0 引言
【研究意义】小麦条锈病是一种由小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起的、发生范围广、流行程度大、危害损失重的小麦真菌病害,在病害流行年份可造成小麦减产40%以上甚至绝收。小麦条锈病在全球范围内均有分布,中国是小麦条锈病发病面积最广、损失程度最重的国家[1]。1949年以来,先后发生了9次小麦条锈病大流行,对小麦生产造成了重大损失,直接影响口粮安全生产工作。【前人研究进展】条锈病菌变异是引起中国小麦对条锈病抗性丧失的主要原因,目前,选育并合理运用优良抗病品种依然是防治小麦条锈病最经济、安全、有效的方法[2],明确小麦品种的抗病性和抗病基因是实现小麦品种合理布局、优化小麦生产结构的关键环节和重要前提。条中32号（CYR32）和条中33号（CYR33）小种的出现频率年度间虽有变化,但仍然是当前优势生理小种[3-6],其对条锈病抗病基因Yr5、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26和一些未知的抗性基因不具有毒性[7-8]。2009年,在四川发现了对中国小麦条锈菌鉴别寄主贵农22有毒性的新菌株（代号V26,现称为G22致病类群）,其主要特点是对重要抗条锈病基因Yr26和Yr10具有联合毒性[9-10],导致贵农系、92R系和Moro等主要抗锈性材料抗条锈性“丧失”,并极有可能上升为中国流行小种[4,11],其中来自小麦品种Moro的抗条锈基因Yr10在四川和贵州等地作为有效抗源得到广泛应用,占四川小麦主栽品种的17.2%[12]和贵州高抗条锈小麦品种的8.3%[13];来自四倍体圆锥小麦6VS/6AL易位系的抗条锈基因Yr26在黄淮海麦区和西南地区尤其依赖,其中黄淮海麦区带有Yr26的小麦品种多达30%[14],云贵川地区推广的带有Yr26的云麦52、川麦42、川麦47、川麦38以及绵麦37、绵麦168和贵农21、贵农775等品种均有广泛应用。采用基因推导和分子标记相结合的方式进行抗性基因的确定可大大提高研究的可靠性和准确性[15]。【本研究切入点】新小种的产生为小麦条锈病防治工作带来了严峻的挑战,可能引起小麦生产品种的再一次更替,而目前中国主产区小麦品种对新小种的抗性表现和主效基因还有待明确。【拟解决的关键问题】通过对79份小麦生产品种（系）所含的抗条锈基因Yr5、Yr10、Yr18、Yr26和携带Yr9的1B/1R易位系进行分子检测并结合系谱分析和抗性鉴定结果,分析中国当前小麦生产品种的抗条锈基因分布情况,为新形势下小麦品种合理布局和品种推广提供参考。1 材料与方法
1.1 材料
供试菌种CYR32、CYR33、G22-9、G22-14由中国农业科学院植物保护研究所麦类病害组收集、鉴定、繁存。供试小麦为中国小麦主产区部分小麦品种,共79份,阳性对照材料为Avocet S*6/Yr5、Avocet S*6/Yr9、Avocet S*6/Yr10、Avocet S*6/Yr18、Avocet S*6/Yr26,阴性对照材料为Avocet S。所有小麦品种均由中国农业科学院植物保护研究所麦类病害组收集、繁存。
1.2 小麦抗条锈病鉴定
1.2.1 苗期鉴定 苗期抗性鉴定于2016年3—6月在中国农业科学院植物保护研究所廊坊科研基地麦类病害组低温温室完成。采用72穴的育苗盘种植小麦种子,每穴7—9粒,放于育苗间内待小麦第一片叶完全展开时人工接菌。接种采用刘太国等[10]方法,按照9 mg条锈菌新鲜夏孢子比1 mL矿物油（Soltrol®170）的比例配制混合液,并用喷雾装置均匀喷洒在小麦叶片上,待矿物油完全晾干后（约4—6 h）放入保湿间,均匀喷上吐温水（1 mL 2.0%吐温溶液:2 L水）溶液,10℃保湿24 h后取出放于低温室培养,温度14—18℃,光照16 h·d-1,培养15 d,待对照品种铭贤169完全发病后调查。调查标准按照0—9级标准[16]进行,即0—6为抗病,7—9为感病。1.2.2 成株期鉴定 成株期抗性鉴定于2015—2016年在中国农业科学院植物保护研究所廊坊科研基地完成。每个品种种植一行,每行长1 m,行距0.33 m,每隔20个品种种植一行铭贤169,在两个品种中间垂直于行种植一行铭贤169（铭贤169均作为诱发行）,在4月中旬小麦进入返青、拔节期时按照1 g条锈菌新鲜夏孢子:300 mL矿物油（Soltrol®170）的比例配制混合液,均匀喷撒在诱发行小麦叶片上,待矿物油完全晾干后,均匀喷上0.05%吐温20水溶液,覆盖薄膜保湿过夜,第2天清晨揭去薄膜,10 d灌水一次保持田间湿度利于病菌进行再侵染,于铭贤169充分发病（5月下旬和6月上旬）调查病害的普遍率、严重度和侵染型[17],调查两次,以最高等级作为病情发病的级数。
1.3 分子标记检测
分子标记检测试验于2016年3—9月在中国农业科学院植物保护研究所麦类病害组实验室完成。1.3.1 引物序列 Yr5、Yr10、Yr18、Yr26和携带Yr9的1B/1R易位系分子检测引物（表1）均由上海生工生物工程有限公司合成。
Table 1
表1
表1小麦抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr18和Yr26的特异性引物序列
Table 1The specific primer sequences for yellow rust resistance genes Yr5, Yr9, Yr10, Yr18 and Yr26
| Yr基因 Yr gene | 标记名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence | 遗传距离 Distance (cM) | 退火温度 Annealing temperature (℃) | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|---|
| Yr5 | Wmc175F/R | GCTCAGTCAAACCGCTACTTCT | 1.4 | 60 | 文献[18] Reference [18] |
| CACTACTCCAATCTATCGCCGT | |||||
| 1B/1R | AF1/AF4 | GGAGACATCATGAAACATTTG | Rye chromosome | 58 | 文献[19] Reference [19] |
