關鍵詞小麥；赤霉病；分子標記輔助育種；黃淮麥區(qū)中圖分類號S512.1文獻標識碼A文章編號 0517-6611（2025）14-0106-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.021

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Effects of theFhb1 Geneon Wheatin theHuang-Huai WheatRegion

ZHU Xue-cheng， LIU Jing， WANG Jing et al 1 （Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai Area，Xuzhou， Jiangsu ）

AbstractThemoderatelyesistantvarietyXumaiDH9（caryingFhl）wasrosedwiththeehighsusceptibilityvarieties（Xuai192， Aikang 58Pm21 ，andXumai 35）exhibiting superior agronomic traits.Progenies were subjected tofield selectionusing thepedigree breeding method.CdominantdiagnostcarkerswereemploedtosreenFblin54advancedlines，folowedbyevaluatiosofFBesistancepen types（spray inoculation and soil-surface inoculation） and major agronomic traits.Lines carrying Fhb1 showed significantly lower disease severitythan non-carriers，with reductions in both single-floret injection infection rate（ SFI_：P=0.002 ）and soil-surface inoculation disease index （I ）I_：P=0.001 ）. No significant differences （Pgt;0.05） were observed between genotypes in plant height，growth period，1 OOO-grain weight， spikesoryield.Sixb-positivelines（e.g，Xu261）demonstratedsuperirldandplantheightcomparedtotecontrolvarietyJii 22，while maintaining moderate FHB resistance.

Key wordsWheat;Fusarium head blight;Molecular marker-assisted breeding;Huang-Huai wheat region

小麥赤霉?。╢usariumheadblight，F(xiàn)HB）的病原復合體主要由禾谷鐮孢菌（Fusariumgraminearum）亞洲鐮孢菌（F.asi-aticum）等7個鐮孢菌種構成。根據(jù)FAO全球真菌病譜系數(shù)據(jù)庫，該病害在年降水量 500mm 以上的中緯度農(nóng)業(yè)帶（30^°～50^°N） 呈現(xiàn)顯著致病優(yōu)勢，其發(fā)生強度與抽穗期降雨量呈顯著正相關[]。我國赤霉病高發(fā)區(qū)域包括長江中下游麥區(qū)、東北春麥區(qū)和西南麥區(qū)，但是在全球氣候變暖、降水異常和秸稈還田等多種因素的影響下，小麥赤霉病的發(fā)病范圍逐漸北移，已經(jīng)成為黃淮南片麥區(qū)的主要病害[2]。小麥赤霉病的危害首要表現(xiàn)為減產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示在發(fā)病較輕年份的減產(chǎn)幅度一般在 10%～30% ，如果發(fā)生大流行則會造成 50% 以上的減產(chǎn)幅度[3]。除了影響產(chǎn)量，其致病菌在侵染小麥籽粒過程中產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）、玉米赤霉烯酮（ZEN）和雪腐鐮刀菌烯醇（NIV）等毒素會對人體造成極大危害。人畜食用了毒素超標的小麥制品會導致過敏、腸道損傷、嘔吐和腹瀉等中毒反應。有研究顯示，在赤霉病發(fā)病僅為1級時，染病麥粒中的DON毒素就極有可能超標[4]。自從20世紀30年代赤霉病在我國被發(fā)現(xiàn)以來，很多農(nóng)業(yè)科學家投身于對赤霉病的斗爭之中。1956年夏禹甸等5開展了赤霉病的發(fā)病規(guī)律及小麥品種抗性研究。隨著對赤霉病抗性機制的逐步認識，長江中下游麥區(qū)的抗赤霉病育種工作逐步推進。20世紀70年代，江蘇太湖地區(qū)農(nóng)科所育成了“蘇麥3號”，這是我國早期重要的抗赤霉病育種成果之一。此后，我國育種專家系統(tǒng)性構建了小麥赤霉病的抗性表型鑒定體系，開展了大量的赤霉病抗性資源篩選工作，并利用所獲得的抗性資源選育出一些兼具赤霉病抗性和豐產(chǎn)性的優(yōu)良品種[6]

