高抗白粉病小麦-山羊草新种质TA002的创制和遗传研究

摘要：

【目的】小麦白粉病是世界范围内对小麦危害最严重的病害之一。培育和推广抗病品种是防治小麦白粉病最经济、有效、安全的途径。偏凸山羊草和柱穗山羊草是普通小麦的近缘物种，蕴藏着丰富的抗病、抗虫、抗逆和优质等优异基因。利用远缘杂交途径，将偏凸山羊草和柱穗山羊草的抗白粉病基因导入普通小麦，培育抗白粉病小麦新种质，为小麦白粉病抗性遗传改良提供新抗源。【方法】通过细胞学分析和结实率调查，明确TA002及其与普通小麦杂种的细胞学稳定性和育性特点。利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰氨凝胶电泳（odium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）及酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（acid polyacrylamide gel electrophoresis，A-PAGE）方法，分析TA002的高分子量麦谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit，HMW-GS）、低分子量麦谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit，LMW-GS）及醇溶蛋白亚基组成；通过白粉病菌分小种接种鉴定，明确TA002对小麦白粉病的抗性及其遗传特点；利用基因组原位杂交（genomicin situ hybridization，GISH）、多色原位杂交（multicolor genomicin situhybridization，mc-GISH）、多色荧光原位杂交（multicolor fluorescence in situhybridization，mc-FISH）及分子标记技术，分析明确TA002的染色体组成特点。【结果】TA002染色体数目为42条，它及其与普通小麦的杂种F1减数第一次分裂中期细胞（pollen mother cells at metaphase I，PMCs MI）均含有21个二价体，减数第一次分裂后期细胞（pollen mother cells at anaphase I，PMCs AI）中的染色体分离均衡，结实率正常。在成株期，TA002、SDAU18及其双亲偏凸山羊草和柱穗山羊草对白粉病均具有良好抗性，而烟农15对白粉病表现髙感。TA002/辉县红F1、TA002/铭贤169F1对白粉病菌种E09表现免疫，F2单株对E09的抗感分离比例符合3﹕1。种子贮藏蛋白分析结果表明，在TA002的醇溶蛋白和谷蛋白中均含有SDAU18的特有亚基，其醇溶蛋白还含有双亲没有的新型亚基。分别以单芒山羊草和尾状山羊草的基因组总DNA为探针，烟农15的基因组总DNA为封阻，对TA002的根尖细胞染色体进行基因组原位杂交，均未检测到杂交信号。同时以不同荧光素标记的乌拉尔图小麦和粗山羊草基因组总DNA为探针，拟斯卑尔脱山羊草基因组总DNA为封阻，对TA002的根尖细胞染色体进行mc-GISH，并利用以不同荧光素标记的寡核苷酸pSc119.2和pTa535对TA002的根尖细胞染色体进行mc-FISH，发现TA002具有完整的A、B和D基因组，但其4A、5A、6B、7B和5D染色体在FISH带型上与亲本烟农15的对应染色体具有显著差异。分子标记检测结果表明，TA002含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的遗传物质。【结论】TA002是一个细胞学稳定、农艺性状和育性良好的小麦-山羊草渐渗系，它含有偏凸-柱穗山羊草双二倍体特有的贮藏蛋白亚基及其双亲没有的新亚基，且高抗小麦白粉病，其白粉病抗性受显性单基因控制，该基因可能是来自偏凸山羊草或柱穗山羊草的一个新的白粉病抗性基因。

关键词：小麦、山羊草、白粉病、种质系、鉴定

分类号：S512.1;S;S331

资助基金：山东省博士基金;国家自然科学基金;国家重点实验室开放基金;科技计划

在线出版日期：2016-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：418-428