| （Yr9） | CTGTTGTTGGGCAGAAAG | specific | |||
| Yr10 | SC200F/R | CTGCAGAGTGACATCATACA | 0.5 | 57 | 文献[20] Reference [20] |
| TCGAACTAGTAGATGCTGGC | |||||
| Yr18 | csLv34 F/R | GTTGGTTAAGACTGGTGATGG | 0.4 | 57 | 文献[21] Reference [21] |
| TGCTTGCTATTGCTGAATAGT | |||||
| Yr26 | We173 F/R | GGGACAAGGGGAGTTGAAGC | 1.4 | 60 | 文献[22] Reference [22] |
| GAGAGTTCCAAGCAGAACAC |
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1.3.2 小麦基因组提取 待小麦苗长至2—3叶期时取小麦叶片,采用CTAB法提取小麦基因组DNA,用Nano Drop（ND-1000）测定浓度后稀释至100 ng·µL-1备用。
1.3.3 PCR检测 PCR检测采用25 µL体系,包含12.5 µL EasyTaq® PCR SuperMix,上游引物和下游引物各1 µL（引物浓度为100 ng·µL-1）,模板DNA 1 µL,ddH2O 9.5 µL。产物均用2.0%的琼脂糖凝胶进行检测,并在WSE-5200一体式凝胶成像系统上观察拍照。
2 结果
2.1 小麦抗条锈病鉴定
苗期对CYR32具有抗性（0—6）的小麦18份,占22.8%,不具有抗性（7—9）的61份,占77.2%;对CYR33具有抗性的34份,占43%,不具有抗性的45份,占57%;对G22-9具有抗性的15份,占19%,不具有抗性的64份,占81.0%;对G22-14具有抗性的10份,占12.7%,不具有抗性的69份,占87.3%。成株期对CYR32表现免疫（0）的11份,占14%,表现高抗（R）的12份,占15.2%,表现中抗（MR）的6份,占7.6%,表现中感（MS）的19份,占24.1%,表现高感（S）的31份,占39.2%;对CYR33表现免疫的9份,占11.4%,表现高抗的9份,占11.4%,表现中抗的18份,占22.8%,表现中感的20份,占25.3%,表现高感的23份,占29.1%。其中苗期对CYR32和CYR33均具有抗性的16份,占20.3%;对条锈菌毒性类型G22-9和G22-14均具有抗性的4份,占5.1%;对CYR32、CYR33、G22-9和G22-14这4个小种均具有抗性的4份,占5.1%;成株期对CYR32和CYR33表现中抗及以上水平（0、R、MR）的24份,占30.4%;对CYR32表现全生育期抗性的12份,占15.2%;对CYR33表现全生育期抗性的16份,占20.3%;对CYR32和CYR33均表现全生育期抗性的11份,占14.0%。苗期对4个菌种均具有抗性并且成株期对CYR32和CYR33表现中抗或以上水平的共4份,分别为廊研43、西农889、远丰139和西农223（表2）。Table 2
表2
表279份小麦品种（系）对中国条锈菌主要流行小种的抗病性及抗性基因分子检测
Table 2Resistance to the 4 prevalent races of P. striiformis and the molecular detection of 79 wheat cultivars (lines)
| 序号 Number | 品种名称 Cultivar | 系谱 Pedigree | 苗期鉴定 Score of seedling | 成株期鉴定 Score of adult | 分子标记检测 Marker test result | 携带基因 Postulated Yr gene (s) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G22-9 | G22-14 | CYR32 | CYR33 | CYR32 | CYR33 | Yr5 | Yr10 | Yr18 | Yr26 | 1BL/1RS (Yr9) | |||||||
| Wmc175 | SC200 | csLv34 | We173 | AF1/4 | |||||||||||||
| 铭贤169 Minxian 169 | 7 | 8 | 8 | 7 | S | S | |||||||||||
| Avocet S | 7 | 8 | 8 | 7 | S | S | |||||||||||
| Avocet S*6/Yr5 | 0 | 0-1 | 5 | 3 | 0 | 0 | + | Yr5 | |||||||||
| Avocet S*6/Yr9 | 7 | 7 | 7 | 7 | MS | MS | + | Yr9 | |||||||||
| Avocet S*6/Yr10 | 7 | 7 | 0 | 4 | 0 | R | + | Yr10 | |||||||||
| Avocet S*6/Yr18 | 7 | 7 | 7 | 7 | 0 | 0 | + | Yr18 | |||||||||
| Avocet S*6/Yr26 | 8 | 7 | 0 | 0-1 | 0 | 0 | + | Yr26 | |||||||||
| 1 | 鲁麦21 Lumai 21 | F4T144/宝丰7228 F4T144/Baofeng 7228 | 7 | 7 | 7 | 5 | R | MR | - | - | - | - | - | ||||
| 2 | 济麦20 Jimai 20 | 鲁麦14/鲁884187（鲁麦13/临汾5064） Lumai 14/Lu 884187(Lumai 13/Linfen 5064) | 7 | 7 | 7 | 6 | S | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 3 | 烟农19 Yannong 19 | 烟1933/陕82-29 Yan 1933/Shaan 82-29 | 7 | 7 | 7 | 0 | S | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 4 | 泰山21 Taishan 21 | 26744/泰山10号//鲁麦7号/3/鲁麦18 26744/Taishan 10//Lumai 7/3/Lumai 18 | 7 | 7 | 5 | 3C | MR | MR | - | + | - | - | - | Yr10 | |||