小麥的赤霉病抗性屬于廣譜持久的水平抗性，遺傳機制復雜且抗源較少，育種應用的難度較大[7]。截至目前，已有數(shù)百個抗赤霉病位點被報道出來，它們廣泛分布于小麥的21條染色體上。但是正式命名的只有9個，即 Fhb1～Fhb9 。其中Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5、Fhb8和Fhb9來源于普通小麥，F(xiàn)hb3、Fhb6和Fhb7分別來自大賴草、披堿草和長穗偃麥草。目前Fhb1和Fhb7基因已經(jīng)被克隆并開發(fā)相關功能標記，被用于抗赤霉病育種[8-16]。黃淮麥區(qū)在我國的小麥生產(chǎn)中扮演著重要角色，其種植面積占全國的 67.6% ，提供了 50% 以上的小麥產(chǎn)量[17]。由于不是赤霉病傳統(tǒng)發(fā)病區(qū)，該地區(qū)生產(chǎn)上的主推品種大多缺乏赤霉病抗性，一旦在揚花期遇到濕潤溫暖天氣，極易造成赤霉病大流行，嚴重威脅國家糧食生產(chǎn)安全。進入21世紀以來，育種家逐漸認識到赤霉病北擴的危害并逐步開展抗赤霉病育種。張宏軍等[18]將Fhb1基因?qū)胫茺?6矮敗系得到了赤霉病抗性明顯提升的回交后代。周淼平等[9利用回交和分子標記手段將蘇麥3號的抗性基因?qū)霛?2中，創(chuàng)制了一批適宜黃淮麥區(qū)生態(tài)氣候條件的抗性資源。以上研究表明，F(xiàn)hb1基因的利用能夠顯著提高小麥赤霉病抗性。然而，F(xiàn)hb1抗性位點對黃淮麥區(qū)區(qū)域適應性小麥品種農(nóng)藝性狀的多效性影響尚缺乏系統(tǒng)研究，尤其是關于物候特性與產(chǎn)量相關性狀的研究較少。筆者研究Fhb1基因在不同遺傳背景下的抗赤霉病效應及其對黃淮麥區(qū)小麥農(nóng)藝性狀的影響，旨在為黃淮麥區(qū)抗赤霉病遺傳改良提供參考信息和種質(zhì)資源。

1材料與方法

1.1供試材料2019年利用攜帶抗赤霉病基因Fhb1的徐麥DH9（H35/矮抗 58*3/ 徐麥36）與高產(chǎn)種質(zhì)徐麥19002（矮抗 58pm21/ 周麥26）廣適性品種矮抗58的 Pm21 近等基因系矮抗 58Pm21 （南農(nóng)9918/矮抗 58*3 ）和高感赤霉病的高產(chǎn)性品種徐麥35（新麥93119/周麥16）雜交，收獲雜交種進行連續(xù)溫室加代，F(xiàn)4～F5代采用系譜選擇法進行田間選育，最終獲得54個F6品系。

1.2基因組DNA提取及分子標記檢測采用改良CTAB法提取小麥基因組 DNA^[20] ，每份材料取3個不同單株上的葉片，以保證結果的準確。Fhb1檢測標記為 SU^[21] 開發(fā)的共顯性診斷標記TaHRC-GSM。PCR反應體系為 10μL ，包括模板 1μL（50～100ng/μL） ，翌圣生物 2× HieffPCRMasterMix5μL ，每條引物 0.2μL （ 10μmol/L ）， ddH₂O3.6μL PCR擴增程序： 94^9C 預變性 變性 1min，58^qC 退火 45s 72^°C 延伸 2min，34 個循環(huán)， 72^°C 終延伸 10min 。取 2.5μL PCR反應產(chǎn)物，用 1.5% 瓊脂糖凝膠（含goldview）進行電泳分離檢測，電泳緩沖液為 1×TBE 。 120V 電泳 20min 后，用Bio-RAD凝膠成像系統(tǒng)拍照成像并保存。

1.3赤霉病抗性鑒定及農(nóng)藝性狀調(diào)查赤霉病抗性鑒定于2023—2024年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所大棚進行。每個材料種植1行，行長 1.00m ，行距 0.25m ，每行40粒種子。采用4個強致病力的禾谷鐮刀菌生理小種（F0301、F0609、F0980和F1312）接種。試驗設置感病對照徐麥35、中感對照徐麥DH3和中抗對照徐農(nóng)029。

