr26和易位染色體T1RS ?? 1BL的組成情況，結(jié)果見(jiàn)圖3。進(jìn)一步分析可知， Pm2I⊥rI3 基因和T1RS ? （204號(hào)1BL易位染色體在RIL群體中的純合基因型頻率分別為 40.77%.37.41% 和 29.98% ，均顯著低于期望值 50.00% 。 Yr26 的純合基因型頻率為 63.07% ，顯著高于期望值（ 50.00% ）（表4）。

22WT、24WT、24ST見(jiàn)表2注。 **** 表示數(shù)據(jù)間差異極顯著（ Plt;

0.001）；百分?jǐn)?shù)表示株高降低幅度。

A：標(biāo)記WE173的檢測(cè)結(jié)果;B：標(biāo)記MBHI的檢測(cè)結(jié)果;C：標(biāo)記BmacO213的檢測(cè)結(jié)果;D：標(biāo)記 HBAU–LrI3 的檢測(cè)結(jié)果（攜有 LrI3 基因的材料可以被HindⅢ酶切為 297bp 和 134bp 的條帶）。 M：DL2000;1 ：揚(yáng)麥38；2：周麥22；3＼～24：部分RIL群體。

Fig.3AmplificationpaternsofmolecularmarkersassociatedwithtargetgenesineYangmai38/Zouai2recombnantibredie （RIL）population

表4Pm21、Yr26、Lr13基因和T1RS ? 1BL易位染色體在重組自交系（RIL）群體中的分布

綜合上述4個(gè)分子標(biāo)記鑒定結(jié)果，考察RIL群 體中 Pm21，LrI3，Yr26 基因和T1RS ?? 1BL易位染色 體的聚合類(lèi)型。由表5可以看出，攜帶單個(gè)抗病基 因/易位染色體的株系合計(jì)有113個(gè)，聚合2種抗病 基因/易位染色體的株系合計(jì)有158個(gè)，聚合3種抗 病基因/易位染色體的株系合計(jì)有63個(gè)。

表5揚(yáng)麥38/周麥22重組自交系（RIL）群體中不同基因組合的RIL家系數(shù)量

2.6矮稈多抗優(yōu)異株系的篩選

根據(jù)RIL群體的分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果，在聚合抗白粉病、葉銹病和條銹病3種病害的株系中，進(jìn)行矮稈材料的篩選，篩選出15個(gè)基因型為 RhtI+Pm2I+ LrI3+Yr26 的株系，13個(gè)基因型為 Rht2+Pm2I+ LrI3+Yr26 的株系，累計(jì)占全部RIL群體總數(shù)的6.71% 。在此基礎(chǔ)上，篩選出5個(gè)綜合性狀較好的兼抗3種病害的矮稈小麥材料（表6）。

3討論

3.1株高QTL的育種價(jià)值

株高是由多基因控制的復(fù)雜性狀，迄今已正式命名的小麥矮桿基因有26個(gè) （RhtI～Rht26）^[13] ，其中6個(gè)位于4B和4D染色體上，與Rht1為同源基因，包括Rht-B1b（Rht1）、Rht-D1b（Rht2）、Rht-Blc（Rht3）、Rht-Dlc（Rht1O）Rht-Ble（Rht11）和Rht-Blp（Rht17）[26-28]。Rht9、Rht14、Rht15、Rht16、Rht18、Rht19和Rht22來(lái)自四倍體小麥（Triticumtur-gidum），其余來(lái)自六倍體小麥（Triticumaesti-vum）[29]。此外，通過(guò)連鎖分析和全基因組關(guān)聯(lián)分析，目前已發(fā)現(xiàn)了600多個(gè)株高相關(guān)位點(diǎn)，分布在小麥的21條染色體上[30]，表明株高具有較高的遺傳復(fù)雜性。

本研究基于揚(yáng)麥38/周麥22RIL群體，共檢測(cè)到6個(gè)株高QTL。其中，QPH.yaas-4B 和QPH.yaas-4D在多個(gè)環(huán)境中均能檢測(cè)到，為穩(wěn)定的QTL。通過(guò)物理位置比較和特異性KASP標(biāo)記鑒定發(fā)現(xiàn)，二者分別為矮稈基因Rht1、Rht2，是全球范圍內(nèi)已被普遍利用的“綠色革命\"基因。在2B、5A、7B染色體上檢測(cè)到的4個(gè)株高的QTL效應(yīng)值均較低，進(jìn)行標(biāo)記輔助育種的價(jià)值不高。

矮稈基因Rht1和Rht2在調(diào)控小麥株高方面具有重要作用，存在于絕大部分小麥推廣品種中。Richards[31]研究發(fā)現(xiàn)， RhtI?Rht2 單基因的株高降低效應(yīng)約為 23% ，2個(gè)基因同時(shí)存在時(shí)的株高降低效應(yīng)可達(dá)到 47% 。Butler等[32]發(fā)現(xiàn)，Rht1和Rht2單獨(dú)存在時(shí)可使株高降低 20%～25% 。唐娜等[33]研究發(fā)現(xiàn)，Rht1可使株高降低 24.6% ，Rht2可使株高降低 30.4% 。本研究結(jié)果顯示，各基因?qū)χ旮叩慕档托?yīng)排序?yàn)?RhtI+Rht2 （42.98%～47.16%）gt;Rht2 L （17.21%～21.47%）gt;RhtI （ 12.28%～17.53%） ，揭示了 RhtI，Rht2 在株高調(diào)控中的顯著作用。