| 5 | 鲁麦22 Lumai 22 | 泰山2号变异株/烟农15//京花1号 Variant of Taishan 2/Yannong 15//Jinghua 1 | 4-5 | 7 | 5 | 2C | MR | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 6 | 淄麦12 Zimai12 | 73-110掖选1号//03201/3/73-1104/掖选1号/4/贵农35-2 73-110Yexuan 1//03201/3/73-1104/Yexuan 1/4/Guinong 35-2 | 7 | 6-7 | 5 | 0 | R | MR | - | + | - | - | - | Yr10 | |||
| 7 | 济宁16 Jining 16 | [烟1934/82（4）046]F1//（聊83-1/2114）F1 [Yan 1934/82(4)046] F1//(Liao 83-1/2114) F1 | 7 | 7 | 8 | 7 | MS | MR | - | - | - | - | - | ||||
| 8 | 山农12号 Shannong 12 | 828006/PH85-4 | 8 | 7 | 7 | 7 | MS | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 9 | 良星99 Liangxing 99 | 济91102/鲁麦14//PH85-16 Ji 91102/Lumai 14//PH85-16 | 7 | 8 | 8 | 7 | S | R | - | - | - | - | - | ||||
| 10 | 烟农21 Yannong 21 | 烟1933/陕82-29 Yan 1933/Shaan 82-29 | 8 | 8 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | - | ||||
| 11 | 汶农5号 Wennong 5 | 鲁麦21/泰山5号 Lumai 21/Taishan 5 | 7 | 7 | 7 | 4 | MS | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 续表2 Continued table 2 | |||||||||||||||||
| 序号 Number | 品种名称 Cultivar | 系谱 Pedigree | 苗期鉴定 Score of seedling | 成株期鉴定 Score of adult | 分子标记检测 Marker test result | 携带基因 Postulated Yr gene (s) | |||||||||||
| G22-9 | G22-14 | CYR32 | CYR33 | CYR32 | CYR33 | Yr5 | Yr10 | Yr18 | Yr26 | 1BL/1RS (Yr9) | |||||||
| 12 | 济麦22 Jimai 22 | 临远7069/鲁麦14//935106 Linyuan 7069/Lumai 14//935106 | 2-4CN | 6-7 | 7 | 4 | MS | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 13 | 汶农6号 Wennong 6 | 915021//9215/876161 | 7 | 7 | 8 | 7 | S | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 14 | 山农15 Shannong 15 | 济南17号/济核916 Jinan 17/Jihe 916 | 5 | 8 | 8 | 5 | MS | S | - | - | - | - | - | ||||
| 15 | 郯麦98 Tanmai 98 | 济宁13/942 Jining 13/942 | 7 | 7 | 5 | 5 | S | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 16 | 山农17 Shannong 17 | L156/4/974-1253/掖选1号//有7/洛夫林10/3/鲁麦14 L156/4/974-1253/Yexuan 1//You 7/Lovrin 10/3/ Lumai 14 | 6-7 | 7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | - | ||||
| 17 | 唐麦8号 Tangmai 8 | 中麦9号/唐94鉴38 Zhongmai 9/Tang 94 jian 38 | 8 | 7 | 7 | 7 | MS | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 18 | 河农4198 Henong 4198 | 河农326/#409/河农94342 Henong 326/#409/Henong 94342 | 7 | 8 | 5 | 4 | MR | MR | - | + | - | - | - | Yr10 | |||
| 19 | 廊研43号 Langyan 43 | 0591/京411 0591/Jing 411 | 5 | 6 | 2N | 2N | 0 | 0 | + | - | - | - | + | Yr5、Yr9 | |||
| 20 | 临抗16号 Linkang 16 | 7 | 7 | 5 | 2-3 | MR | R | - | + | - | - | + | Yr10、Yr9 | ||||
| 21 | 临优145 Linyou 145 | 临汾5064/陕优225 Linfen 5064/Shaanyou 225 | 7 | 7 | 0 | 0 | R | MR | + | + | - | - | - | Yr10 | |||
