具簇毛麦6V染色体小麦抗白粉病NIL培育与抗病遗传特性分析

摘 要：以小麦-簇毛麦染色体代换系6A/6V为Pm21抗病基因供体，农艺性状优良的京411为轮回亲本，经杂交和连续7代回交、自交后培育了小麦抗白粉病近等基因系（京411/6A/6V//京4117），白粉病抗性遗传和抗病性检测表明，Pm21呈显性单基因遗传，近等基因系强抗白粉病。

关键词：近等基因系；小麦-簇毛麦染色体代换系；白粉病

中图分类号：S512.1 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.002

Cultures and Genetical Analysis of Resistance Powdery Mildew Near-isogenic Line Contained the H. villosum 6V

LI Wei-lu, SUN Ying-long, SUN Zhong-jie, LIU Xiao-ying, WANG Zhen-ying

(College of Life Science, Tianjin Normal University, Tianjin 300387,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: In this study, a resistance powdery mildew near-isogenic line(Jing411/6A/6V//Jing4117) was cultured through wheat-H. villosum chromosome substitution line 6A/6V, the donor of Pm21 crossed with wheat cultiver Jing411, then back-cross with Jing411 seven times and selfed. The genetical analysis showed that Pm21 was a dominant inheritance and NIL was resistant to powdery mildew pathogen.

Key words: near-isogenic line;wheat-H. villosum chromosome substitution line；powdery mildew

6A/6V小麦-簇毛麦染色体代换系是我国学者刘大钧、陈佩度利用栽培小麦与簇毛麦杂交，簇毛麦6V染色体导入栽培小麦后，从后代中选育出的小麦-簇毛麦染色体代换系[1]。研究证明，6V染色体上存在一个抗白粉病最强、抗谱最广的Pm21基因[2-6]， 对6V基因资源的研究与利用，对防治小麦白粉病有重要意义。本研究中，我们利用具有Pm21基因的6A/6V为抗源，以对白粉病敏感的小麦优良品种京411为轮回亲本，通过杂交、回交和白粉菌胁迫等方法，配制具有簇毛麦6V染色体的小麦抗白粉病近等基因系京411/6A/6V//京4117，并对近等基因系和轮回亲本抗白粉病特性作了比较分析，以期使带有6V的近等基因系在小麦抗白粉病育种方面发挥积极作用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

小麦（T. aestivum）-簇毛麦（H.villosa）染色体代换系（6A/6V）、栽培小麦（T. aestivum）京411，白粉菌15号生理小种（powdery mildew NO.15 isolate）。上述材料分别由中国农业大学、南京农业大学和中国农业科学研究院植物保护研究所惠赠。

1.2 近等基因系京411/6A/6V//京4117的培育和白粉病抗性鉴定

1.2.1 Pm21 抗感白粉病特性的遗传分析 以京411为母本，与6A/6V杂交，获F1后，自交得F2分离群体，以华北地区流行的优势白粉菌生理小种15号，对F1和F2分离群体进行白粉病分离抗性鉴定，分析Pm21的遗传特性。

1.2.2 抗白粉病近等基因系的培育 以京411为母本，与6A/6V杂交，获F1，再以京411为父本连续回交7代，自交1代后配制成近等基因系京411/6A/6V//京4117。每一杂交、回交世代用白粉菌人工感染，鉴别近等基因系对白粉菌的抗性，具体做法为，在温室和田间条件下，当小麦第一片叶子完全展开后进行人工接种，15 d后进行抗性鉴定。幼苗对白粉病的反应根据Liu[7]和Wolfe[8]的方法制定，反应等级为0、0；、1/2和3/4共4个等级，其中0表示免疫，0；表示过敏性坏死反应，1/2表示抗病，3/4表示感病。

2 结果与分析

2.1 位于簇毛麦6V染色体中的Pm21抗病遗传特性

6V中由于含有Pm21，对15号生理小种呈免疫，小麦优良品种京411对白粉菌高度敏感，6A/6V与京411杂交F1表现为抗病，而F1自交得到的417个单株中，309株为抗病，108株为感病，抗∶感分离比符合孟德尔3∶1分离定律（X23:1=0.037，P>0.05），表明位于6V中的Pm21为显性基因，呈单基因遗传。

2.2 近等基因系京411/6A/6V//京4117的培育与抗白粉病特性鉴定

近等基因系是以京411为母本，以6A/6V为父本杂交后，再与京411回交7代，自交后在白粉菌胁迫下选择得到的，其外形与轮回亲本京411已十分接近，但对白粉菌表现出很强的抗性。图1是在温室中，用华北地区流行的白粉菌15号优势小种接菌2周，对近等基因系和京411染菌调查结果。从图中可以看出，近等基因系（A）叶片上没有明显的孢子堆，而轮回亲本京411（B）几乎所有叶片上长满孢子堆，预示6A/6V中的抗白粉病基因已经转移到近等基因系中，并使近等基因系的抗病遗传特性发生了改变。

