麦类作物学报 2022,42(4):407-414
J o u r n a l o fT r i t i c e a eC r o p
s d o i :10.7606/j
.i s s n .1009-1041.2022.04.03网络出版时间:2022-04-15
网络出版地址:h t t p
s ://k n s .c n k i .n e t /k c m s /d e t a i l /61.1359.S .20220413.1309.008.h t m l 分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病、白粉病和 收稿日期:2021-04-10 修回日期:2021-06-21
基金项目：国家重点研发计划项目(2016Y F D 0101601)；江苏省自主创新资金项目[C X (20)2001
]；江苏里下河地区农业科学研究所科研专项[S J (21)102
]第一作者E -m a i l :z h a o r h 86@163.c o m
通讯作者：别同德(E -m a i l :b i e t d @126.c o m )
赵仁慧，陈甜甜，王玲，朱冬梅，汪尊杰，张勇，张伯桥,
高德荣，吴宏亚，别同德
(农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室/江苏里下河地区农业科学研究所，江苏扬州225007
)摘 要：长江中下游麦区是中国弱筋小麦优势产业带，小麦赤霉病㊁白粉病和条锈病是该麦区主要病害,
当前弱筋小麦主导品种综合抗性较弱，影响其生产安全㊂为培育多抗优质弱筋小麦品种，以高产中筋小麦品种扬麦16为轮回亲本，以兼抗白粉病㊁条锈病的软质小麦92R 137为供体亲本，构建了B C 1体，利用分子标记在B C 1F 2代基础农艺性状较优良的株行中筛选抗白粉病基因P
m 21㊁抗条锈病基因Y r 26和软质麦相关基因P i n b -D 1a 均纯合的单株，并鉴定B C 1F 6代对赤霉病㊁白粉病和条锈病的抗性，同时检测籽粒硬度㊁湿面筋含量㊁面团形成时间㊁稳定时间等重要品质指标以及小区产量，最终育成高抗赤霉病㊁免疫白粉病和高抗条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38，于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定㊂
关键词：赤霉病；白粉病；条锈病；弱筋小麦；标记辅助选择
中图分类号:S 512.1;S 330 文献标识码:A 文章编号:1009-1041(2022)04-0407-08
B r e e d i n g o fW e a k -G l u t e n W h e a t
C u l t i v a rY a n g m a i 38R e s i s t a n t t o F u s a r i u m H e a dB l i g h t ,P o w d e r y M i l d e wa n dS t r i p eR u s tU s i n g a
C o m b i n e dM e t h o do fM a r k e r -A s s i s t e dS e l e c t i o na n dP h e n o t y p i n g
Z H A OR e n h u i ,C H E NT i a n t i a n ,W A N GL i n g ,Z H UD o n g m e i ,W A N GZ u n j
i e ,Z H A N GY o n g ,Z H A N GB o q i a o ,G A OD e r o n g ,W U H o n g y a ,B I ET o n g
d e (K e y L a b o r a t o r y o fW h e a tB i o l o g y a n dG e n e t i c I m p r o v e m e n t i nL o wa n d M i d d l eY a n g t z eR i v e rV a l l e y W
i n t e r W h e a tR e g i o n /J i a n g s uL i x i a h e I n s t i t u t e o fA g r i c u l t u r eS c i e n c e s ,Y a n g z h o u ,J i a n g
s u225007,C h i n a )A b s t r a c t :T h em i d d l e a n d l o w e r r e a c h e s o fY a n g t z eR i v e r i s t h e d o m i n a n t i n d u s t r i a l b e l t o fw e a k -g
l u t e n w h e a t i nC h i n a .F u s a r i u mh e a db l i g h t (F H B ),p o w d e r y m i l d e wa n d s t r i p e r u s t a r e t h r e em a j
o rw h e a t d i s e a s e s i n t h i s a r e a .T h e c o m p r e h e n s i v e r e s i s t a n c e o fm a j o rw e a k -g
l u t e nw h e a t c u l t i v a r s u t i l i z e d c u r -r e n t l y i sw e a k ,w h i c ha f f e c t st h e p r o d u c t i o ns e c u r i t y .F o rb r e e d i n g o fw e a k -g l u t e n w h e a tc u l t i v a r s w i t hm u l t i p l e r e s i s t a n c e s ,aB C 1p
o p u l a t i o n w a sc o n s t r u c t e db y ac r o s sb e t w e e n Y a n g m a i 16(ah i g h y i e l d i n g a
n dh a r dw h e a t c u l t i v a r ,u s e d a s t h e r e c u r r e n t p a r e n t )a n d92R 137(a s o f tw h e a t c u l t i v a r c o n -f e r r i n gp o w d e r y m i l d e wa n ds t r i p e r u s t r e s i s t a n c e s ),u s e da s t h ed o n o r p a r e n t .I nt h eB C 1F 2g
e n e r a -t i o n ,m o l e c u l a rm a r k e r sw e r eu s e d t os e l e c t p l a n t sw i t hh o m o z y g o u s p o w d e r y m i l d e wr e s i s t a n c e g e n e P m 21,s t r i p e r u s t r e s i s t a n c e g e n e Y r 26,a n d s o
f t n e s s
g e n e P i n b -D 1a a m o n g t
h e p r o g e n
i e sw i t h r e l a t i v e l y b e t t e r a g r o n o m i c t r a i t s .I nt h eB C 1F 6g
e n e r a t i o n ,F H B ,p o w d e r y m i l d e wa n ds t r i p er u s t r e s i s t a n c e s
w e r e e v a l u a t e d,a n d g r a i nh a r d n e s s,w e t g l u t e nc o n t e n t,d o u g hd e v e l o p m e n ta n ds t a b i l i t y t i m ew e r e t e s t e d t o g e t h e rw i t h y i e l d.E v e n t u a l l y,Y a n g m a i38,a n e ww e a k-g l u t e n c u l t i v a rw i t hh i g h r e s i s t a n c e t o F H B,i mm u n i t y t o p o w d e r y m i l d e wa n dh i g hr e s i s t a n c e t os t r i p e r u s t,w a sb r e da n da p p r o v e db y t h e N a t i o n a l C r o p V a r i e t y A p p r o v a l C o mm i t t e e i n2022.