| 22 | 新麦16 Xinmai 16 | 郑州891/内乡82C6/豫麦2号 Zhenzhou 891/Neixiang 82C6/Yumai 2 | 3 | 7 | 7 | 0 | S | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 23 | 新麦26 Xinmai 26 | 新麦9408/济南17 Xinmai 9408/Jinan 17 | 6 | 7 | 0 | 2CN | 0 | MR | + | + | - | - | - | Yr10 | |||
| 24 | 豫麦49 Yumai 49 | 百农791//温选1号/郑州761/3/豫麦2号 Bainong 791/Wenxuan 1/Zhengzhou 761/3/Yumai 2 | 7 | 4 | 8 | 7 | R | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 25 | 豫麦54 Yumai 54 | 百农8717/3/[（偃大72-629-52/石82-5594）F1//百农84-4046-1]F2 Bainong 8717/3/[(Yanda 72-629-52/Shi 82-5594)F1//Bainong 84-4046-1]F2 | 6-7 | 2-4 | 6 | 4 | S | S | - | - | - | - | - | ||||
| 26 | 西农889 Xinong 889 | 小偃6号/小偃8335-2//E旱-4 Xiaoyan 6/Xiaoyan 8335-2//E Han-4 | 1 | 3 | 4 | 2N | 0 | 0 | + | + | - | - | - | Yr5、Yr10 | |||
| 27 | 小偃216 Xiaoyan 216 | 小偃22/兰考906 Xiaoyan 22/Lankao 906 | 7 | 7 | 7 | 7 | 0 | 0 | - | - | - | - | - | ||||
| 续表2 Continued table 2 | |||||||||||||||||
| 序号 Number | 品种名称 Cultivar | 系谱 Pedigree | 苗期鉴定 Score of seedling | 成株期鉴定 Score of adult | 分子标记检测 Marker test result | 携带基因 Postulated Yr gene (s) | |||||||||||
| G22-9 | G22-14 | CYR32 | CYR33 | CYR32 | CYR33 | Yr5 | Yr10 | Yr18 | Yr26 | 1BL/1RS (Yr9) | |||||||
| 28 | 远丰139 Yuanfeng 139 | 小偃6号//775-1/小偃107////94156-1/N9134 Xiaoyan 6//775-1/Xiaoyan 107////94156- 1/N9134 | 2 | 6 | 2CN | 3-5 | 0 | 0 | + | + | - | + | - | Yr5、Yr10、Yr26 | |||
| 29 | 晋麦33号 Jinmai 33 | 耐雪/5027//036//76-1295////卫东7号/向阳4号 Naixue/5027//036//76-1295////Weidong 7/Xiangyang 4 | 7 | 7 | 6-7 | 7 | S | R | - | - | - | - | - | ||||
| 30 | 洛旱8号 Luohan 8 | 豫麦49/豫麦48 Yumai 49/Yumai 48 | 7 | 7 | 7 | 7 | 0 | S | - | - | - | - | - | ||||
| 31 | 品资旱99-2 Pinzihan 99-2 | 7 | 7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | - | |||||
| 32 | 临旱822 Linhan 822 | 5 | 7 | 6-7 | 7 | MR | 0 | - | - | - | - | - | |||||
| 33 | 泰农18 Tainong 18 | 莱州137/烟369-7 Laizhou 137/Yan 369-7 | 7 | 7 | 7 | 7 | MS | R | - | - | - | - | - | ||||
| 34 | 山农25 Shannong 25 | J1697/烟农19 J1697/Yannong 19 | 6-7 | 7 | 7 | 7 | MS | R | - | - | - | - | - | ||||
| 35 | 山农29 Shannong 29 | 临麦6号/J1781（泰农18姊妹系） Linmai 6/J1781(Tainong 18 Sibling) | 7 | 7 | 7 | 7 | R | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 36 | 石54 Shi 54 | 碧蚂4号/早洋麦 Bima 4/Early Premium | 8 | 7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | - | ||||
| 37 | 山农1186 Shannong 1186 | 5 | 7 | 7 | 3-5CN | 0 | S | - | - | - | - | - | |||||
| 38 | 济南17 Jinan 17 | 临汾5064/鲁麦13 Linfen 5064/Lumai 13 | 4 | 7 | 2C | 0 | R | R | + | - | - | - | - | ||||
