蔣正寧 趙仁慧 陳甜甜 王玲 呂國鋒 臧淑江 別同德

摘要：? 小麥赤霉病、白粉病和黃花葉病毒病是長江中下游麥區(qū)的主要病害，因此培育多抗品種是小麥綠色生產(chǎn)的基礎(chǔ)。揚(yáng)麥18是多抗高產(chǎn)小麥品種，具有抗赤霉病基因? Fhb1? 、抗白粉病基因? Pm21? 和抗黃花葉病毒病數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）? QYm.njau-5A? ，其不足是株高較高、抗倒性差。揚(yáng)麥22是抗白粉病的高產(chǎn)品種，攜帶抗白粉病基因 PmV ，但中感赤霉病，高感黃花葉病毒病。為了培育矮稈抗倒、兼抗3種病害的小麥新品系，以揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥22重組自交系群體（RIL）為材料，研究? Fhb1? 、? QYm.njau-5A? 在群體中的分布及其對株高、粒質(zhì)量的遺傳效應(yīng)，并對多基因聚合效率進(jìn)行評估。結(jié)果表明，在RIL群體中，? Fhb1? 、? QYm.njau-5A? 的分布頻率分別為49.0%、50.5%，符合Hardy-Weinberg定律，說明二者可在親子代自由傳遞;? Fhb1? 陽性RIL組群的平均病小穗數(shù)顯著低于? Fhb1? 陰性RIL組群，? Pm21? 、 PmV 陽性RIL家系均表現(xiàn)為高抗白粉病;單個? QYm.njau-5A? 能夠滿足抗小麥黃花葉病毒病的育種需求;? Fhb1? 對株高、粒質(zhì)量沒有顯著影響;? QYm.njau-5A? 對株高有顯著的增效作用，對粒質(zhì)量沒有顯著影響;育成兼抗3種病害的矮稈高產(chǎn)新品系（組合）揚(yáng)17J103、揚(yáng)雜麥1號進(jìn)入?yún)^(qū)域試驗。研究結(jié)果為利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)培育矮稈多抗小麥新品種提供了優(yōu)異的育種材料和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：? 小麥; 抗病基因; 聚合育種; 赤霉病; 白粉病; 黃花葉病毒病

中圖分類號：? S512.1;Q343.2? + 45??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A??? 文章編號：? 1000-4440（2021）05-1100-08

Molecular marker-assisted breeding of new wheat lines with resistances to ?Fusarium ?head blight， powdery mildew and wheat yellow mosaic virus

JIANG Zheng-ning， ZHAO Ren-hui， CHEN Tian-tian， WANG Ling， LYU Guo-feng， ZANG Shu-jiang，BIE Tong-de

（Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Improvement in Low & Middle Yangtze River Valley Winter Wheat Region/Institute of Agricultural Sciences of the Lixiahe District in Jiangsu Province， Yangzhou 225007， China）

Abstract：?? ?Fusarium ?head blight， powdery mildew and wheat yellow mosaic virus are three major wheat diseases in the middle and lower reaches of Yangtze River. Breeding of multiple-resistant wheat varieties is the basis of green production. Yangmai 18 is a high-yield variety carrying?? Fhb1? ，?? Pm21?? and?? QYm.njau-5A? ， leading to the resistances to ?Fusarium ?head blight， powdery mildew and yellow mosaic virus， respectively， but it has poor lodging resistance. Yangmai 22 carrying ?PmV ?is also a high-yield and powdery mildew resistant variety， but moderately susceptible to ?Fusarium ?head blight and highly susceptible to yellow mosaic virus. To breed new wheat lines with resistance to lodging and three diseases， the distribution of?? Fhb1?? and?? QYm.njau-5A?? in Yangmai 18/Yangmai 22 recombinant inbred line （RIL） population and their genetic effects on plant height and grain weight were studied， and the efficiency of polygene polymerization was evaluated. The results showed that distribution frequencies of?? Fhb1?? and?? QYm.njau-5A?? in RIL population were 49.0% and 50.5%， respectively， which accorded with Hardy-Weinberg law， indicating that both the genes could be freely transmitted from parent to offspring. The average number of diseased spikelets in?? Fhb1?? positive RIL group was significantly lower than that in?? Fhb1?? negative RIL group. All the RIL families carrying?? Pm21?? or ?PmV ?showed high resistance to powdery mildew. A single?? QYm.njau-5A?? could meet the breeding needs of wheat lines with resistance to yellow mosaic virus.?? Fhb1?? had no significant effect on plant height and kernel weight.?? Qym.njau-5A?? had significant synergistic effect on plant height， but had no significant effect on kernel weight. The dwarf and high-yield lines Yang 17J103 and Yangzamai 1 with resistance to three diseases were bred. These results provide excellent breeding materials and theoretical basis for breeding dwarf and multi-resistance wheat varieties by molecular marker-assisted selection.