單花滴注：在每個品系的揚花初期（ 10% 麥穗揚花）用注射器將 10μL 分生孢子懸浮液（濃度為 1×10⁵ 個 γ_mL ）接種到小麥穗中部小穗中，保證孢子懸浮液和花藥充分接觸，接種麥穗用彩色膠帶標記。每個品系接種20穗，行頭懸掛吊牌記錄接種日期。接種后大棚噴霧保濕7d，21d后調(diào)查接種穗的病小穗數(shù)，計算病小穗率。

平均病小穗率 （單穗病小穗數(shù)/單穗總小穗數(shù)）/調(diào)查總穗數(shù)

土表接種：在抽穗前約 30d 將提前培養(yǎng)好的病麥粒均勻撒在鑒定品系行間（撒 60kg/hm² 病麥粒），撒完7d內(nèi)噴霧保持土壤濕潤。進入揚花期后 10d 內(nèi)每天噴霧4次，每次15min ，保持濕度 ≥60% ；保證溫度為 15～25^qC 。待乳熟后期根據(jù)揚花期先后順序調(diào)查每個品系的病級，每個品系隨機調(diào)查30穗。分級標準如下：0級，不發(fā)??；I級，發(fā)病小穗占全部小穗的 25% 以下；Ⅱ級，發(fā)病小穗占全部小穗的 25%～lt;50% ：Ⅲ級，發(fā)病小穗占全部小穗的 50%～lt;75% ： IV 級，發(fā)病小穗占全部小穗的 75% 及以上。最后計算病情指數(shù)：

病情指數(shù) τ（DI）=[Σ （各級病穗數(shù) × 病級）]/（調(diào)查總穗

農(nóng)藝性狀鑒定于2023—2024年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所試驗基地進行。試驗采用隨機區(qū)組設計，設置2個重復。每個試驗小區(qū)規(guī)格為 1.6m （寬） ×9.0m （長），播種量依據(jù)270萬株基本苗的種植密度進行精確計算。試驗期間調(diào)查抽穗期、成熟期株高、單位面積有效穗數(shù)，其中抽穗期和成熟期采用相對天數(shù)法記錄，以首個品系進入抽穗/完熟階段的日期為基準日（記為1），后續(xù)品系按實際間隔天數(shù)依次遞增數(shù)值；各小區(qū)材料經(jīng)單獨收獲、機械脫粒及自然晾干后，精確測定實際產(chǎn)量，并采用電子數(shù)粒儀結合精密天平測定千粒重（隨機取 2×500 粒樣本稱重取均值）;以黃淮麥區(qū)主栽品種濟麥22為對照。

1.4數(shù)據(jù)分析用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1Fhb1檢測及其效應采用共顯性功能標記TaHRC-GSM對這54個高代品系的Fhb1等位基因進行檢測，分子檢測結果顯示（圖1），37個品系擴增出 1 200bp 的條帶，表明攜帶赤霉病抗性基因Fhb1占比 68.52% 。其余17個品系擴增出 2000bp 的條帶，為Fhb1缺失基因型。對抗病表型和農(nóng)藝性狀進行獨立樣本 T 測驗分析顯示， Fhb1 陽性的品系SFI和DI均值分別為 17.1% 和35.7，顯著低于Fhb1缺失品系的 37.1% 和50.4（ P_sFI=0.002，P_psR=0.001） 。Fhb1陽性與陰性品系在關鍵農(nóng)藝性狀上未呈現(xiàn)出顯著差異（ （Pgt;0.05） 。具體表現(xiàn)為，抽穗期（5.02dvs 5.00d，P=0.957 、成熟期（2.89 d vs 2.39d，P=0.173 ）、株高（ 79.67cm vs 78.67cm，P= 0.439）、穗數(shù)（516.6 vs 507.9，P=0.553? 、千粒重（ 42.15g vs44.06g，P=0.135） 及小區(qū)產(chǎn)量（ 7.42kg vs 7.63kg，P=0.266） 。以上結果表明， Fhb1 基因的應用在提高赤霉病抗性的同時，不會對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量構成產(chǎn)生不利影響。