| 39 | 潍麦8号 Weimai 8 | 88-3149/Aus621108 | 7 | 7 | 5 | 4 | MS | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 40 | 山农664 Shannong 664 | 520627/南农871 520627/Nannong 871 | 6-7 | 7 | 7 | 4 | MS | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 41 | 烟农22 Yannong 22 | 鲁麦14//尉132/“87初20” Lumai 14//Yu 132/“87 Chu 20” | 7 | 7 | 7 | 3C | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 42 | 山融3号 Shanrong 3 | 济南177和长穗偃麦草的体细胞融合 Jinan 177 and Agropyron elongatum somatic cell fusion | 8 | 7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 43 | 山农23 Shannong 23 | Tal (Ms2)小麦轮选群体选择 Tal (Ms2) recurrent selection | 7 | 8 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 44 | 齐丰1号 Qifeng 1 | 长95-8/运丰早21 Chang 95-8/Yunfengzao 21 | 7 | 7 | 7 | 0 | S | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 续表2 Continued table 2 | |||||||||||||||||
| 序号 Number | 品种名称 Cultivar | 系谱 Pedigree | 苗期鉴定 Score of seedling | 成株期鉴定 Score of adult | 分子标记检测 Marker test result | 携带基因 Postulated Yr gene (s) | |||||||||||
| G22-9 | G22-14 | CYR32 | CYR33 | CYR32 | CYR33 | Yr5 | Yr10 | Yr18 | Yr26 | 1BL/1RS (Yr9) | |||||||
| 45 | 烟农836 Yannong 836 | 山农721511/鲁麦21（太空育种） Shannong721511/Lumai 21(Space breeding) | 7 | 7 | 7 | 0 | S | MS | - | - | - | - | - | ||||
| 46 | 烟农0428 Yannong 0428 | 烟1668/鲁麦21号 Yan 1668/Lumai 21 | 7 | 7 | 7 | 0 | S | MR | - | - | - | - | - | ||||
| 47 | 烟9102 Yan 9102 | （烟航选2号/临9511）F1//烟BLU14-15 (Yanhangxuan2/Lin 9511) F1//Yan BLU14-15 | 7 | 7 | 8 | 7 | S | S | - | - | - | - | - | ||||
| 48 | 科农199 Kenong 199 | 石4185/科农9204 Shi 4185/Kenong 9204 | 4 | 7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 49 | 石4185 Shi 4185 | Tal材料/植8094//豫麦2号/3/济麦26（矮秆早/洛夫林10//津丰1号） Tal material/Zhi 8094//Yumai 2/3/Jimai 26 (Aiganhan/Lovrin 10//Jinfeng 1) | 7 | 8 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 50 | 石新616 Shixin 616 | 6069/津丰1号 6069/Jinfeng 1 | 7 | 8 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 51 | 石麦18号 Shimai 18 | 石4185/（92鉴3/T447）F2优良单株 Shi 4185/(92 jian 3/T447) F2 superior individual | 8 | 8 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 52 | 河农6049 Henong 6049 | 石6021/河农91459 Shi 6021/Henong 91459 | 6-7 | 8 | 7 | 2C | MS | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 53 | 冀5265 Ji 5265 | 冀5006/9204 Ji 5006/9204 | 7 | 6-7 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 54 | 石麦15号 Shimai 15 | （GS冀麦38/92R137）/GS冀麦38 (GS Jimai 38//92R137)/GS Jimai 38 | 7 | 7 | 0 | 2N | S | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 55 | 石家庄8号 Shijiazhuang 8 | 石91-5096//石9306（GS冀麦38号） Shi 91-5096//Shi 9306 (GS Jimai38) | 7 | 7 | 7 | 7 | MS | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 56 | 冀丰703 Jifeng 703 | 临汾118/石新163 Linfen 118/Shixin 163 | 7 | 7 | 5 | 7 | MS | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 57 | 石麦16号 Shimai 16 | 豫麦31/石96-4495 Yumai 31/Shi 