Key words：? wheat; disease resistance gene; pyramiding breeding; ?Fusarium ?head blight; powdery mildew; wheat yellow mosaic virus

小麥赤霉?。?Fusarium ?head blight， FHB）、白粉?。≒owdery mildew，PM）和黃花葉病毒?。╓heat yellow mosaic bymovirus， WYMV）是長江中下游麥區(qū)的主要病害。近來年，受氣候變暖、雨水增多、播期推遲、群體變大等因素的影響，小麥赤霉病、白粉病重發(fā)年份增加，而過多的化學(xué)藥劑防治易帶來農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問題，同時，由病毒引起的小麥黃花葉病也缺少有效的化學(xué)防治手段。因此，選育多抗小麥品種是解決小麥赤霉病、白粉病和黃花葉病毒病危害的最經(jīng)濟(jì)、有效的途徑。

來自蘇麥3號3BS染色體上的? Fhb1? 是目前國際上公認(rèn)的效應(yīng)最大的抗赤霉病主效基因，也存在于望水白、黃方柱等地方品種中。2019年，馬正強(qiáng)團(tuán)隊? [1] 和柏貴華團(tuán)隊? [2] 分別獨(dú)立克隆了 ?Fhb1? ，其在功能上編碼富集組氨酸的鈣結(jié)合蛋白（Histidine-rich calcium-binding-protein），? Fhb1? 基因的成功克隆在分子標(biāo)記輔助抗赤霉病育種中發(fā)揮了重要作用? [3] 。蘇麥3號、望水白等抗赤霉病品種的農(nóng)藝性狀較差，難以直接作為親本應(yīng)用于育種中。近年來，寧麥9號成為長江中下游? Fhb1? 基因的主要供體，該品種農(nóng)藝豐產(chǎn)性高，兼具黃花葉病毒病抗性，其5A染色體上有1個抗黃花葉病毒病的主效數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）? QYm.njau-5A? ??[4] 。目前，寧麥9號已衍生出寧麥13、寧麥14、揚(yáng)輻麥4號、揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥28、揚(yáng)麥30等約30個品種，是繼揚(yáng)麥158之后長江中下游麥區(qū)的又一骨干親本，其缺點(diǎn)是高感白粉病，抗倒性較差。

江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以攜抗白粉病基因? Pm21? 的小麥-簇毛麥T6V#2S·6AL易位系? [5] 南農(nóng)P045為供體親本、寧麥9號為最晚輪回親本育成了抗白粉病品種揚(yáng)麥18，同時聚合抗赤霉病基因? Fhb1? 、抗白粉病基因? Pm21? 、抗黃花葉病毒病QTL?? QYm.njau-5A? ，有效解決了寧麥9號高感白粉病的缺陷，但仍存在株高偏高、抗倒性差的缺點(diǎn)，因此在利用上仍有一定難度，有必要進(jìn)行升級改造? [6] 。由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的抗白粉病小麥-簇毛麥T6V#4S·6DL易位系Pm97033? [7] 的6V#4S染色體上的 PmV 基因已被證明與 ?Pm21? 同源? [8] 。江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以Pm97033為基因供體、矮稈品種揚(yáng)麥9號為輪回親本，育成了高產(chǎn)品種揚(yáng)麥22，該品種高抗白粉病，但高感黃花葉病毒病，中感赤霉病，綜合抗病性仍需加強(qiáng);此外，該品種的株高雖較揚(yáng)麥18略矮，但抗倒性仍有提升空間。由此可見，在抗病聚合育種中，選育矮稈抗倒品種是重要前提。

