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高抗条锈病、免疫白粉病的普通小麦-顶芒山羊草7M (7A)二体代换系创制与鉴定

作者: 刁圣轩   审稿人:魏育明     时间: 2022-09-20 点击次数:


条锈病和白粉病严重危害小麦生产,其发生和流行可导致小麦不同程度减产。发掘和利用抗病新基因,创制和培育抗病新种质,对提高小麦生产能力有重要意义。通过远缘杂交转移小麦外源物种顶芒山羊草(Ae. comosa, 2n= 2x=14, MM)的抗病基因,获得抗小麦条锈病和免疫白粉病的新种质,是小麦抗病性状遗传改良的重要基础性工作。

顶芒山羊草是山羊草属的二倍体种之一,高抗小麦条锈、秆锈和叶锈(Riley et al. 1968)以及白粉和黑森瘿蚊病等(Gill et al. 1985)。利用创制的抗病的四倍体小麦-顶芒山羊草双二倍体STM4: Langdon/PI 551070 (Zuo et al. 2020)与感病的普通小麦中国春(CSph2a)、博紫1313 (BZ1313)、川农16 (CN16,含1BL/1RS易位)进行复合杂交,组合为STM4/CSph2a//BZ1313///CN16。

利用分子细胞学、分子标记、55K SNP芯片技术结合两年抗病调查,筛选出两个普通小麦-顶芒山羊草7M (7A)二体代换系,并获得了不含7M染色体的姊妹系作为对照,分别命名为NAL-33 (一对7M代换一对7A,1B正常)、NAL-34 (一对7M代换一对7A,1BL/1RS易位)以及NAL-32 (不含7M,不含1BL/1RS易位)。

与普通小麦亲本及无7M的姊妹系NAL-32相比,两个7M (7A)二体代换系NAL-33和NAL-34都对白粉病免疫,推测白粉病抗性来自顶芒山羊草的7M染色体,该结果与研究者在含M基因组二倍体及多倍体山羊草中的报道一致(Liu et al. 2019; Wang et al. 2016; Wang et al. 2020)。不同于已报道的顶芒山羊草7M附加系感条锈病(Liu et al. 2019),本研究获得的7M (7A)二体代换系高抗条锈病。

1.FISH核型分析

图1. 7M (7A)二体代换系NAL-33 (b1-b2)、NAL-34 (c1-c2)和不含7M的姊妹系NAL-32 (a1-a2)的FISH鉴定

2.分子标记鉴定

2. 利用分子标记鉴定表明NAL-32NAL-33以及NAL-347M7A以及1B染色体上的差异

3. 55K SNP芯片鉴定

图3.代换系NAL-33和NAL-34在7A染色体上的缺失率

4.抗病鉴定及农艺性状调查

结合田间及温室两年病害调查,两个7M (7A)二体代换系NAL-33和NAL-34对条锈病高抗且对白粉病免疫,与亲本相比较,导入7M染色体对农艺性状无明显负作用,可进一步用于抗病7M染色体易位的创制。

图4. 7M(7A)二体代换系NAL-33 (b1-b2)、NAL-34 (c1-c2)和不含7M的姊妹系NAL-32 (a1-a2)及亲本的条锈病、白粉病抗性及农艺性状表现

0.普通小麦SY95-71,感病对照;1.二倍体顶芒山羊草PI551070;2.四倍体小麦--顶芒山羊草双二倍体STM4 (Langdon/PI 551070);3.四倍体小麦Langdon;4.六倍体小麦亲本CSph2a(-1BL/1RS,即为正常1B染色体);5.六倍体小麦亲本CN16 (+1BL/1RS);6.六倍体小麦亲本BZ1313 (-1BL/1RS);7. NAL-32 (-7M (7A); -1BL/1RS);8. NAL-33 (+7M (7A); -1BL/1RS);9. NAL-34 (+7M (7A); +1BL/1RS)。





文章链接

该结果于2022年9月在线发表于Plant disease (Identification and Characterization of Wheat–Aegilops comosa 7M (7A) Disomic Substitution Lines with Stripe Rust and Powdery Mildew Resistance, https://apsjournals.apsnet.org/doi/10.1094/PDIS-11-21-2485-RE)

作者和基金项目

小麦研究所博士研究生左媛媛为第一作者,颜泽洪教授为通讯作者,日本国际农林水产业研究中心(JIRCAS)为合作研究单位。该研究得到国家自然科学基金、四川省科技厅国际合作项目、四川省育种攻关项目等项目资助。

 

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