2.2不同遺傳背景對赤霉病抗性的影響通過最獨立樣本T 測驗分析Fhb1在不同組合間的SFI和DI，結果表明：SFI在不同組合間的差異均未達到顯著水平（ Pgt;0.05 ，徐麥DH9/矮抗 58Pm21 的DI顯著高于徐麥DH9/徐麥35（均值差 Σ=Σ 8.19， P=0.019 ），其余組合之間差異不顯著（ Pgt;0.05） 。這說明Fhb1基因的赤霉病抗性表達受到不同遺傳背景的影響。

2.3抗赤霉病品系的農(nóng)藝性狀對供試材料進行田間農(nóng)藝性狀調(diào)查，以黃淮麥區(qū)主栽品種濟麥22為對照（表1）。在26個中抗赤霉病（SFI和DI均小于徐農(nóng)029）的品系中，有16份品系的株高顯著低于濟麥22，有7份品系與濟麥22相當，有3份品系顯著高于濟麥22；千粒重方面，有10份小麥品系千粒重顯著高于濟麥22，11份與濟麥22相當，5份顯著低于濟麥22；穗數(shù)方面，有6份品系顯著高于濟麥22，有7份與濟麥22相當，有13份品系顯著低于濟麥22；小區(qū)最終產(chǎn)量方面，有9份品系產(chǎn)量顯著高于濟麥22，有6份品系產(chǎn)量與濟麥22相當，有11份品系顯著低于濟麥22。綜合來看，徐23261、徐23268、徐23270、徐23271、徐23273和徐233206個中抗赤霉病的品系在產(chǎn)量和株高等方面表現(xiàn)出優(yōu)良的農(nóng)藝性狀。

3討論

Fhb1位于小麥3B染色體短臂上，是自前公認效應最大、抗性最穩(wěn)定的抗赤霉病QTL，也是應用最為廣泛的抗性位點之一。在該研究中，在土表接種方法下，以徐麥35為父本的品系的赤霉病抗性顯著優(yōu)于矮抗 58Pm21 后代，說明Fhb1基因的效應受到遺傳背景的影響，這與筆者的研究一致[22]。Li等[23]運用關聯(lián)遺傳學和連鎖定位相結合的方法，在小麥5B及6A染色體區(qū)域分別定位到2個調(diào)控位點In1和 In2 。這2個抑制因子對Fhb1介導的抗赤霉病效應具有顯性抑制作用，且其抑制效應存在累加效應。In1和 In2 的抑制作用須依賴Fhb1的存在才能顯現(xiàn)?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，在抗赤霉病育種體系中應用Fhb1基因型時，建議同步開展In1和 In2 位點的分子標記輔助選擇（MAS），通過基因分型技術剔除攜帶抑制元件的育種材料，從而規(guī)避其對主效抗性位點的負向調(diào)控作用。

徐麥DH9是通過多親本聚合雜交策略選育的中抗赤霉病小麥品種，其選育過程包含2個關鍵階段：首先以攜帶Fhb1抗性基因的福建小麥品種H35為供體親本，以綜合性狀優(yōu)良的栽培品種矮抗58為輪回親本進行3次回交，獲得具有目標基因且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的BC3F1單株；隨后將該單株與徐麥36（系譜為淮麥18/矮抗58）進行雜交，通過DH技術獲得的優(yōu)良農(nóng)藝性狀和穩(wěn)定中抗赤霉病特性的小麥新品種。在該研究中有5份不攜帶Fhb1基因的品系（徐23268、徐23269、徐23277、徐23324和徐23334）仍表現(xiàn)出中感及以上的赤霉病抗性。結合徐麥DH9的遺傳背景涉及多親本滲入，其復合遺傳背景暗示可能存續(xù)未被鑒定的赤霉病抗性遺傳因子。為解析該材料的全基因組抗性遺傳架構，該研究已經(jīng)利用徐麥DH9和高感赤霉病材料構建了遺傳群體，以期發(fā)掘新的抗赤霉病位點。

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