在前期的研究中，本課題組利用揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥22重組自交系群體（Recombinant inbred lines， RIL）研究了2種易位的親子代傳遞性及其對基礎(chǔ)農(nóng)藝性狀的影響，并得到如下重要結(jié)論：T6V#2S·6AL（攜? Pm21? ）對株高、粒質(zhì)量、穗長等有明顯增效作用，對穗數(shù)有負(fù)向效應(yīng)，對抗倒性有一定影響;T6V#4S·6DL（攜 PmV ）除對株高有弱于前者的增效作用以外，對其他農(nóng)藝性狀的影響不顯著;T6V#4S·6DL的親子傳遞性遠(yuǎn)低于T6V#2S·6AL，是 PmV 育種利用的主要瓶頸? [9] 。本研究擬以該RIL群體為材料，繼續(xù)研究抗赤霉病基因? Fhb1? 、抗黃花葉病毒病主效QTL?? QYm.njau-5A? 在群體中的分布、抗病遺傳效應(yīng)及其對株高、粒質(zhì)量的影響，并嘗試從中篩選矮稈、高粒質(zhì)量，并兼具3種抗病性的高產(chǎn)小麥新品系，以期為多抗聚合育種提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥22為雙親構(gòu)建的RIL群體 （F 2∶9 ～ F 2∶11 代）作為試驗材料，在不同年份，群體的樣本數(shù)為 366～ 421個不等。母本揚(yáng)麥18（組合：寧9? 4 /3/揚(yáng)麥158? 6 //88-128/南農(nóng)P045）由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成? [10] ，中抗赤霉病（含 ?Fhb1? ），高抗白粉?。ê? Pm21? ）和黃花葉病毒?。ê? QYm.njau-5A? ），具有大穗、大粒、結(jié)實性好的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是植株偏高、易倒伏。父本揚(yáng)麥22（組合：揚(yáng)麥9號? 3 /Pm97033）由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成? [11] ，中感赤霉病，高抗白粉?。ê?PmV ），高感黃花葉病毒病，株高較揚(yáng)麥18略矮，缺點(diǎn)是粒質(zhì)量偏低。

1.2 分子標(biāo)記的鑒定

赤霉病抗性基因? Fhb1? 診斷標(biāo)記采用由His-InDel序列開發(fā)的PCR分子標(biāo)記? His3B-4? ??[3] ，抗白粉病基因 ?Pm21? 、 PmV 的檢測均采用Bie等? [8] 開發(fā)的共顯性功能分子標(biāo)記 ?MBH1? ，抗黃花葉病毒病主效QTL?? QYm.njau-5A? 采用緊密連鎖的共顯性簡單重復(fù)序列（SSR）分子標(biāo)記? WMC415? ??[4] 進(jìn)行鑒定。表1為標(biāo)記引物對序列，由上海捷瑞生物工程有限公司合成。

基因組DNA提取采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）法? [12] ，PCR反應(yīng)體系為10.0 μl，包括10 ng模板DNA、各0.2 μl上下游引物（10 μmol/L）、0.8 μl dNTPs、0.8 μl MgCl 2 （2.5 ?mmol/L ）、1 U ?Taq 聚合酶（5 U/μl，TaKaRa公司產(chǎn)品），1.0 μl 10×聚合酶專用Buffer，用ddH 2 O補(bǔ)足至相應(yīng)體積。PCR擴(kuò)增程序：94 ℃預(yù)變性3 min;94 ℃變性30 s，55 ℃退火45 s，72 ℃延伸1 min，35個循環(huán);72 ℃延伸10 min。采用8%聚丙烯酰胺凝膠分離，通過銀染顯色檢測PCR產(chǎn)物。

1.3 田間設(shè)計

于2017年、2018年和2019年將參試材料種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所灣頭試驗基地，2019年同時在揚(yáng)州沙頭種植各參試材料。每個RIL家系種1行，行長1.30 m，每行播40粒，行距0.25 m，每個試點(diǎn)設(shè)2次重復(fù)。為了減少病害發(fā)生對基因農(nóng)藝效應(yīng)分析的影響，選用無黃花葉病毒病的田塊進(jìn)行試驗，同時對赤霉病、白粉病進(jìn)行常規(guī)藥劑防治。水肥、蟲害和草害的防治均采用常規(guī)管理。成熟前考察雙親及RIL群體的株高，每行順序考察10株單株，千粒質(zhì)量在收獲后考察。

