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1、9期 袁军海等：中国47个小麦新品种（系）苗期抗叶锈基因推导1933中国47个小麦新品种（系）苗期抗叶锈基因推导袁军海1,2,3，刘太国1，陈万权1（1中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100094；2中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100094； 3河北北方学院农学系，宣化 075131）摘要：【目的】探明中国47个小麦新品种（系）携带的苗期抗叶锈基因状况，改进和完善基因推导方法。【方法】选用17个具有较高鉴别能力的致病类型，在不同温度和（或）光照强度下测定，结合系谱分析进行基因推导。【结果】在供试的47个小麦品种（系）中，推导出Lr1（存在于11个品种
2、或品系中）、Lr3（7）、Lr3bg（3）、Lr9（3）、Lr10（3）、Lr13（10）、Lr16（6）、Lr23（2）、Lr26（14）和Lr34（1）共10个已知抗病基因，另有42个品种（系）含有未知基因。【结论】在苗期进行基因推导时，尽量多地选择鉴别能力强的致病类型，在相对稳定均一的环境条件下重复测定，并结合系谱分析，才能获得可靠的结果。结合温度与光照强度梯度，具有持久抗病性潜质的抗叶锈基因Lr13和Lr34可在苗期进行推导。关键词：小麦；叶锈；抗病基因；基因推导；成株期抗病性Postulation of Leaf Rust Resistance Genes in 47 New Whe
3、at Cultivars (Lines) at Seedling StageYUAN Jun-hai1,2,3, LIU Tai-guo1, CHEN Wan-quan1（1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100094; 2College of Agriculture and Biotechnology, China Agricu
4、ltural University, Beijing 100094; 3Department of Agronomy, Hebei North University, Xuanhua, Hebei, 075131）Abstract: 【Objective】 The objectives of this study were to ascertain leaf rust resistance genes in 47 new wheat cultivars (lines) at seedling stage, and to consummate the methods of gene postul
5、ation. 【Method】Seventeen pathotypes of Puccinia triticina under the different temperatures and (or) light intensity conditions and pedigree analysis were used for the postulation of leaf rust resistance genes in the tested cultivars (or lines).【Result】Ten named genes, Lr1 (in 11 cultivars or lines),
6、 Lr3 (7), Lr3bg (3), Lr9 (3), Lr10 (3), Lr13 (10), Lr16 (6), Lr23 (2), Lr26 (14), and Lr34 (1), were identified. Unknown genes were found in forty-two cultivars (lines). 【Conclusion】The study suggested that Lr13 and Lr34, two potentially durable resistance genes, could be postulated at the seedling
7、stage with different temperature and light intensity, and reliable results could only be obtained from more differential pathotypes, repeated tests under relatively steady and uniform environment, combined with pedigree analysis.Key words: Wheat; Leaf rust; Resistance gene; Gene postulation; Adult p
8、lant resistance0 引言【研究意义】叶锈病是中国小麦的主要病害之一。选育抗病品种并合理运用，是该病最经济、有效、简便和环境安全环保的防治措施。抗病品种的合理运用，实际是品种抗病基因的合理运用。基因推导可以在短期内获得大量品种的遗传信息，所以在此病的防治中具有重要意义。【前人研究进展】19912003年，国内外在中国小麦品种抗叶锈病基因推导方面作了大量工作117，涉及品种（系）或抗源材料约650个。在这些品种（系）或抗源材料中，有95个出现在2篇或2篇以上的文献中。然而，基因推导结果完全一致的却只有11个，16个仅未知基因不同或涉及难以在苗期推导出来的基因，可归为基本一致，其余或多