96-4495 | 7 | 7 | 5 | 7 | MS | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 58 | 石新618 Shixin 618 | 4512/523/735-10 | 6-7 | 7 | 7 | 2N | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 58 | 西农9871 Xinong 9871 | 西农2208/小偃22 Xinong 2208/Xiaoyan 22 | 6 | 7 | 7 | 5 | 0 | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 60 | 陕627 Shaan 627 | 88119-19-3-5-10/WX8911 | 7 | 7 | 7 | 7 | 0 | 0 | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 61 | 陕农534 Shaannong 534 | 6 | 7 | 7 | 4-5 | MS | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | ||||
| 62 | 烟5072 Yan 5072 | 鲁麦21/鲁麦14 Lumai 21/Lumai 14 | 7 | 7 | 7 | 7 | MS | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 63 | 莱州137 Laizhou 137 | 81矮/鲁麦14 81 Ai/Lumai 14 | 8 | 7 | 8 | 7 | S | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 续表2 Continued table 2 | |||||||||||||||||
| 序号 Number | 品种名称 Cultivar | 系谱 Pedigree | 苗期鉴定 Score of seedling | 成株期鉴定 Score of adult | 分子标记检测 Marker test result | 携带基因 Postulated Yr gene (s) | |||||||||||
| G22-9 | G22-14 | CYR32 | CYR33 | CYR32 | CYR33 | Yr5 | Yr10 | Yr18 | Yr26 | 1BL/1RS (Yr9) | |||||||
| 64 | 临麦6号 Linmai 6 | 86鉴22/84-346 86 Jian 22/84-346 | 7 | 6-7 | 7 | 7 | 0 | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 65 | 烟99603 Yan 99603 | 8 | 7 | 7 | 7 | S | MS | - | - | - | - | + | Yr9 | ||||
| 66 | 漯珍1号 Luozhen 1 | 偃师86（117）[黔丰1号/山前麦/（偃师9号/小偃5号）] Yanshi 86 (117)[Qianfeng 1/Predgornia/(Yanshi 9/Xiaoyan 5)] | 7 | 7 | 7 | 7 | MS | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 67 | 山农紫麦 Shannongzimai | 6-7 | 7 | 7 | 7 | MS | MR | - | - | - | - | - | |||||
| 68 | 薛紫麦 Xuezimai | 7 | 7 | 7 | 7 | 0 | 0 | - | - | - | - | + | Yr9 | ||||
| 69 | 周黑麦1号 Zhouheimai 1 | 周麦9号/漯珍1号 Zhoumai 9/Luozhen 1 | 8 | 7 | 7 | 8 | MS | R | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 70 | 淮麦16 Huaimai 16 | Ms2 (Tal)轮回选择 Ms2 (Tal) recurrent selection | 7 | 7 | 7 | 7 | R | R | - | - | - | - | - | ||||
| 71 | 淮麦18 Huaimai 18 | 烟1604/郑州891 Yan 1604/Zhengzhou 891 | 8 | 7 | 7 | 7 | MS | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 72 | 洛旱21号 Luohan 21 | 矮抗58/洛旱6号 Aikang 58/Luohan 6 | 8 | 7 | 8 | 8 | R | 0 | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 73 | 洛旱23号 Luohan 23 | 矮抗58/洛旱6号 Aikang 58/Luohan 6 | 8 | 7 | 8 | 8 | MR | MR | - | - | - | - | - | ||||
| 74 | 洛旱24号 Luohan 24 | 周麦18/洛旱6号 Zhoumai 18/Luohan 6 | 8 | 7 | 7 | 8 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | |||
| 75 | 山农483 Shannong 483 | 7 | 0 | 7 | 7 | R | MR | - | - | - | - | + | Yr9 | ||||
| 76 | 川35050 Chuan 35050 | 7 | 0 | 7 | 7 | S | S | - | - | - | - | + | Yr9 | ||||
| 77 | 西农223 Xinong 223 | 304/N9209//植763 304/N9209//Zhi 763 | 1 | 3 | 0 | 4 | R | 0 | + | - | + | - | - | Yr5、Yr18 | |||