在數(shù)據(jù)采集過程中，剔除基因型雜合或不全、漬害或防病不充分造成的株高異常及籽粒皺縮的RIL家系，以保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.4 抗病性鑒定

1.4.1 赤霉病抗性的鑒定? 采用單花滴注法? [13] ，病原菌采用具有強(qiáng)致病力的赤霉菌混合菌株（F0301、F0609、F0980、F1312），由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院陳懷谷研究員提供。取當(dāng)天開花的麥穗，在頂部第5小穗注入10 μl分生孢子懸浮液（孢子含量1 ml為 5× 10? 5 個），每個RIL株行接種20個小穗。接種麥穗套袋保濕3 d 后取下袋子以防止霉變，繼續(xù)彌霧保濕18 d，接種21 d后調(diào)查患病小穗數(shù)。分別將蘇麥3、揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥22和安農(nóng)8455作為高抗（HR）、中抗（MR）、中感（MS）和高感（HS）赤霉病對照品種。

1.4.2 白粉病抗性的鑒定? 將RIL群體種植于溫室大棚內(nèi)，采用當(dāng)?shù)匕追劬旌暇N接種，以感病對照揚(yáng)麥9號作為誘發(fā)行，當(dāng)揚(yáng)麥9號充分發(fā)病時，調(diào)查群體的發(fā)病情況。將葉片出現(xiàn)孢子堆的材料作為感?。⊿）材料，無孢子堆的材料作為抗病（R）材料? [14] 。分別將揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥9號作為白粉病的抗病、感病對照品種。

1.4.3 黃花葉病毒病抗性的鑒定? 將RIL群體種植于黃花葉病毒病鑒定圃中，待2月中下旬至3月中上旬感病對照揚(yáng)麥22充分發(fā)病時，調(diào)查發(fā)病情況。以葉片黃化、心葉細(xì)弱扭曲的植株作為感病植株，以無癥狀的植株作為抗病植株? [15] 。將揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥22分別作為抗、感黃花葉病毒病的對照品種。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和矮稈、多抗聚合品系的篩選

用 t 測驗法對 ?Fhb1? 陽性、陰性RIL組群中感染赤霉病的小穗數(shù)進(jìn)行比較，評價在揚(yáng)麥本底赤霉病抗性基礎(chǔ)上? Fhb1? 的抗性效應(yīng);分別對? Fhb1? 陽性、陰性RIL組群及? QYm.njau-5A? 陽性、陰性RIL組群的株高、粒質(zhì)量進(jìn)行比較，評價二者對株高、粒質(zhì)量的影響。數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS軟件。

以矮稈、抗倒性好為前提，篩選超矮（株高低于親本揚(yáng)麥22）的多抗品系，考察不同年份、不同地點(diǎn)中選品系的頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 RIL群體的抗病基因型分析及抗病基因在群體中的分布

利用診斷性標(biāo)記? His3B-4、MBH1和WMC415? 鑒定RIL群體中? Fhb1? 、? Pm21? 、 PmV 和 ?QYm.njau-5A? 等基因/QTL的組成（圖1）。由表2可以看出，? Fhb1? 、? QYm.njau-5A? 在RIL群體中純合基因型傳代頻率分別達(dá)到49.0% （ χ?? 2 = 0.36，? P < 0.05）、50.5% （ χ?? 2 = 0.25，? P < 0.05），符合Hardy-Weinberg定律，說明二者在親子代可自由傳遞。

本研究考察了F 2∶11 代RIL群體對赤霉病、白粉病和黃花葉病毒病不同病害的抗性聚合類型，由表3可以看出，RIL群體中具有單病害抗性、雙病害抗性和三病害抗性的株系數(shù)分別為80個、119個和58個。在單病害抗性中，單抗赤霉病、白粉病和黃花葉病毒病株系數(shù)分別為12個、54個和14個。在雙病害抗性中，赤-白兼抗型、赤-黃兼抗型和黃-白兼抗型株系數(shù)分別為48個、21個和50個。兼抗3種病害的株系數(shù)為58個，分為2種聚合基因型，分別為38個Fhb1Fhb1+Pm21Pm21+QYm.njau-5AQYm.njau-5A和20個Fhb1Fhb1+PmVPmV+QYm.njau-5AQYm.njau-5A，前者顯著多于后者。

