侯 璐，閆佳會，姚 強(qiáng),2,李秋榮，郭青云，任迎輝，付麗穎

(1.青海大學(xué) 農(nóng)林科學(xué)院，青海大學(xué)省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810016；2.旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，陜西楊凌 712100；3.河南中鶴農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，河南?？h 456250)

小麥條銹病是影響小麥生產(chǎn)最重要的病害之一，該病害是由小麥條銹菌(Pucciniastriiformisfsp.tritici)引起的世界性病害，從小麥一葉期到成熟只要植物仍然是綠色都可以發(fā)生感染[1]。該病具有發(fā)病范圍廣，流行頻率高，危害嚴(yán)重等特點(diǎn)。農(nóng)藥的大面積及時使用可以控制該病害，但要投入大量的人力、物力、財力，而且污染環(huán)境[2]。實(shí)踐證明，選育和利用抗病品種是防治小麥條銹病最有效、經(jīng)濟(jì)、安全的核心措施[1，3]。

同時，防止小麥品種抗病性“喪失”是持續(xù)控制條銹病流行危害的重要策略。如何有效解決抗病性“喪失”這一世界難題，國內(nèi)外專家學(xué)者相繼提出各種理論與策略，諸如基因布局[4]、基因輪換[5]、利用微效基因抗性[6]、成株抗性[3,6-7]、慢銹性[8]和持久抗性等，核心是實(shí)現(xiàn)抗病基因的多樣化及合理布局。不斷發(fā)掘新的抗條銹病基因并合理利用是一項(xiàng)重要工作，而抗條銹病基因發(fā)掘及其遺傳特點(diǎn)研究是抗病育種的重要基礎(chǔ)。

青海省是中國小麥條銹菌主要越夏流行區(qū)之一[9]，每年擁有大量的小麥條銹病越夏菌源，主要以晚熟春麥為主，由于這些地區(qū)收割期延遲因而小麥條銹病菌在這些麥株上得以維持其寄生生活到9月中下旬，部分延遲到10月上旬，可以保持大量的菌源到早播冬麥出苗后，為中國東部冬麥區(qū)秋苗發(fā)病提供較多的有效菌源。研究春小麥種質(zhì)資源，不斷尋找新的抗條銹病基因，增加抗病基因的多樣性，并對其有效利用培育和種植春小麥抗病品種，是控制青海省小麥條銹病流行最有效、經(jīng)濟(jì)和安全的方法，同時對抑制中國小麥條銹病越夏意義重大。

國內(nèi)在研究春小麥方面，甘肅農(nóng)科院植保所條銹病研究團(tuán)隊(duì)對甘肅省 26 個春小麥品種(系)，臨麥系列春小麥品種進(jìn)行抗病性評價和分析[10-11]，西北農(nóng)林科技大學(xué)周新力等[12]對80份國外春小麥種質(zhì)資源進(jìn)行抗條銹性評價，青海省農(nóng)林科學(xué)院姚強(qiáng)等[13-14]對120個春小麥品種(系)進(jìn)行成株期抗條銹性鑒定與評價，僅有對‘青春39’進(jìn)行苗期抗條銹性遺傳分析的報道。綜上所述，國內(nèi)對春小麥種質(zhì)資源抗條銹性遺傳的研究報道不多。本研究分析4個春小麥種質(zhì)資源的抗條銹性特點(diǎn)和抗病基因遺傳規(guī)律，擬為其在抗病育種中的合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試春小麥種質(zhì)資源為‘MY005846’‘ZM018858’‘YJ003412’和‘YJ003417’，由青海國家復(fù)份種質(zhì)庫提供，青海省農(nóng)林科學(xué)院植保所保存；春小麥感病對照品種‘Taichung 29’(‘T29’)由中國農(nóng)科院植保所提供，青海省農(nóng)林科學(xué)院植保所保存，以春小麥資源分別與‘T29’雜交獲得F2代群體。

供試條銹菌小種CYR33、CYR32、CYR23、Sun11-4、Sun11-6、CYR27、CYR25由西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物抗病遺傳研究室提供，青海省農(nóng)林科學(xué)院植保所保存。

