摘要
小麦茎基腐病（Fusarium crown rot，FCR）严重影响小麦的产量与品质，种植抗病品种是防治该病害最经济有效、绿色环保的措施，然而，目前生产上种植的小麦品种普遍高感。抗茎基腐病小麦种质资源缺乏、重要抗病基因不明确是制约小麦茎基腐病抗性改良进程的关键问题。本研究以黄淮麦区小麦茎基腐病的优势病原菌假禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum）菌株 WZ-8A为致病菌，采用病小米粒接种法对周麦 22的 1196个高世代EMS诱变系进行苗期茎基腐病抗性接种鉴定，筛选到中抗茎基腐病突变体fcrZ22。以周麦 22 为母本、fcrZ22 为父本构建了 F2群体，从中挑选极端抗、感单株构建混池，进行集群分离分析（Bulked segregant analysis, BSA），检测茎基腐病抗性位点；进而对 F2∶3 群体进行苗期茎基腐病抗性接种鉴定，并利用根据茎基腐病关联 SNP 信息开发的 dCAPS 标记检测 F2群体、构建遗传连锁图，定位抗茎基腐病 QTL（Quantitative trait loci）并对其抗病效应进行分析。主要研究结果如下： 1. 周麦22突变体库的抗性鉴定：分别于 2021年 12月、2022年1月与3月在人工气候室进行鉴定，3 次试验的病情指数显著相关（P ＜0.01）。野生型周麦 22 的病情指数在42.6～52.3 之间变动、表现为高感， 1196 个诱变系的病情指数在 16.4～90.1 之间变动，无免疫与高抗材料，表现中抗的有 2 个，仅为供试材料的 0.2%，而中感与高感的分别占 0.9%与 98.9%，两个中抗材料中以 22M0306的病情指数较低，在所有鉴定试验中均稳定的表现中抗，命名为fcrZ22。 2. F2群体的遗传分析与 BSA：根据周麦 22/fcrZ22 的 F2群体的病情指数，利用‘数量性状主基因+多基因混合遗传模型’进行遗传分析的结果显示，该群体中茎基腐病抗性符合‘2个具加性-显性-上位效应的主基因+具加性-显性效应的多基因’遗传模型；从F2群体中挑选 20 个病情指数最低的单株构建抗池、20 个病情指数最高的单株构建感池，加上双亲共 4个样品，结合 660K SNP芯片进行 BSA分析，共检测到 1797个茎基腐病关联 SNPs，主要分布在 9 条染色体上，分别是 4A（379）、3A（240）、7B（224）、2A（198）、5A （182）、7A（176）、3B（174）、1B（98）和1D（27）染色体，表明这些染色体上可能存在重要的抗茎基腐病QTL。 3. QTL定位与效应分析：挑选 9条染色体上 348个关联的 SNPs开发 dCAPS标记，对抗感双亲进行检测后，筛选到 104个多态性标记，利用这些多态性标记对 F2群体进行分子检测，结合 F2∶3群体的茎基腐病抗性接种鉴定结果进行遗传连锁分析，共定位到 4 个小麦苗期茎基腐病抗性相关QTL，位于1B、3A、5A和7B染色体上，分别命名为QCR.hau-1B、QCR.hau-3A、 QCR.hau-5A和 QCR.hau-7B，其中 QCR.hau-1B的表型变异解释率与LOD都最高，分别为 30.1%与 6.3，其抗病基因型源于 fcrZ22，QCR.hau-1B位于标记 CR-1B-7与CR-1B-8之间 9.1 cM区间，在中国春 1B染色体物理图谱上位于 674.0～676.1 Mb之间，该区域未见抗茎基腐病 QTL 报道，是 1 个新的抗茎基腐病 QTL；在定位群体中，4 个 QTL分别将病情指数降低了 39.5%、19.8%、7.9%与 16.2%，携带 QCR.hau-1B纯合株系的病情指数最低（29.1），显著低于未携带 QCR.hau-1B 的纯合株系（P ＜0.01），其次为QCR.hau-3A（35.1），也显著低于未携带该 QTL 的株系（P ＜0.05），而携带与未携带QCR.hau-5A和 QCR.hau-7B的株系间病情指数差异不显著（P ＜0.05）。 本研究连续两年对周麦 22 的高世代 EMS 突变体库进行 F. pseudograminearum 茎基腐病抗性接种鉴定，筛选到苗期中抗茎基腐病突变体 fcrz22，进而构建遗传群体定位到抗茎基腐病主效 QTL QCR.hau-1B。fcrz22 为小麦茎基腐病抗性改良提供了优异种质资源， QCR.hau-1B 的初定位为其精细定位、发掘茎基腐病抗性基因奠定了研究基础，有助于推进抗茎基腐病小麦新品种的培育进程，对保障国家粮食安全和保护人民生命健康具有重要意义。
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