199份小麥種質(zhì)白粉病抗性鑒定

關(guān)鍵詞：白粉病抗性基因；小麥；地方品種；自育品種（系）；分子檢測中圖分類號： 5435.121.4⁺6 ;S512.103.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0125-08

小麥白粉病是由小麥白粉病菌引起的一種真菌病害，主要發(fā)生于葉片上，也可發(fā)生于植株葉鞘、莖稈和穗部，發(fā)生在世界所有小麥種植地區(qū)[1-3] 。受貴州特殊的喀斯特地形影響所造就的氣候環(huán)境，該地區(qū)成為我國白粉病最為泛濫與嚴(yán)峻的區(qū)域。雖然化學(xué)農(nóng)藥的噴灑是對抗白粉病的方法之一，但其過度應(yīng)用可能會導(dǎo)致生態(tài)污染并降低小麥質(zhì)量。隨著公眾健康意識的提升，預(yù)計未來農(nóng)藥使用將會顯著減少。因此，選育抗病的小麥新品種將成為防治白粉病的最直接、高效且對環(huán)境友好的策略[4]近年來，我國的白粉病發(fā)病面積穩(wěn)定在600萬＼～850萬 hm² ，一般發(fā)病年份的產(chǎn)量損失為 15% 左右，嚴(yán)重年份超過 50%^[5-6] 。目前，在貴州省小麥白粉病泛濫的問題相當(dāng)嚴(yán)重，涉及的農(nóng)田面積很廣。這主要歸咎于2個因素：其一，有些小麥品種天生缺少防御病害的能力；其二，該病病菌的生理種類迅速多樣化且特定宿主能力增強(qiáng)，導(dǎo)致小麥的抗病力逐年衰退[7-8]。想要經(jīng)濟(jì)高效地遏制小麥白粉病的大規(guī)模蔓延，最佳策略是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣抗病的小麥新品種。

有效運(yùn)用現(xiàn)有的白粉病抗性基因，研制創(chuàng)新的抗性基因，是抗御白粉病最具成本效益的方法。到目前為止，已有100多個抗白粉病基因在小麥種屬中被正式或暫時命名[9-12]。然而，由于白粉病菌的快速突變，大多數(shù)基因抗性已被新的致病性生理小種克服，導(dǎo)致大多數(shù)抗性基因喪失抗性[13-14]?，F(xiàn)如今，我國在育種實踐中普遍采用了 Pm2I 這一抗白粉病基因，該基因源于簇毛麥的6VS染色體，表現(xiàn)出了卓越的廣泛防御力和持久穩(wěn)定性[15]。但是過度使用單一抗性基因也會對小麥生產(chǎn)造成威脅。

本研究對貴州省收集及選育的199個小麥品種（系）的田間抗性進(jìn)行調(diào)查和記錄，以了解其抗性表現(xiàn)。同時，利用與已知抗白粉病基因連鎖的分子標(biāo)記，對貴州小麥抗白粉病基因進(jìn)行檢測，并對現(xiàn)有資源進(jìn)行鑒定和評價，以期為小麥育種提供必要的材料與技術(shù)支撐。

1材料和方法

1. 1 試驗材料

199份小麥種質(zhì)于2022—2023年度種植于貴州省貴陽市花溪區(qū)。此項研究依據(jù)隨機(jī)區(qū)塊設(shè)計方法執(zhí)行3次重復(fù)試驗，行長為 1.5m ，行距為30cm 。試驗采用高感白粉病的銘賢169為誘發(fā)材料，每隔5行種植1行，確保發(fā)病充分。常規(guī)管理大田，以生長環(huán)境中白粉病菌混合生理小種誘發(fā)材料自然發(fā)病。待銘賢169充分發(fā)病時調(diào)查記錄白粉病反應(yīng)型，并采用0＼～4級分級標(biāo)準(zhǔn)[1調(diào)查記錄。

1.2白粉病苗期抗性鑒定

在感病銘賢169充分發(fā)病時，便進(jìn)行首輪的抗性評定，并于3d后復(fù)核結(jié)果。反應(yīng)型分6級標(biāo)準(zhǔn)，即免疫IM（O）近免疫NIM（O;）、高抗HR（1）、中抗 MR（2）、中感 MS（3）、高感 HS（4）[16-17]。每隔1周調(diào)查1次，共計3次，以最嚴(yán)重為準(zhǔn)。

1.3已知白粉病抗性基因特異分子標(biāo)記檢測

采用改良的CTAB法提取供試材料單株幼嫩葉片 DNA^[18] 。利用小麥 SNP 芯片對119個小麥品種（系）進(jìn)行SNP分型。芯片檢測在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所完成。利用與抗白粉病基因 Pm4a^[19] 、 PmHb^[20] ： PmI3^[21] ！ Pm2I^[22] Pm30^[23]JPm46^[24]JPm52^[25] 和 PmθI^[26] （表1）緊密連鎖的分子標(biāo)記對這199份小麥材料進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增試驗，并用 1% 瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1苗期白粉病抗性表型鑒定

利用環(huán)境自然誘發(fā)，對199份種質(zhì)進(jìn)行苗期白粉病抗性表型鑒定。在花溪鑒定圃，182份種質(zhì)（91.46% ）表現(xiàn)出苗期抗性（反應(yīng)型 ?2 ），包括26份地方品種、145份國內(nèi)育成品種（系）和11份國外品種。