9、或少均有较大差异（笔者未发表资料，据上述文献总结）。【本研究切入点】这给应用带来很大困难，甚至混乱。因此，本试验选用17个具有较高鉴别能力的致病类型，在不同温度和（或）光照强度下测定，结合系谱分析。【拟解决的关键问题】对中国20032004年培育的47个品种（系）进行基因推导，在此基础上，结合以往的基因推导结果，进行深入分析，以期改进和完善基因推导方法。1 材料与方法1.1 试验材料供试的47个待测小麦品种（系）绝大多数属20032004年度国家小麦区域试验材料，其名称、系谱、来源和成株成株期抗病性见表1，郑州5389为感病对照。进行Lr34推导时，另加入4个表现叶尖坏死症状的品种（系）：新克
10、旱9号13、垦红1515、龙94-408315,16和中国春18。成株成株期抗病性包括严重度和抗感反应2部分。严重度按Peterson19的改良Cobb标准目测；抗感反应按0（免疫）、R（抗）、MR（中抗）、MS（中感）和S（感）5级划分。供试的45个已知抗叶锈病小麦近等基因系（或单基因系）中，Lr14a引自美国农业部禾谷类锈病室，Lr37引自法国，Lr38的载体品系为中国品种中4，其余均由国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供。部分基因及其载体品系列于表2。试验所用的17个叶锈菌致病类型，除CBG/QQ和MFH/SP引自国际玉米小麦改良中心外，其余均从采自中国不同麦区的标样中分离筛选而来。
11、所有致病类型均经过单孢子堆分离。致病类型主要按Long等20的方法命名，两个附加密码按Singh等21的方法命名。1.2 试验方法将47个待测品种（系）和45个近等基因系（或单基因系）顺序编号，以郑州5389为对照，播于盛有营养土的塑料盒中，每品种57粒。播种前20 d左右开始繁菌，待第1叶片展开第2叶片露尖（1叶1心期）时接种新鲜菌种。方法是：先将小麦叶片用清水去蜡，然后将夏孢子粉配成含0.05%吐温20的悬浮液，用小型喷壶均匀喷洒在叶片表面。接种后的塑料盒放入保湿桶内，喷水雾，在1620下黑暗保湿2024 h，然后转入RXZ-300B型智能人工气候箱（宁波江南仪器厂生产）内培养，每天光照1
12、4 h，光照强度12 000 Lux（由18根日光灯管控制）。致病类型DGS/HB、DHS/GD、PHT/RN和PHT/RP各接种3套材料，分别在低温（8 ）、常温（18 ）和高温（28 ）3个不同温度的人工气候箱内同时培养。其余致病类型均在常温气候箱内测定。致病类型PHT/RN、PHT/RP和THT/TP另在光照强度约为2 700 Lux（减少为4根灯管）的条件下测定，每天光照10 h，温度8 。待充分发病（28 1012 d、18 1214 d、8 1820 d）后，按Roelfs22的标准划分为0、；、1、2、X、Y、Z、3和4共9级记载侵染型，然后比较待测品种（系）和已知基因对一系列致
13、病类型互作产生的抗感反应模式，根据Browder23和Dubin等24提出的原则进行基因推导。2 结果与分析供试的17小麦叶锈菌致病类型与45个小麦抗叶锈病近等基因系（或单基因系）相互作用的侵染型列于表2，与47个待测品种（系）及垦红15等4个表现叶尖坏死症状的品种（系）相互作用的侵染型列于表3。感病对照郑州5389对所测试的致病类型均表现高度感病，说明接种成功。沈免1167、沈免2059和沈免2063在苗期对所有测试的致病类型均表现免疫或近免疫（表3），成株期也都表现免疫（表1）。由表2可见，在苗期对所有测试的致病类型均表现免疫或近免疫的只有Lr9、Lr25和Lr38，且在前期的研究中均表现
14、为成株期免疫25。Lr19、Lr23、Lr24、Lr28和Lr42虽然也表现为成株期免疫25，但本试验中在苗期均有毒性致病类型（表2），故不可能单独存在于上述3品系中。Lr9和沈免1167等3品系与致病类型PHT/RN和PHT/RP在低温下互作时均表现较大面积的坏死；Lr38无此特点；Lr25虽然在低温下对PHT/RN表现较大面积坏死，但对PHT/RP无此特点。另外，Lr25对DGS/HB在高温下表现较大面积坏死，而沈免1167等3品系却无此特点。由表1系谱可知，3品系具有辽春10号、沈免96和L252等共同亲本，其中L252的系谱是“冀-青大/CI15282-原冬3号”，抗叶锈性源于CI15
15、282（杨作民，私人交流）。刘志勇等26利用Lr9的PCR标记检测发现，系谱中有CI15282的材料，如BL10（CI15282/原冬3号）、BL15（B6.2甲/冀-CI15282）、BL22（T317/冀-CI15282/BT881）和L293（015/B6.2甲/冀-CI15282）等，均含有Lr9。综上所述，如果沈表1 供试小麦品种（系）的名称、系谱、来源和成株成株期抗病性Table 1 Name, pedigree, sources and adult stage resistance of tested cultivars or lines序号No.品 种Cultivar系 谱Pedigree来 源Source成株期抗病性Adult plant resistance1沈免1167 Shenmian 1167沈免91/L252/铁春1号/3/辽春10号/4/沈免96Shenmian 91/L252/Tiechun 1/3/Liaochun 10/4/Shenmian 96辽宁沈阳Shenyang, Liaoning02沈免2059 Shenmian 2059沈免96/L252/2*铁春1号/3/沈免85/SY24/沈免97017/4/辽春10号Shenmian 96/L252/2*Tiechun 1/3/Shenmian 85/SY24/Shenmi