2.2 抗病性綜合鑒定結(jié)果

2.2.1 赤霉病抗性鑒定結(jié)果? 在揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥22 RIL群體中隨機(jī)選取? Fhb1? 陽性、? Fhb1? 陰性株系各62個進(jìn)行赤霉病接種鑒定，由表4可以看出，? Fhb1? 陽性株系組群的平均病小穗數(shù)為2.10個，而? Fhb1? 陰性株系組群的平均病小穗數(shù)為3.60個，二者間相差1.50個 （ P < 0.01），其差異約等于中抗與中感對照間的抗性差異，表明在揚(yáng)麥品種本底抗性基礎(chǔ)上，? Fhb1? 對赤霉病抗性的貢獻(xiàn)仍然是顯著的。研究結(jié)果還顯示，在? Fhb1? 陽性、? Fhb1? 陰性株系組群中，赤霉病病小穗數(shù)均呈連續(xù)分布，均存在超親現(xiàn)象，抗性達(dá)到或超過中抗（MR）對照揚(yáng)麥18的株系所占比例在2個組群中分別為67.7%、45.2%，抗性弱于中感（MS）對照揚(yáng)麥22的株系所占比例分別為16.1%、43.5%。由于雙親抗性差距相對較小，抗性介于雙親間的RIL在2個組群中的比例均較小。

2.2.2 白粉病抗性鑒定結(jié)果? 在溫室內(nèi)對RIL群體接種白粉菌，結(jié)果表明，用分子標(biāo)記? MBH1? 鑒定的含有? Pm21? 或 PmV 基因的所有RIL家系均表現(xiàn)為高抗白粉病，而二者均不含的RIL家系均表現(xiàn)為高感白粉病，標(biāo)記結(jié)果與抗性表型完全一致。

2.2.3 黃花葉病毒病抗性鑒定結(jié)果? RIL群體在黃花葉病毒病病圃的鑒定結(jié)果顯示，在? QYm.njau-5A? 連鎖標(biāo)記? WMC415? 鑒定為陽性的RIL家系中僅觀察到6個家系表現(xiàn)為花葉及黃矮癥狀（圖2），表明診斷標(biāo)記? WMC415? 的脫靶率不足5%，能夠滿足標(biāo)記輔助育種的需求。

2.3?? Fhb1和QYm.njau-5A? 對株高、粒質(zhì)量的效應(yīng)

3年2點(diǎn)的試驗結(jié)果顯示，? Fhb1? 陽性、? Fhb1? 陰性小麥株系組群間的平均株高和平均千粒質(zhì)量均無顯著差異（表5），表明抗赤霉病基因? Fhb1? 對小麥株高、千粒質(zhì)量沒有顯著影響。

1：抗病對照揚(yáng)麥18;2：抗病RIL家系;3：感病RIL家系;4：感病對照揚(yáng)麥22。

比較? QYm.njau-5A? 陽性、陰性RIL組群的平均 株高和平均千粒質(zhì)量看出，? QYm.njau-5A? 對小麥株高的增效作用達(dá)2.58～4.73 cm，3年2點(diǎn)的試驗結(jié)果均呈顯著或極顯著作用。由表6還可以看出，? QYm.njau-5A? 對小麥千粒質(zhì)量沒有顯著影響。

2.4 矮稈、三病害抗性聚合株系的篩選

在聚合抗赤霉病、抗白粉病、抗黃花葉病毒病3種抗病性的小麥株系中篩選超矮（低于揚(yáng)麥22）株系，結(jié)果顯示，不同年份、不同地點(diǎn)篩選出的Fhb1Fhb1+Pm21Pm21+QYm.njau-5AQYm.njau-5A基因型（Ⅰ型）的超矮株系為 6～ 12個，基因型為Fhb1Fhb1+PmVPmV+QYm.njau-5AQYm.njau-5A （Ⅱ型）的株系為 1～ 3個，累計不足全部RIL群體的5%（表7）。試驗結(jié)果還表明，環(huán)境對株高有次要影響。