3.2分子標(biāo)記輔助抗病聚合育種的效率

小麥在生長(zhǎng)過(guò)程中易受白粉病、銹病等多種病害威脅，目前生產(chǎn)上具有多抗特性的小麥品種極少，通過(guò)標(biāo)記輔助聚合多個(gè)抗病基因是控制小麥病害的有效策略。分子標(biāo)記輔助選擇的效率受到分子標(biāo)記與目標(biāo)基因連鎖程度影響，連鎖越緊密，選擇效率越高[34]。本研究選用的MBH1是基于抗白粉病基因Pm2I 啟動(dòng)子序列開(kāi)發(fā)的功能標(biāo)記，能夠完全靶向性選擇 Pm2l^[4] ?？箺l銹病基因Yr26位于1BL 染色體近著絲粒區(qū)，該區(qū)域?qū)儆谥亟M抑制區(qū)，位于該區(qū)域的連鎖標(biāo)記WE173可以高效追蹤 Yr26^[22] 。MBH1、WE173均為共顯性標(biāo)記，可以在分離世代高效篩選純合基因型。趙仁慧等[1]以揚(yáng)麥16為受體，以小麥-簇毛麥易位系92R137為 Pm2I，Yr26 的供體，通過(guò)標(biāo)記輔助選擇，在 BC₁F₂ 代即完成了 Pm2I+Yr26 純合基因型的篩選，繼而通過(guò)多代農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量鑒定，成功育成了兼抗赤霉病、白粉病和條銹病的小麥品種揚(yáng)麥38。蔣正寧等[35]通過(guò)標(biāo)記輔助選擇結(jié)合農(nóng)藝性狀鑒定，從揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥 22RIL 群體中篩選出聚合抗赤霉病基因Fhb1、抗白粉病基因 Pm2I 和抗黃花葉病QTLQYm.njau-5A.1基因的矮稈高產(chǎn)小麥新品系揚(yáng)17J103。本研究利用 Pm2I，Yr26 和Lr13功能或緊密連鎖標(biāo)記對(duì)揚(yáng)麥38/周麥 22RIL 群體進(jìn)行鑒定，篩選出50個(gè) Pm2I+Yr26+LrI3 聚合體，顯示了分子標(biāo)記在多基因聚合育種中的顯著優(yōu)勢(shì)。

在本研究中， Pm2I、LrI3、Yr26 基因和T1RS ? 1BL易位染色體在RIL群體中呈現(xiàn)顯著偏分離的現(xiàn)象。 Pm2I、T1RS?1BL 易位染色體的供體分別為簇毛麥的6VS整臂和黑麥的1RS整臂。受到外源染色體親子代傳遞率低的影響， Pm21，T1RS?1BL 在RIL群體中的基因頻率顯著低于理論值。此外，Yr26基因所在1BL染色體臂與T1RS ?^? 1BL易位的1BL染色體臂同源，二者存在互斥連鎖現(xiàn)象，導(dǎo)致在T1RS ? 1BL易位傳遞率較低的情況下， Yr26 基因的傳遞率較高。Lr13來(lái)自普通小麥，其傳遞率較低的原因尚需研究。因此，在育種實(shí)踐中，需要綜合考慮目標(biāo)基因的傳遞率及可能存在的互斥連鎖，通過(guò)構(gòu)建適宜規(guī)模的育種群體，確保有效地聚合目標(biāo)基因。

3.3 矮稈多抗新材料的選育

倒伏是小麥育種的限制因素，高產(chǎn)不抗倒伏的小麥品種在生產(chǎn)上缺乏生命力。在親本選擇和抗病基因聚合研究中，目標(biāo)基因?qū)χ旮叩倪z傳效應(yīng)是首要考慮的因素。Zhao等[36研究發(fā)現(xiàn)，小麥-簇毛麥易位染色體 T6V#2S?6AL 對(duì)小麥株高具有顯著的正向效應(yīng)。在本研究中，攜帶 T6V#2S?6AL 的親本揚(yáng)麥38雖然具有Rht1基因，但株高仍偏高，在暖冬或密植條件下，其抗倒性受到挑戰(zhàn)，在一定程度上限制了該品種的廣泛應(yīng)用。本研究對(duì)篩選出的50個(gè)Pm2l+Yr26+Lrl3 聚合體進(jìn)行矮稈基因分子鑒定結(jié)合表型鑒定，最終篩選出5個(gè)兼抗白粉病、條銹病和葉銹病的矮稈小麥新材料 或 Rht2+Pm2I+LrI3+Yr26 聚合基因型），為培育高產(chǎn)多抗小麥新品種提供了重要的材料基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：徐艷）