2.2抗白粉病表型評價

抗性評定結(jié)果（表2）表明，免疫材料8份、近免疫材料32份、高抗材料126份、中抗材料16份、中感材料16份、高感材料材料1份。供試材料中國外品種（系）有21份，其中10份種質(zhì)資源達(dá)到感病水平（包含中感和高感材料），感病率為 47.62% ，此外還有5份處于中抗水平；國內(nèi)品種（系）有178份，其中7份種質(zhì)資源達(dá)到感病水平，感病率為3.93% ，11份為中抗水平，此外國內(nèi)地方品種（系）感病率為0。在抗白粉病育種工作中，應(yīng)慎用國外品種（系）作為小麥抗病育種的親本資源。

2.3抗白粉病基因檢測結(jié)果

分別使用8個抗白粉病基因的連鎖標(biāo)記或功能標(biāo)記對199份小麥種質(zhì)進(jìn)行分子檢測。結(jié)果（表3）表明，所有供試種質(zhì)中均未檢測到 Pm4a，PmI3 、 ，少部分種質(zhì)中檢測到 Pm4b，Pm52 、Pm61 ?Pm2I 被檢測到的頻率較高。31份品種（系）

攜帶 Pm4b 基因；54份品種（系）攜帶 Pm2I 基因；38份品種（系）攜帶Pm52基因；28份品種（系）攜帶Pm61基因。其中30份品種（系）攜帶2個抗性基因，7份品種（系）攜帶3個抗性基因。

2.4抗白粉病綜合分析

結(jié)合199份小麥供試材料的表型和基因型可以發(fā)現(xiàn)：8份免疫品種（系）均含有 Pm2I 抗性基因；32份近免疫品種（系）中30份含有 Pm2I 抗性基因、2份不含抗性基因;126份高抗品種（系）中僅15份含有 Pm2I 抗性基因、24份含 Pm4b 基因、28份含有Pm52 基因、15份含有Pm61基因和57份未檢測到抗性基因;16份中抗品種（系）中10份未檢測到抗性基因、2份含有 Pm4b 基因、4份含有Pm61基因、1份含有 Pm52 基因和1份含有 Pm2I 基因；17份感病品種（系）中3份含有 Pm4b 基因、2份含有 Pm52 基因、1份含有 Pm6I 基因和10份未檢測到抗性基因；1份高感品種（系）未檢測到抗性基因。

此外貴州地方品種26份種質(zhì)均表現(xiàn)為抗性，但未檢測到目標(biāo)抗性基因（表3），這說明近年貴州省新育成小麥品種（系）對白粉病菌流行菌系的抗病頻率呈下降趨勢。同時推測地方品種也可能含有其他抗性基因。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，供試材料的抗性越強(qiáng)，Pm2I 基因出現(xiàn)的頻率越高（表3）。基因 Pm4b 、Pm52，Pm6I 與抗病的關(guān)聯(lián)性不是很強(qiáng)，說明 Pm4b 、Pm52，Pm6I 已有逐漸喪失抗性的趨勢。

通過對各類基因組合統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，隨著材料抗性基因數(shù)的增加，感病率在下降（表4）。當(dāng)抗性基因數(shù)增加至3個時，感病率極大地得以控制。說明在將單個基因與其他抗性基因聚合時，仍可表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗病性。在今后的育種工作中應(yīng)盡可能聚合較多的抗性基因，這樣既可大大降低感病率，同時可以很好地應(yīng)對單一抗性基因品種大面積推廣帶來的風(fēng)險。

3討論與結(jié)論

由白粉菌（Blumeriagraminisf.sp.tritici）引發(fā)的小麥白粉病是一種重要的小麥病害，貴州省地處喀斯特地貌，氣候十分復(fù)雜，其獨有的氣候和地形特征可使白粉菌安全越夏，加上生理小種的快速變異，小麥白粉病及其他病害在貴州高頻率發(fā)生，所以研究貴州小麥白粉病具有很重要的意義，鑒定和挖掘選育新的抗病品種對于全國而言具有重要的借鑒意義。由于小麥白粉病病原體的快速進(jìn)化和新的毒力種族的出現(xiàn)，近幾十年來世界各地都發(fā)生了嚴(yán)重的產(chǎn)量損失。研究貴州小麥白粉病不僅能為貴州省小麥抗白粉病新品種的選育提供基礎(chǔ)材料和技術(shù)支撐，更能為各省研究白粉病提供參考應(yīng)用。

本試驗結(jié)果表明，含有 Pm2I 基因的供試材料，僅1份表現(xiàn)中抗水平，其余均為高抗以上抗性水平，該基因可用于小麥抗白粉病育種。 Pm4b，Pm52 和Pm61等基因單個作用于白粉病發(fā)病率較高，經(jīng)與其他抗性基因組合時會表現(xiàn)出較好的抗性。因此，聚合多樣化的抗白粉病基因，強(qiáng)化種質(zhì)資源的創(chuàng)新，是小麥抗性育種的當(dāng)務(wù)之急。國外品種感病率為 47.62% ，國外資源在抗白粉病種質(zhì)資源選育過程中應(yīng)當(dāng)慎用。同時發(fā)現(xiàn)，有69份表現(xiàn)為抗性的種質(zhì)沒有檢測到目標(biāo)基因，推測其可能含有其他抗性基因。

試驗中發(fā)現(xiàn)，16夏369F6-3-3-6等7份品種（系）含有3種目標(biāo)抗性基因，均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗性，且均含有 Pm2I 基因，可在育種工作中重點作為抗性育種親本。通過基因的聚合可大大降低感病率，同時可以很好地應(yīng)對單一抗性基因品種大面積推廣所帶來的風(fēng)險。

因此，在今后的小麥抗病育種工作中，要加強(qiáng)白粉病多個抗病基因的聚合，選育抗病性更為持久的小麥品種。

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