3 討 論

3.1 抗赤霉病基因? Fhb1? 育種價值評估

Fhb1? 是國際公認(rèn)的抗性最好的抗赤霉病基因。馬正強(qiáng)團(tuán)隊? [1] 、柏貴華團(tuán)隊? [2] 分別已從望水白、蘇麥3號中克隆了? Fhb1? 基因，為在抗赤霉病育種中精準(zhǔn)追蹤? Fhb1? 基因奠定了基礎(chǔ)。由于蘇麥3號、望水白存在植株過高、產(chǎn)量低等缺點(diǎn)，因此在育種中難以直接應(yīng)用。當(dāng)前，? Fhb1? 利用較為成功的親本是寧麥9號，已育成生選4號、生選6號、寧麥13、寧麥14、揚(yáng)輻麥4號、揚(yáng)麥18等一系列抗赤霉病品種? [16] 。江蘇淮南和長江中下游地區(qū)由于春季高溫多雨，一直是小麥赤霉病重發(fā)區(qū)域，中抗（MR）、中感（MS）赤霉病是該麥區(qū)品種審定的限制性指標(biāo)。由于長期的赤霉病選擇壓，該麥區(qū)審定品種大多具有較好的赤霉病本底抗性，尤以揚(yáng)麥系列、寧麥系列最具代表性。以寧麥9號為代表的寧麥系列品種很多具有? Fhb1? 基因，而以揚(yáng)麥158為代表的揚(yáng)麥系列品種大多不具有? Fhb1? 基因，? Fhb1? 能否在揚(yáng)麥本底抗性基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高赤霉病抗性一直是本研究團(tuán)隊關(guān)注的重點(diǎn)。

本研究利用揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥22 RIL群體進(jìn)行試驗，證明? Fhb1? 可顯著提高揚(yáng)麥系列小麥的赤霉病抗性，這將為長江中下游麥區(qū)主體品種揚(yáng)麥系列品種的赤霉病抗性從過去的中感-中抗（MS-MR）向中抗-抗（MR-R）的過渡提供重要支撐。研究還發(fā)現(xiàn)，? Fhb1? 可在親子代自由傳遞，且對小麥株高、千粒質(zhì)量2個關(guān)鍵性狀沒有顯著影響，將有利于該基因的廣泛利用。本研究結(jié)果還顯示，? Fhb1? 陽性組群中也存在一定比例的感病家系，而? Fhb1? 陰性組群中也有較大比例的抗病家系，說明單一的? Fhb1? 遺傳操作難以滿足抗赤霉病育種的要求，在標(biāo)記輔助選擇? Fhb1? 的同時結(jié)合抗性表型鑒定將有利于提高抗赤霉病育種的效能。近期，江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成攜? Fhb1? 的揚(yáng)16-157（組合：鎮(zhèn)麥9號/揚(yáng)麥18）和無? Fhb1? 的揚(yáng)14-214（組合：揚(yáng)麥16//揚(yáng)麥16/92R137），分別通過了國家聯(lián)合攻關(guān)和國家區(qū)域試驗，二者對赤霉病的抗性均達(dá)R級，是近年來長江中下游地區(qū)抗赤霉病育種上的一個重要提升。2020年，孔令讓團(tuán)隊? [17] 克隆了來自長穗偃麥草的抗赤霉病基因 ?Fhb7? ，為抗赤霉病育種提供了新的元件。因此，我們正嘗試以上述赤霉病抗性達(dá)R級的揚(yáng)麥品種（如揚(yáng)麥14-214、揚(yáng)16-157）為材料，通過分子標(biāo)記輔助選擇，將? Fhb7? 導(dǎo)入這些品種中以進(jìn)一步提高其赤霉病抗性，從而培育赤霉病抗性達(dá)高抗（HR）水平的小麥品種。

3.2 抗黃花葉病毒病QTL/? QYm.njau-5A? 的育種價值評估

小麥黃花葉病毒病由土傳真菌——禾谷多黏菌（ Polymyxagraminis ）為介體的小麥黃花葉病毒（Wheat yellow mosaic bymovirus）引起，對小麥生長有不利影響? [18] 。王秀娥團(tuán)隊? [4] 最早在日本小麥品種西風(fēng)的3BS、5AL、7BS上定位了多個抗黃花葉病毒病數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL），其中以位于5AL上的? QYm.njau-5A? 效應(yīng)最強(qiáng)，可以解釋25.9%～53.7%的表型變異。在本研究中，通過揚(yáng)麥18/揚(yáng)麥22 RIL群體遺傳分析，證實? QYm.njau-5A? 可作為主基因位點(diǎn)獨(dú)立應(yīng)用，足以應(yīng)對當(dāng)前黃花葉病毒病危害。但需予以重視的是，? QYm.njau-5A? 對小麥株高有顯著增效作用，可能引起小麥抗倒性變?nèi)酢?/p>