1.2 方 法

1.2.1 溫室試驗(yàn) 抗病性遺傳分析在西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物抗病遺傳研究室溫室進(jìn)行，每份親本播10～20 粒，遺傳分析所用F2代群體材料每份播種約200粒。供試小麥材料分別播種在裝有培養(yǎng)基質(zhì)的7 cm×7 cm×7 cm塑料花盆內(nèi)，每盆種10～15粒，置于溫室按常規(guī)方法培育。

待小麥幼苗第1片葉充分展開、第2片葉露尖時采用涂抹法接種。接種完成后,將小麥幼苗放置于溫度為(10±1) ℃保濕箱內(nèi)24 h,移至溫室培養(yǎng)，溫室溫度控制在(16±1) ℃,相對濕度為80%,光照時間16 h/d,光照強(qiáng)度9 000 lx。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個春小麥種質(zhì)資源抗條銹性評價

用CYR32、CYR33、CYR27、CYR25、CYR23、Sun11-4和Sun11-6接種各春麥資源，鑒定結(jié)果見表1。對照品種‘T29’對所測小種反應(yīng)型為9，均表現(xiàn)高感；‘MY005846’對CYR27、CYR25和CYR23表現(xiàn)近免疫(反應(yīng)型1或者2)，對Sun11-6 、CYR32和CYR33表現(xiàn)高抗(反應(yīng)型3)，對Sun11-4表現(xiàn)中抗(反應(yīng)型5)；‘ZM018858’對CYR27、CYR25、 CYR23、CYR32和Sun11-4表現(xiàn)近免疫(反應(yīng)型1)，對Sun11-6(反應(yīng)型為9)和CYR33(反應(yīng)型為8)表現(xiàn)高感；苗期在所接種的7個小種中，‘YJ003412’對CYR33、CYR25和CYR23的反應(yīng)型為1，表現(xiàn)近免疫，對CYR32的反應(yīng)型為3，表現(xiàn)高抗，對CYR27的反應(yīng)型為5，表現(xiàn)中抗，對Sun11-4和Sun11-6的反應(yīng)型為9，即為高感；‘YJ003417’對CYR25和CYR23的反應(yīng)型為1，即表現(xiàn)近免疫，對CYR33、CYR32、CYR27、Sun11-4和Sun11-6的反應(yīng)型為8或9，即為高感。

抗性評價結(jié)果表明，同一春麥資源對不同小種的抗性不盡相同，具有小種專化抗病性，各個春麥資源的抗病譜也不同。

表1 春小麥種質(zhì)資源抗條銹性評價Table 1 Stripe rust resistance evaluation of spring wheat germplasm resources

2.2 ‘MY005846’的抗條銹性遺傳分析

對‘MY005846’的抗條銹性遺傳分析結(jié)果見表2。接種CYR23或CYR25后，‘MY005846’的反應(yīng)型為1，接種CYR27后，反應(yīng)型為2，接種CYR32、CYR33或Sun11-6后，‘MY005846’的反應(yīng)型為3，感病親本‘T29’均為9型，呈高感病反應(yīng)；抗病親本‘MY005846’的反應(yīng)型為1時，F(xiàn)2代群體抗病類型多為1～2型，抗病親本‘MY005846’的反應(yīng)型為2時，F(xiàn)2代群體抗病類型多為2～3型,‘MY005846’的反應(yīng)型為3時，F(xiàn)2代群體抗病類型多為3～4型，感病類型多為7～9型。

由表2可見，接種CYR33的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合13∶3的分離比例(χ2= 0.12，P=0.67)，表明‘MY005846’對CYR33的抗病性由1顯1隱2個基因獨(dú)立控制；接種CYR32的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合1∶3的分離比例(χ2= 0.35，P=0.50)，表明‘MY005846’對CYR32的抗病性由1對隱性基因控制；接種CYR27的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合15∶1的分離比例(χ2= 1.58，P=0.16)，表明‘MY005846’對CYR27的抗病性由2對顯性基因獨(dú)立控制；接種CYR25的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶1的分離比例(χ2= 1.48，P=0.20)，表明‘MY005846’對CYR25的抗病性由1對顯性基因獨(dú)立控制；接種CYR23的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶1的分離比例(χ2= 0.75，P=0.35)，表明‘MY005846’對CYR23的抗病性由1對顯性基因控制；接種Sun11-6的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合9∶7的分離比例(χ2= 0.05，P=0.76)，表明‘MY005846’對Sun11-6的抗病性由2對顯性基因共同控制。

