摘要
条锈病严重地威胁着小麦安全生产，利用抗病品种防治小麦条锈病具有经济有效且环境友好等优势。大多数小种专化性抗病基因(例如Yr9和Yr26基因)能使小麦植株完全抗病，但这一类基因容易被条锈菌新毒性小种克服而失效、是不可再生资源、越来越难于满足小麦生产的需求。 普通小麦(TriticumaestivumL.)中蕴藏着丰富的抗条锈病数量性状位点(quantitativetraitlocus/loci,QTL),含单一抗病QTL的小麦品种不能100％地抗病,但能减缓发病速度、或降低病斑密度、或限制病斑扩展、或减少条锈菌产孢量等，多个抗病QTL聚合能提高抗病程度，甚至能产生接近100％的抗病效果。筛选发现抗病QTL、鉴定与其紧密连锁的DNA标记、基于标记聚合QTL、培育和推广种植抗病品种是一条持续稳定地防控小麦条锈病的途径，对小麦安全生产具有重要意义。 本文目的是筛选和聚合小麦抗条锈病QTL,为小麦育种提供抗病种质资源。本实验室此前发现“岐山麦”等6个小麦地方品种对条锈病具有数量抗性，将它们分别与感病品种“水原11”杂交构建了6个重组自交系(recombinantinbredline,RIL)群体，本文以这些重组自交系为试验材料，主要研究内容和结果如下。 (1)基于小群体初步筛选主效QTL:在温室中种植这6个群体的重组自交系(每一群体50个，共300个)，以条锈菌生理小种条中32号和34号接种这些重组自交系，观测它们的条锈病表现型，采用90KSNP标记技术测定其基因型，发现了7个抗病主效QTL,包括来自岐山麦的QYr.cau-1DL。 (2)基于较大群体筛选与QYr.cau-1DL紧密连锁的DNA标记:首先从岐山麦×水原11群体(1218个重组自交系)中选择112个生长进度和植株高度一致的重组自交系，采用90KSNP标记测定其基因型，观测它们在温室、甘肃田间、山东田间不同环境中的条锈病表现型，基于这些观测数据将QYr.cau-1DL定位在标记IWB15913和IWB2332限定的5.7cM范围内。在该范围内设计了607对SSR(simplesequencerepeat)引物，将其中11个高质量标记定位在此范围内，测定了1218个重组自交系在这11个位点的基因型，发现最近端标记(1D-298.34)与最远端标记(1D-356.22)之间有92个重组体，观测了这92个重组自交系的条锈病表现型。基于以上基因型和表现型数据进行QTL分析，将QYr.cau-1DL定位在1D染色体上SSR标记1D-320.58和1D-325.79所限定的0.5cM(5.2Mb)范围内。将QYr.cau-1DL与之前国内外报道的30个位于1D染色体上的抗条锈病QTL比较，发现其与这些QTL相距至少60Mb,因此认为QYr.cau-1DL是一个新的抗条锈病QTL。 (3)验证QYr.cau-1DL分别与3个不同持久抗病基因聚合的抗病效果:小麦品系RL6058和RL6077分别含有持久抗病基因Yr18和Yr46,小麦品种Stephens含有持久抗病基因Yr78,将岐山麦分别与这3个品种/系杂交构建了3个F2群体。基于QYr.cau-1DL的2个标记(1D-320.58和1D-325.79)和Yr18的标记cssfr5,从RL6058×岐山麦的F2群体中选择出4群植株，第1群含有QYr.cau-1DL和Yr18,第2群仅含QYr.cau-1DL,第3群仅含Yr18,第4群既不含QYr.cau-1DL也不含Yr18，对这4群植株的条锈病严重度进行比较发现,QYr.cau-1DL所控制的抗病程度显著高于Yr18,二者聚合后协同(synergistically)作用将严重度降低到13.2％。以相同方式进行的试验显示，QYr.cau-1DL与Yr46聚合将严重度降低到16.3％,QYr.cau-1DL与Yr78聚合则降低到9.7％。QYr.cau-1DL单独能减少44％至56％的条锈病严重度。 (4)通过回交和DNA标记选择培育含有QYr.cau-1DL的种质创新材料:兰天10和烟农21曾在小麦生产田中较大面积地种植，但它们严重地感染条锈病，小麦选系KA737中聚合了4个抗锈QTL,且其综合农艺性状优于地方品种。将岐山麦与这3个品种/系杂交，分别以兰天10、烟农21、KA737为轮回亲本进行回交，通过DNA标记选择获得了3个选系，即LT10-1DL、YN21-1DL和JX17。LT10-1DL和YN21-1DL各是一个BC4F2∶3选系，均含有QYr.cau-1DL。JX17(一个BC6F2∶3选系)则含有包括QYr.cau-1DL在内的5个抗锈QTL。这3个选系将作为抗病种质资源用于小麦育种。 在本文的12个田间和温室不同环境试验中和6个不同小麦杂交组合遗传背景中,QYr.cau-1DL均能显著地降低条锈病严重度，可见其抗病作用很稳定。这些试验结果同时表明，基于2个侧翼SSR标记(1D-320.58和1D-325.79)能有效地选择QYr.cau-1DL。
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