基于同一群體的早期研究發(fā)現(xiàn)，小麥-簇毛麥易位T6V#2S·6AL、T6V#4S·6DL均對株高有顯著增效作用? [9] ，當(dāng)利用上述易位和 ?QYm.njau-5A? 進(jìn)行抗性聚合時，二者對株高的累積增效效應(yīng)可達(dá) 4.67～ 8.14 cm，這對小麥抗倒性有不利影響。鑒于株高的數(shù)量性狀特征，在涉及? Pm21? 、 PmV 和 ?QYm.njau-5A? 等抗病基因（位點(diǎn)）聚合時，有必要加大育種群體數(shù)量并強(qiáng)化對中矮稈品系的選擇。

3.3 多抗性聚合育種效果及策略探討

由于本研究所用雙親揚(yáng)麥18、揚(yáng)麥22的抗倒性均不夠理想，在一定程度上影響了這2個品種的推廣應(yīng)用。因此，能否規(guī)避上述? QYm.njau-5A? 和T6V#2S·6AL/T6V#4S·6DL對株高的不良影響，并在RIL群體中篩選出株高超低親的中矮稈多抗品系是關(guān)系到抗病性聚合育種能否成功的關(guān)鍵。本研究在3種病害抗性聚合株系中篩選出株高超低親的RIL家系在不同年份、不同地點(diǎn)的數(shù)量為7～15個，不足全部RIL群體的5%，說明以聚合? QYm.njau-5A? 、T6V#2S·6AL/T6V#4S·6DL為目標(biāo)的育種群體中，篩選矮稈品系難度較大。為提高中矮稈多抗品系的選擇效率，在下一步具體的育種實踐中，可適當(dāng)調(diào)整育種策略，如以中矮稈品種揚(yáng)麥22為輪回親本、高稈品種揚(yáng)麥18為供體親本適當(dāng)加以回交，理論上可顯著提高分離群體中矮稈材料的比例。其次，利用遺傳差異大的雙親組合往往能帶來更大范圍的株高等農(nóng)藝性狀的變異。如在另一育種實例中，為改善揚(yáng)麥18的株型并保持其綜合抗性和豐產(chǎn)性，以揚(yáng)麥18為輪回親本，北方緊湊型高稈品種元友-2為供體親本，構(gòu)建了BC 1 回交群體，強(qiáng)化了對株高的選擇，成功育成了矮稈品種揚(yáng)麥30和揚(yáng)麥34（揚(yáng)紋復(fù)4666），與揚(yáng)麥18相比，二者顯著提高了穗數(shù)、產(chǎn)量和抗倒性，同時可以保持對赤霉病、白粉病和黃花葉病毒病的抗性，其雙親較大的遺傳差異為矮稈品種的選擇提供了機(jī)會，實現(xiàn)了抗倒性、產(chǎn)量、抗病性之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

從理論上看，在保證一定群體的基礎(chǔ)上，獲得兼抗3種病害的小麥品系并不難，難的是如何在保持抗病性前提下篩選出綜合農(nóng)藝性狀和豐產(chǎn)性能可被生產(chǎn)接受的優(yōu)異品系。在本研究中，既要選出株高超低親的矮稈三抗品系，同時還需綜合考量株型、穗型、灌漿特性及對漬、旱、冷、熱、肥等的耐受性，中選比例還將降低。因此對于單交組合來說，后續(xù)將加大群體規(guī)模，加大選擇量，才有可能選到綜合農(nóng)藝性狀和豐產(chǎn)性好并與多抗性統(tǒng)一的聚合體材料。幸運(yùn)的是，筆者從中篩選出的矮稈多抗高產(chǎn)新品系揚(yáng)17J103已進(jìn)入湖北省區(qū)試，同時作為恢復(fù)系與不育系MTS-1? [19] 配制的雜交組合揚(yáng)雜麥1號已進(jìn)入西南麥區(qū)雜交小麥聯(lián)合體試驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]? LI G Q， ZHU J Y， JIA H Y， et al. Mutation of a histidine-rich calcium-binding-protein gene in wheat confers resistance to ?Fusarium ?head blight[J]. Nature Genetics， 2019，51（7）：1106-1112.

