祁旭升　王曉娟　陳偉英　王興榮　蘇俊陽

摘要對97份來自CIMMYT的人工合成小麥新種質進行了主要農藝性狀考察、Yr18分子檢測和成株期田間抗銹性接種鑒定。結果表明：參鑒種質間主要農藝性狀變異程度較大，尤其千粒重普遍偏高，有30份材料千粒重達50 g以上、占30.9％；利用csLV34標記檢測到合成20和合成43攜帶Yr18，占2.1％；鑒選出成株期呈抗性反應的材料30份、占30.9％，高度慢條銹材料19份、占19.6％，其中合成2、5、14、60、75、76、78、82、83、84計10個合成種同時表現(xiàn)高抗和高度慢銹。這些大粒、抗條銹或慢條銹合成小麥種質的鑒定篩選，為選育小麥新品種提供了優(yōu)異資源。

關鍵詞合成小麥新種質；農藝性狀；csLV34；抗條銹性鑒定

中圖分類號S 435.121.42

小麥條銹病(Puccinia striiformis f.sp.triti—ci)是一種氣傳真菌病害，廣泛分布于世界各主要產麥區(qū)，也是威脅我國西北、華北、長江中下游和西南各省、自治區(qū)小麥生產的重要病害之一，輕則減產10％～20％，重則減產40％～60％，甚至絕收。為此，前人通過雜交法、非整倍體法及現(xiàn)代分子生物學技術研究了小麥抗條銹遺傳規(guī)律，確定了小麥所含抗條銹基因(Yr)的數(shù)目及性質，其中公認的慢條銹基因Yr18被定位在7D染色體短臂上。盡管上述研究為小麥抗條銹育種提供了科技支撐，但由于現(xiàn)代六倍體小麥不僅在其誕生過程中存在遺傳背景狹窄的一面，而且在人工選擇的壓力下其遺傳多樣性有降低趨勢，僅依靠現(xiàn)有種質資源很難解決包括條銹病在內的各種生理脅迫問題。

硬粒小麥(Triticum durum，2n=28，AABB)和節(jié)節(jié)麥(Aegilops tauschii，2n=14，DD)是六倍體普通小麥(T.aestivum，2n=42，AABBDD)的初級基因庫，以其雜交而成的人工合成六倍體小麥(synthetic hexaploid wheat)具有遺傳多樣性高、抗條銹、抗穗發(fā)芽等特點，已成為利用野生祖先種優(yōu)良基因的橋梁資源，被CIMMYT及其他許多國家用于改良小麥品種，對提高產量、改善品質、增強抗逆性有很大潛力。我國20世紀90年代從CIM—MYT引進了大量的人工合成六倍體小麥，在抗病性、HMW-GS組成、加工品質等方面進行了研究利用，其中四川省農業(yè)科學院以CIMMYT人工合成種為親本，育成的川麥38、川麥42、川麥47、川麥107等系列品種表現(xiàn)出高產、優(yōu)質和高抗條銹病等特點，已開始大面積推廣；甘肅省農科院對其HMW-GS組成進行了分析，選擇含1.5+10、5+12亞基的材料與普通小麥配制雜交組合，試圖改良普通小麥的品質，已初見成效。但有關人工合成小麥種質主要農藝性狀表現(xiàn)、抗條銹性鑒定，尤其對其是否攜帶Yrl8基因的研究報道在國內較少，影響了該種質的廣泛利用。鑒于此，作者于2006—2007年設置試驗，對97份CIMMYT人工合成小麥新種質的主要農藝性狀及抗條銹性進行了鑒定，并利用csLV34標記檢測Yr18基因，旨在進一步了解合成種質的特征特性，減少實際應用中的盲目性，為小麥新品種選育提供優(yōu)異種質資源。