2.3 ‘ZM018858’的抗條銹性遺傳分析

用‘ZM018858’對表現(xiàn)近免疫的5個條銹病生理小種進(jìn)行測試的遺傳分析結(jié)果見表3。接種后，‘ZM018858’的反應(yīng)型為1，為近免疫， ‘T29’都表現(xiàn)為4型，呈高感病反應(yīng)，F(xiàn)2代抗病類型多為1～2型，感病類型多為8～9型。

由表3可見，接種CYR32的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合9∶7的分離比例(χ2= 0.16，P=0.64)，表明‘ZM018858’對CYR32的抗病性由2對顯性基因共同控制；接種CYR27的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合15∶1的分離比例(χ2=0.38，P=0.44)，表明‘ZM018858’對CYR27的抗病性由2對顯性基因獨(dú)立控制；接種CYR25的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合15∶1的分離比例(χ2= 1.22，P=0.21)，表明‘ZM018858’對CYR25的抗病性由2對顯性基因獨(dú)立控制；接種CYR23的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶13的分離比例(χ2= 0.004，P=0.98)，表明‘ZM018858’對CYR23的抗病性由1顯1隱2對基因獨(dú)立控制；接種Sun11-4的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶13的分離比例(χ2= 0.27，P=0.54)，表明‘ZM018858’對Sun11-4的抗病性由1顯1隱2對基因獨(dú)立控制。

表2 ‘MY005846’對6個小種的抗條銹性遺傳分析Table 2 Inheritance analysis of ‘MY005846’ resistance to 6 stripe rustraces

表3 ‘ZM018858’對5個小種的抗條銹性遺傳分析Table 3 Inheritance analysis of ‘ZM018858’ resistance to 5 stripe rust races

2.4 ‘YJ003412’的抗條銹性遺傳分析

用4個條銹病生理小種(致病類型)對‘YJ003412’進(jìn)行抗性遺傳分析，結(jié)果見表4。接種CYR33、CYR25和CYR23后，‘YJ003412’的反應(yīng)型為1，為近免疫，接種CYR32后，‘YJ003412’的反應(yīng)型為3，為高抗，‘T29’都表現(xiàn)為9型，呈高感病反應(yīng)；F2代抗病類型多為1～3；感病類型多為8～9型。

接種CYR33的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶13的分離比例(χ2= 0.17，P=0.62)，表明‘YJ003412’對CYR33的抗病性由1顯1隱2對基因共同控制；接種CYR32的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合1∶3的分離比例(χ2= 0.33，P=0.52)，表明‘YJ003412’對CYR32的抗病性由1對隱性基因獨(dú)立控制；接種CYR25的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合1∶3的分離比例(χ2= 0.05，P=0.75)，表明‘YJ003412’對CYR25的抗病性由1對隱性基因控制；接種CYR23的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合13∶3的分離比例(χ2=0.008 5，P=0.86)，表明‘YJ003412’對CYR23的抗病性由1顯1隱2對基因獨(dú)立控制。

2.5 ‘YJ003417’的抗條銹性遺傳分析

用‘YJ003417’對表現(xiàn)近免疫的2個條銹病生理小種分別接種測試，并進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果見表5。接種CYR25和CYR23后，‘YJ003417’的反應(yīng)型為1，為近免疫， ‘T29’都表現(xiàn)為9型，呈高感病反應(yīng)，F(xiàn)2代抗病類型多為1～2；感病類型多為8～9型。