| 78 | 澳大利亚红麦 Red wheat from Australia | 7 | 7 | 7 | 7 | R | R | + | - | + | - | - | Yr18 | ||||
| 79 | 加拿大超强筋麦 Extra-strong gluten wheat from Canada | 7 | 4 | 7 | 7 | R | R | - | - | + | - | - | Yr18 | ||||
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2.2 小麦抗条锈基因分子检测
2.2.1 1B/1R易位系分子检测 FRANCIS等[19]开发了一个长度为1 500 bp的1B/1R易位系SCAR显性标记AF1/4,利用该标记对79份供试小麦进行检测（表2、图1）,发现石4185、烟农22等共35份材料带有该标记,占检测总数的44.3%。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1部分供试小麦品种（系）的1B/1R易位系分子标记扩增
M：DL2000;1：ddH2O;2：Avocet S;3：Avocet S*6/Yr9;4：烟农22 Yannong 22;5：科农199 Kenong 199;6：石4185 Shi 4185; 7：西农889 Xinong 889;8：石新616 Shixin 616;9：石新618 Shixin 618;10：小偃216 Xiaoyan 216;11：淮麦16 Huaimai 16; 12：西农9871 Xinong 9871;13：莱州137 Laizhou 137;14：澳大利亚红麦Red wheat from Australia;15：加拿大超强筋小麦Extra-strong gluten wheat from Canada;16：泰农18 Tainong 18;17：新麦16 Xinmai 16
-->Fig. 11B/1R marker amplification of some wheat varieties (lines)
-->
2.2.2 Yr5、Yr10、Yr18、Yr26分子检测 利用共显性标记Wmc175、SC200、csLv34、We173分别对Yr5、Yr10、Yr18、Yr26基因进行分子检测,并结合系谱分析和抗性鉴定结果发现4份材料带有Yr5（表2、图2）,占5.1%;8份材料带有Yr10（表2、图3）,占10.1%;3份材料带有Yr18（表2、图4）,占3.8%;仅1份材料带有Yr26（表2、图5）,占1.3%;4份材料同时携带2个抗条锈病基因;1份材料同时携带3个抗条锈病基因。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2部分供试小麦品种（系）的Yr5 基因标记扩增
M：DL1000;1：ddH2O;2：Avocet S;3：Avocet S*6/Yr5;4：烟农19 Yannong 19;5：鲁麦22 Lumai 22;6：济宁16 Jining 16;7： 良星99 Liangxing 99;8：烟农21 Yannong 21;9：廊研43 Langyan 43;10：山农15 Shannong 15;11：烟农836 Yannong 836;12：豫麦49 Yumai 49;13：豫麦54 Yumai 54;14：西农889 Xinong 889;15：西农223 Xinong 223;16：远丰139 Yuanfeng 139;17：石54 Shi 54
-->Fig. 2Yr5 gene marker amplification of some wheat varieties (lines)
-->
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3部分供试小麦品种（系）的Yr10 基因标记扩增
M：DL2000;1：ddH2O;2：Avocet S;3：Avocet S*6/Yr10;4：泰山21 Taishan 21;5：淄麦12 Zimai 12;6：河农4198 Henong 4198;7：烟农19 Yannong 19;8：良星 99 Liangxing 99;9：山农17 Shannong 17;10：烟农836 Yannong 836;11：烟9102 Yan 9102;12：临抗16 Linkang 16;13：临优145 Linyou 145;14：西农889 Xinong 889;15：豫麦49 Yumai 49;16：豫麦54 Yumai 54;17：小偃216 Xiaoyan 216
-->Fig. 3Yr10 gene marker amplification of some wheat varieties (lines)
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4部分供试小麦品种（系）的Yr18 基因标记扩增
M：DL2000;1：ddH2O;2：Avocet S;3：Avocet S*6/Yr18;4：河农4198 Henong 4198;5：西农223 Xinong 223;6：临优145 Linyou145;7：临旱 822 Linhan 822;8：泰农18 Tainong 18;9：澳大利亚红麦Red wheat from Australia;10：石54 Shi 54;11：山农1186 Shannong 1186;12：晋麦33 Jinmai 33;13：加拿大超强筋脉Extra-strong gluten wheat from Canada;14：鲁麦22 Lumai 22;15：济麦22 Jimai 22; 16：烟99102 Yan 99102;17：烟农836 Yannong 836
-->Fig. 4Yr18 gene marker amplification of some wheat varieties (lines)
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5部分供试小麦品种（系）的Yr26 基因标记扩增