1材料與方法

1．1供試材料

供試種質為來自CIMMYT的97份硬粒小麥一節(jié)節(jié)麥人工合成六倍體小麥(表2)。將2006年進行農藝性狀鑒定時收獲的種子分成兩部分，一部分用于慢條銹基因Yr18的分子檢測，另一部分于2007年種植在田間進行成株期抗條銹性鑒定。條銹菌混合菌源(條中32號、水14、水4、水5、水7等比例混合)由甘肅省農科院植物保護研究所提供。

1．2主要農藝性狀鑒定

2006年試驗設在甘肅省農科院作物研究所蘭州試驗點，以寧春4號為對照，采用間比排列，2次重復，兩行區(qū)，行長1.8 m，行距0.2 m，分別對供試種質的生育期、株高、穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等性狀進行了考察記載。

1．3Yr18基因鑒定

1．3．1DNA提取

采用CTAB法提取小麥基因組DNA。利用紫外分光光度計檢測DNA濃度，終濃度調整至50 ng/μL。

1．3．2Yr18分子檢測

Yr18特異性引物csLV34來源于Lagudah等文獻，由上海生工生物技術有限公司合成。引物序列上游引物：5-GTTGGTTAAGACTGGTGAT—GG-3；下游引物：5-TGCTTGCTATTGCT—GAATAGT-3。

PCR反應體系為：20 μL總體積中含有1×buffer(50 mmol/L KCl，10 mmol/LTris-C1，1.5 mmol/LMgCl₂，pH 8.0)，TaKeRa DNA聚合酶1U，dNTP各200 gmol/L，每條引物5pmol，模板DNA50 ng。

PCR反應條件為：首先94℃5 min；然后94℃變性1 min，58℃退火30 s，72℃延伸30 s，38個循環(huán)；最后72℃延伸7 min。

擴增產物以2.0％的瓊脂糖凝膠電泳檢測，緩沖體系為1×TAE溶液，100 V電壓電泳80 min，溴化乙錠染色后，用MultiGenius Gel Doc—umentation and Analysis System掃描成像并存入計算機。

1．4成株期抗條銹性鑒定

1．4．1試驗設計與接種方法

試驗于2007年設在甘肅省農科院作物研究所蘭州試驗點，供試材料單行種植，行長1.8 m，行距0.2 m，以快銹品種銘賢169作對照和誘發(fā)行。于小麥挑旗期接種，按1.0 g條銹菌加0.05％吐溫溶液500 mL配成孢子懸浮液，均勻噴霧接種于參鑒材料上，接菌后加蓋塑料保濕15 h。

1．4．2調查記載標準

待對照品種銘賢169充分發(fā)病后，按照GB/T1579521995條銹病記載標準，每份供鑒種質隨機抽樣35株，調查記載其主莖旗葉和倒二葉的發(fā)病情況。反應型采用0、0；、1、2、3、4六級標準，其中0～2為抗病反應(R)，3～4為感病反應(S)；嚴重度按0、t％、5％、10％、25％、40％、65％、80％和100％的標準記載，分別統(tǒng)計各級葉片數(shù)，用加權法求其平均嚴重度，根據(jù)袁文煥對慢銹性的劃分標準，將參試種質劃分為高度慢銹性類型(嚴重度＜10％)、中度慢銹性類型(嚴重度11％～25％)、低度慢銹型類型(嚴重度26％～40％)、中度感銹類型(嚴重度41％～80％)、高度感銹類型(嚴重度81％～90％)；普遍率為發(fā)病葉片數(shù)占調查葉片數(shù)的百分比。

2結果與分析

2．1主要農藝性狀觀測

將供試種質的生育期、株高、穗長、小穗數(shù)、穗粒

數(shù)、千粒重的平均值、變幅和變異系數(shù)列于表1。從表1可以看出，被考查的6個性狀變異程度均較大，說明人工合成小麥新種質中蘊藏了豐富的遺傳基因，具有廣闊的開發(fā)利用前景。97份供試種質與甘肅省當前大面積應用品種寧春4號(CK)相比，表現(xiàn)早熟的僅1份(合成24)、株高低的有23份、穗長長的有46份、小穗數(shù)多的有6份、千粒重高的達87份，但穗粒數(shù)均少于對照。值得一提的是千粒重在50 g以上的種質有30份、占30.9％，若用這些合成種質改良普通小麥品種，將對增加千粒重、提高產量水平發(fā)揮重要作用。