接種CYR25的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶1的分離比例(χ2= 1.97，P=0.14)，表明‘YJ003417’對CYR25的抗病性由1對顯性基因獨(dú)立控制；接種CYR23的F2群體，抗病、感病植株數(shù)符合3∶1的分離比例(χ2= 0.37，P=0.49)，表明‘YJ003417’對CYR23的抗病性由1對顯性基因控制。

表4 ‘YJ003412’對4個小種的抗條銹性遺傳分析Table 4 Inheritance analysis of ‘YJ003412’ resistance to 4 stripe rust races

表5 ‘YJ003417’對2個小種的抗條銹性遺傳分析Table 5 Inheritance analysis of ‘YJ003417’ resistance to 2 stripe rust races

3 討 論

周新力等[12]綜合評價 80 份國外春小麥種質(zhì)資源的抗條銹性，發(fā)現(xiàn)具有全生育期抗病類型的有8 份，具有成株抗病類型的有 28 份，44 份兼具成株期和對部分中國小種失去抗性的全生育期抗病類型；曹世勤等[10]研究26個甘肅省春小麥品種(系)的抗條銹性，發(fā)現(xiàn)19個品種(系)含有 Yr1及未知抗病基因，7個品種(系)推測含有未知抗病基因；李永平等[11]對5個臨麥系列春小麥品種抗條銹性進(jìn)行研究，初步推測供試臨麥系品種含有未知抗條銹基因；姚強(qiáng)[14]鑒定收集到的120個春麥品種(系)成株期抗病性，結(jié)果表明抗病的春小麥品種(系)比較少。綜合前人研究以及本研究結(jié)果，表明抗條銹性春小麥品種(系)對小麥條銹菌的抗性表現(xiàn)小種?；?，此種情況在本研究抗性鑒定結(jié)果中亦有體現(xiàn)，且抗性類型多樣化，春麥品種(系)對所測小種均表現(xiàn)近免疫或免疫的品種(系)比較稀少，但推測到含有未知抗性基因。

國內(nèi)對春麥品種或資源進(jìn)行抗條銹性遺傳分析的報到甚少，姚強(qiáng)等[13]對青海春小麥品種‘青春39’進(jìn)行抗條銹基因遺傳分析研究，發(fā)現(xiàn)其中至少含有1顯1隱2個苗期抗條銹病基因。本研究亦采用多小種分別接種鑒定分析春小麥種質(zhì)資源中抗條銹基因組成和遺傳機(jī)制，遺傳分析結(jié)果表明，‘MY005846’中至少含有2個顯性1個隱性抗條銹病基因，‘ZM018858’中也至少含有2個顯性1個隱性抗條銹病基因，這2個資源中抗病基因的作用方式不同，‘YJ003412’中至少含有1顯1隱2個抗性基因，‘YJ003417’中至少含有1個顯性基因。說明春小麥中抗條銹性機(jī)制比較復(fù)雜。

雖然本研究中‘YJ003417’對CYR25和CYR23均由單顯性基因控制，容易進(jìn)行下一步基因定位，但CYR25和CYR23僅為中國早些年流行的小種，‘YJ003417’對其他5個小種，特別是近 年流行的優(yōu)勢小種CYR32和CYR33均表現(xiàn)高感，‘YJ003417’中的苗期抗條銹基因難以在生產(chǎn)中優(yōu)先利用，其他3份資源中對CYR32或CYR33的抗性基因可優(yōu)先考慮進(jìn)一步研究和利用，本研究發(fā)現(xiàn)‘MY005846’除對Sun11-4表現(xiàn)中抗以外，對其他小種均表現(xiàn)高抗或免疫，該資源可優(yōu)先被推薦應(yīng)用于育種。

本研究采用分小種檢測法和經(jīng)典遺傳學(xué)方法，分析‘MY005846’‘ZM018858’‘YJ003412’和‘YJ003417’的抗條銹性特點(diǎn)和抗病基因遺傳規(guī)律，以期為春麥種質(zhì)資源在抗病育種中的合理利用提供指導(dǎo)。

致謝：溫室測試在西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物抗病遺傳研究室溫室進(jìn)行，感謝井金學(xué)教授、王保通教授、李強(qiáng)副研究員提供菌種和試驗(yàn)條件。

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