[2] SU Z Q， BERNARDO A， TIAN B， et al. A deletion mutation in ?TaHRC ?confers?? Fhb1?? resistance to ?Fusarium ?head blight in wheat[J]. Nature Genetics， 2019，51（7）：1099-1105.

[3] 朱展望，徐登安，程順和，等.中國小麥品種抗赤霉病基因? Fhb1? 的鑒定與溯源[J].作物學(xué)報， 2018， 44（4）： 473-482.

[4] ZHU X B， WANG H Y， GUO J， et al.Mapping and validation of quantitative trait loci associated with wheat yellow mosaic bymo-virus resistance in bread wheat[J]. Theroretical and Applied Genetics， 2012， 124（1）： 177-188.

[5] CHEN P D， QI L L， ZHOU B， et al. Development and molecular cytogenetic analysis of wheat- Haynaldia villosa ?6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew[J]. Theroretical and Applied Genetics，1995，91（6/7）：1125-1128.

[6] 別同德，高德榮，張 曉，等. 基于高代姊妹系組群研究小麥-簇毛麥染色體T6VS.6AL易位的遺傳效應(yīng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2015， 31（6）：1206-1210.

[7] LI H B， CHEN X， XIN Z Y， et al. Development and identification of wheat- Haynaldia villosa ?T6DL.6VS chromosome translocation lines conferring resistance to powdery mildew[J]. Plant Breeding， 2008， 124（2）：203-205.

[8] BIE T D，ZHAO R H，ZHU S Y，et al. Development and characterization of maker?? MBH1?? simultaneously tagging genes?? Pm21?? and ?PmV ?conferring resistance to powdery mildew in wheat[J]. Molecular Breeding， 2015， 35：189.

[9] ZHAO R H， LIU B L， JIANG Z N， et al. Comparative analysis of genetic effects of wheat- Dasypyrum villosum ?translocations ?T6V#2S·6AL ?and T6V#4S·6DL[J]. Plant Breeding， 2019， 138（5）：503-512.

[10] 張伯橋. 應(yīng)用滾動回交選育抗白粉病小麥新品種揚(yáng)麥18[J].中國農(nóng)學(xué)通報， 2009， 25（13）： 74-77.

[11] 吳宏亞，張伯橋，高德榮，等. 優(yōu)質(zhì)弱筋抗白粉病小麥新品種揚(yáng)22[J]. 麥類作物學(xué)報， 2014， 34（6）：876.

[12] TAPLA-TUSSELL R，QUIJANO-RAMAYO A， ROJAS-HERREAR R， et al. A fast， simple， and reliable high-yielding method for DNA extraction from different plant species[J]. Molecular Biotechnology， 2005， 31（2）：137-139.

[13] ZHANG X H， PAN H Y， BAI G H， et al. Quantitative trait loci responsible for ?Fusarium ?head blight resistance in Chinese landrace Baishanyuehuang[J]. Theoreical and Applied Genetics， 2012， 125（3）： 495-502.

[14] HE H G， ZHU S Y， JIANG Z N， et al. Comparative mapping of powdery mildew resistance gene?? Pm21?? and functional characterization of resistance related genes in wheat[J]. Theroretical and Applied Genetics， 2016， 129（4）： 819-829.

[15] 劉偉華，何震天，耿 波，等. 小麥對黃花葉病的抗性鑒定及典型品種的遺傳分析[J].植物病理學(xué)報，2004，34（6）：542-547.

[16] 張 旭，姜 朋，葉人元，等. 寧麥9號及其衍生品種的赤霉病抗性分析及抗性溯源[J].分子植物育種， 2017，15（3）：1053-1060.

[17] WANG H， SUN S， GE W， et al. Horizontal gene transfer of?? Fhb7?? from fungus underlies ?Fusarium ?head blight resistance in wheat[J]. Science， 368（6493）， eaba5435.

[18] 趙仁慧，劉炳亮，壽路路，等. 分子標(biāo)記輔助聚合抗小麥黃花葉病和白粉病育種[J]. 麥類作物學(xué)報， 2017， 37（12）：1541-1549

[19] 李生榮，陶 軍，杜小英，等. 強(qiáng)優(yōu)勢小麥雜交種‘綿雜麥168選育研究[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報， 2011，1（11）： 26-29.

（責(zé)任編輯：徐 艷）