2．2慢條銹基因Yr18分子檢測

凡攜帶Yr18的材料均能擴增出150 bp的片段，不含該基因的材料能擴增出229 bp的片段，97份人工合成小麥中僅合成20和合成43兩份材料攜帶有Yr18，占參試材料的2.1％。

2．3成株期抗條銹性表現(xiàn)

2007年小麥條銹病在甘肅呈現(xiàn)顯病時間早、發(fā)病范圍廣、危害程度重的特點，屬大流行年份，這種環(huán)境有助于準確鑒定人工合成小麥的抗條銹性。本試驗成株期田間接種鑒定結果表明，97份參鑒種質間發(fā)病程度各異，但其病情指數(shù)均低于感病對照銘賢169。從反應型看，有30份材料表現(xiàn)抗病反應、67份材料表現(xiàn)感病反應，分別占30.93％和69.07％，其中合成2、5、14、40、60、75、76、78、82、83、84等11個品種為高抗以上反應。從嚴重度看，有19個種質表現(xiàn)高度慢銹、占19.59％，19個種質表現(xiàn)中度慢銹、占19.59％，18個種質表現(xiàn)低度慢銹、占18.56％，41個種質表現(xiàn)中度感銹、占42.26％，表現(xiàn)高度慢銹的19個種質為合成1、2、3、4、5、8、14、20、27、33、35、59、60、75、76、78、82、83、84。

綜上所述，合成2、5、14、60、75、76、78、82、83、84等10個人工合成小麥新種質，可作為普通小麥抗銹或慢銹育種的親緣材料加以利用。

3結論與討論

在參試的97份CIMMYT人工合成小麥新種質中，種質問主要農藝性狀變異程度較大，平均生育期偏晚、株偏高、小穗數(shù)和穗粒數(shù)偏少，但千粒重普遍較大，有30份材料千粒重達50 g以上；經csLV34標記檢測，有2份材料含有Yr18慢條銹基因；成株期條銹性呈抗性反應的材料有30份，高度慢銹材料19份。了解合成種質的特征特性對改良普通小麥品種有指導意義。

雖然目前已經證明的慢條銹基因有Yr18、Yr29和Yr30，但小麥品種的慢條銹性是很復雜的，很少由單個基因控制，多數(shù)是數(shù)量性狀，是多個微效基因共同作用的結果。即使公認的慢條銹基因Yr18，當其單獨存在時，它控制的抗性水平也往往很低，當Yr18和2～4個具有加性效應的微效基因結合在一起時能產生較高水平的抗性且能持久。本試驗利用csLV84標記檢測到合成20、合成43均攜帶慢條基因Yr18，但兩種質成株期抗條銹性差異較大，合成20表現(xiàn)為2型反應，嚴重度僅8.5％，而合成43為3型反應，嚴重度達39％。這可能是兩種質所含加性微效基因的數(shù)目不同所致，有待進一步進行遺傳分析。

迄今為止國內外共發(fā)現(xiàn)命名了37個抗條銹病主效基因位點，本文僅對Yr18基因在97份合成種質中的分布情況進行了檢測。而成株期田間抗條銹性接種鑒定結果表明，有30份材料呈現(xiàn)抗性反應，其中11份材料表現(xiàn)高抗以上，很可能這些材料中含有其他抗條銹主效基因，可作為抗銹育種的親本資源加以開發(fā)利用。

csLV34為共顯性標記，準確性高，重復性好，可用于慢條銹性基因Yr18的分子標記輔助選育。