M：DL2000;1：ddH2O;2：Avocet S;3：Avocet S*6/Yr26;4：鲁麦21 Lumai 21;5：济麦20 Jimai 20;6：烟农19 Yannong 19;7：鲁麦22 Lumai 22;8：济宁16 Jining 16;9：烟农21 Yannong 21;10：烟农836 Yannong 836;11：烟农0428 Yannong 0428;12：远丰139 Yuanfeng 139;13：烟99102 Yan 99102;14：豫麦49 Yumai 49;15：豫麦54 Yumai 54;16：淮麦16 Huaimai 16;17：临旱822 Linhan 822
-->Fig. 5Yr26 gene marker amplification of some wheat varieties (lines)
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3 讨论
近年来分子标记辅助育种在小麦条锈病抗性遗传改良领域取得了广泛进展,对于实现多个抗性基因的聚合具有显著作用。研究表明即使所用分子标记与目标基因的遗传距离为10 cM,其检测准确率依然能够达到90%以上[23],本研究利用特异性分子标记,辅以分生理小种抗条锈病鉴定和系谱分析确定供试小麦抗条锈病基因的方法可以大大提高结果的可靠性与准确性。供试材料良星99和石麦15号分子检测结果与张玉薇等[24]的研究结果一致,虽然石麦15号苗期对CYR32、CYR33具有抗性而对G22-9和G22-14不具抗病性,有可能携带Yr10或Yr26,但分子检测并没有发现这两个基因的分子标记,且成株期该品种对CYR32和CYR33两个条锈菌小种均没有抗性,所以其抗性可能是由其他基因控制,不携带Yr10和Yr26两个基因,虽然在系谱分析时发现石麦15号具有“92R系”的血统,但是根据分子检测和抗性鉴定的结果,推测该品种的抗性基因Yr26可能在育种过程中丢失。3.1 1B/1R易位系分子检测
1B/1R易位系是由位于黑麦1R染色体上的特异性片段通过染色体代换或易位转移到普通小麦1B染色体上形成的,于1965年和1970年分两次引入中国,兼具抗条锈基因Yr9、抗白粉基因Pm8、抗叶锈基因Lr26以及抗秆锈基因Sr31,且具有很好的丰产性,所以在当时深受育种工作者的喜爱并将其大范围应用于小麦育种中[25]。大量的使用导致中国多数小麦品种带有该易位系,张玉薇等的研究结果均证实中国的小麦种质中1B/1R易位系携带量在33%以上[24,26-27],本研究参试品种中1B/1R易位系占44.3%。其中,烟农22具有洛夫林13的遗传背景,其1B/1R易位系可能来自于洛夫林13;漯珍1号和周黑麦1号都具有山前麦的遗传背景,其1B/1R易位系可能来自于山前麦;石麦15号和石家庄8号都具有阿夫乐尔和洛夫林10的遗传背景,其1B/1R易位系可能来自于阿芙乐尔或洛夫林10;石麦18号、科农199、石4185都具有洛夫林10的遗传背景,它们的1B/1R易位系可能来自洛夫林10;洛旱21号、洛旱24号都具有矮孟牛的遗传背景,它们的1B/1R易位系可能来自矮孟牛。然而,由于1B/1R易位系上的基因控制的黑麦碱表达以及蛋白质质量降低等原因导致面筋强度减弱、面团发黏、耐揉性差等使小麦加工品质变劣的特点[28-30],已不符合当前对高品质面粉需求,因此应进一步减少1B/1R易位系在中国小麦育种中的应用,对已育成的小麦品种可通过对1B/1R易位系上劣质基因的改良达到优化品种的目的。3.2 携带Yr5、Yr10、Yr18、Yr26的材料
至2016年,全球共正式定名了76个条锈病抗病基因（Yr1—Yr76）[31],然而多数抗病基因都具有小种专化性,目前对中国流行小种CYR32和CYR33均具有抗病性的抗条锈基因仅有Yr5、Yr10、Yr15、Yr26以及Yr28等少数基因[32]。G22毒性类群的出现使Yr10和Yr26丧失抗性,导致中国小麦生产再次受到条锈病的威胁,及时调整育种思路和策略,寻找开发新抗源,尽量延长已有品种的使用年限,是应对挑战的合理途径。本研究对全国79份小麦品种（系）进行分子检测,发现其中临优145、新麦26、济南17虽然能够检测到Yr5的分子标记,但是它们对G22-14均没有抗性,且系谱分析也不具有Yr5遗传背景,所以认为它们不携带Yr5,原因可能是由于在非分离群体中利用分子标记进行筛选时,在不具有抗性基因的材料中检测到标记基因的概率会更大[33];而临优145和新麦26均对CYR32和CYR33表现全生育期抗性,分子检测发现它们带有Yr10分子标记,系谱分析发现这两个品种均有陕优225的遗传背景,所以推测该抗性基因来源于陕优225[34];济南17也表现出对CYR32、CYR33、G22-9的抗性,其抗性基因可能来自于遗传背景较复杂的鲁麦13。西农889和远丰139两个品种均抗所有小种且分子检测带有Yr5基因标记,系谱分析发现它们均为小偃6号的后代,但小偃6号苗期不抗CYR32,所以它们的抗性基因可能来自于其他亲本。西农223也对所有小种具有抗性,其苗期抗性主要由Yr5决定,成株期抗性主要由Yr5和Yr18共同决定,该结果与李敏州等[27]的研究一致。泰山21、河农4198对CYR32和CYR33表现全生育期抗性而对G22-9和G22-14不具抗性,且分子检测表明它们均带有Yr10标记,系谱分析泰山21具有鲁麦18的遗传背景,所以其抗性基因可能来自于鲁麦18;河农4198具有河农326的遗传背景,所以其抗性基因可能来自于河农326。澳大利亚红麦、加拿大超强筋麦均为国外引进品种,并具有成株抗条锈病基因Yr18,是优良的育种材料。
4 结论
中国小麦主栽品种对当前条锈菌流行小种抗性水平普遍较低,1B/1R易位系出现频率达44.3%;有效基因Yr5和Yr18使用率分别为5.1%和3.8%,Yr10出现频率为10.1%,仅远丰139检测到Yr26。尽管如此,G22-9和G22-14对Yr10和Yr26具有联合毒性,在今后的小麦育种工作中应注意减少对Yr10和Yr26的依赖,聚合多种抗条锈病基因,倡导利用成株抗条锈病基因Yr18。对已育成的品种,如本文提到的远丰139、临抗16号、淄麦12、河农4198、泰山21等应加以改良,培育出兼抗多种病害的品种,保障小麦的生产安全。The authors have declared that no competing interests exist.