表1是对近等基因系及其双亲染菌试验调查结果，6A/6V对白粉菌表现为免疫，等级为0，近等基因系叶片上虽有孢子，但没有观察到孢子的有效侵染，且在用苯胺蓝[7]对小麦叶片进行染色时，发现部分细胞表现出过敏性坏死（图2），抗病等级为0；。

3 讨 论

小麦-簇毛麦染色体代换系（6A/6V）带有簇毛麦6V染色体，细胞遗传学研究表明，小麦白粉病抗性基因Pm21位于簇毛麦6V染色体短臂上[2]， 抗白粉病遗传与育种实践表明，在已发现的所有抗白粉病基因中，来自于簇毛麦Pm21基因抗性最强、抗谱最广，它能抗中国所有的白粉菌菌系或生理小种，并且对120个欧洲小种也具有抗性，因此，把Pm21基因用于小麦抗白粉病育种意义重大。

近等基因系（near-isogenic line, NIL）是指遗传背景相近，目标基因不同的一组品系[9]，它可以用于目标基因遗传特性分析和抗病育种实践，因此是遗传学研究和育种实践的珍贵材料。在小麦中研究者们培育了包括抗病基因在内的许多具目标性状的近等基因系，并应用于各自的相关领域中。本研究中，我们利用6A/6V为抗白粉病供体基因，以生产上栽培的优良品种京411为轮回亲本，经过连续7年的杂交、回交以及白粉菌的胁迫试验，成功的培育了具有强抗白粉病遗传特性和兼具京411优良农艺性状的近等基因系，从我们对该近等基因系分子标记检测结果表明，Pm21基因已转到近等基因系中[10-11]。对6A/6V中强抗白粉病特性的研究对于改善目前小麦白粉病抗源缺乏、原有白粉病抗性基因抗性减弱、丧失和白粉菌生理小种不断出现的被动局面有积极作用，而含有簇毛麦6V染色体近等基因系的培育，对于小麦抗白粉病辅助选择育种也是很有帮助的。

参考文献：

[1] Chen P D, Qi L L, Zhou B, et al. Development and molecular cyt ogenetic analysis of wheat- Haynaldia villosa 6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew[J]. Theor Appl Genet , 1995, 91: 1125-1128.

[2] 刘金元，陶文静，刘大钧. 小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL中6VS的遗传传递及其所携带Pm21基因的遗传稳定性分析[J]. 植物学报,1999,41(10):1058-1060.

[3] 齐莉莉, 陈佩度, 刘大钧. 小麦白粉病新抗源――基因Pm21[J]. 作物学报，1995, 21 ( 3 ) : 257-262.

[4] 陈孝, 施爱农, 尚立民. 簇毛麦对不同白粉病菌菌系的抗性反应及其在小麦遗传背景下的表达[J]. 植物病理学报，1997, 27 ( 1 ) : 17-22.

[5] Huang X Q, Hsam S L K, Zeller F J. Identification of powdery mildew resistance genes in common wheat ( Triticum aestivum L. em Thell.) :Ⅸ Cultivars, land races and breeding lines grown in China[J]. Plant Breed , 1997, 116: 233-238.

[6] 刘大钧, 齐莉莉, 陈佩度. 导入小麦的外源染色体片段的准确性鉴定及外源抗性基因的稳定性分析[J]. 遗传学报, 1996, 23(1) : 18-23.

[7] Liu Z, Sun Q, Ni Z, et al. Development of SCAR markers l inked to the Pm21 gene conferring resistance to powdery mildew in common wheat[J]. Plant Breed , 1999, 118: 215-219.

[8] Wolfe M S. Physiologic specialization of Erysiphe graminis f. sp. tritici in United Kingdom[J]. Trans Brit Mycol Soc, 1965, 48( 2) : 315-326.

[9] Young M S, Zamir D G, Ganal M W, et al. Use of isogenic lines and simultaneoue probing to identify DNA markers tightly linked to the Tm-2a gene in tomato[J]. Genetics, 1988,120:579-585

[10] Wang Z Y, Zheng Q, Peng Y K, et al. Identification of Random amplified polymorphic DNA and single sequence repeat markers linked to powdery mildew resistance in commen wheat cultivar Brock[J]. Plant Prod Sci , 2004, 7(3) : 319-323.

[11] Wang Z Y, Zhao P, Chen H, et al. Identification of RAPD markers and development of SCAR markers linked to a powdery mildew resistance gene, and their location on chromosome in wheat cultiver Brock[J]. Plant Prod Sci， 2005, 8(5):578-585.