K e y w o r d s:F u s a r i u mh e a db l i g h t;P o w d e r y m i l d e w;S t r i p e r u s t;W e a k-g l u t e nw h e a t;M a r k e r-a s s i s t e d s e l e c t i o n
小麦赤霉病㊁白粉病和条锈病是长江中下游麦区主要病害㊂由于气候变暖㊁雨水增多㊁播期推迟等影响，小麦赤霉病和白粉病重发年份增加，条锈病在长江中游地区常年较重，而化学防治易带来农药残留㊁环境污染等问题㊂随着中国对农作物生产减肥减药的要求，生产上对绿抗病小麦品种的需求日益迫切，选育多抗小麦品种是防治赤霉病㊁白粉病和条锈病最经济㊁环保的途径㊂
农业部2003年发布的‘优质专用小麦优势区域发展规划“明确了长江中下游麦区为中国唯一的弱筋小麦优势产业带㊂弱筋小麦是饼干㊁糕点和酿酒等的重要原料㊂当前，以扬麦13㊁扬麦15㊁宁麦13等为代表的弱筋小麦品种仍存在综合抗病性较弱，难以满足弱筋小麦产业绿有机化的发展趋势㊂
小麦-簇毛麦T6V S/6A L易位系92R137是中国重要的抗白粉病㊁条锈病资源，其簇毛麦6V S染体上携带抗白粉病基因P m21，是目前报道的抗性最强㊁抗谱最广的抗白粉病基因[1-3]㊂据不完全统计，利用该易位系育成的抗白粉病小麦品种约有40个，主要集中在西南麦区和长江中下游麦区[4]㊂由于P m2㊁P m4等早期利用的抗白粉病基因在长江中下游麦区不同程度地丧失抗性[5],P m21已成为当前该麦区白粉病抗性育种的重要基因资源㊂易位系92R137的1B染体上携带高抗条锈病基因Y r26(=Y r24)[6]，该基因在西北春麦区㊁西南麦区应用极为广泛，但由于毒性菌株V26的出现[7]，导致Y r26已
基本丧失抗性㊂幸运的是,V26不是当前长江中下游麦区条锈菌的优势菌株,Y r26育成品种仍能满足该麦区生产上对条锈病抗性的需求㊂
籽粒硬度是弱筋小麦最重要的指标之一，在遗传上主要由P i n a和P i n b基因控制，任一基因突变都导致胚乳质地变硬[8]㊂一般而言，中筋和强筋小麦均为硬质麦，而弱筋小麦为软质麦㊂王化敦等[9]研究发现，扬麦系列品种均为P i n a-D1a 野生型，软质麦与硬质麦的差异主要由P i n b-D1基因变异造成，硬质麦如扬麦158㊁扬麦16等均为P i n b-D1b突变型，弱筋小麦如扬麦13㊁扬麦15等均为P i n b-D1a野生型㊂
扬麦16是江苏里下河地区农业科学研究所育成的高产中筋小麦品种[10]，继承了扬麦158高产㊁适应性广(广适)和赤霉病抗性好(中抗)的优点，是过去10年间长江中下游麦区种植面积最大的中筋小麦品种，曾连续8年被列入农业部主导品种㊂为发挥扬麦16高产㊁广适的优势，同时利用易位系92R137的软质小麦特性及优异抗病性，本研究2007年以扬麦16为轮回亲本, 92R137为供体亲本，构建了B C1体，低世代借助分子标记对抗白粉病基因P m21㊁抗条锈病基因Y r26和硬度基因P i n b-D1a进行辅助选择，高世代结合赤霉病圃抗性评价及弱筋品质进行筛选，最终育成兼抗赤霉病㊁白粉病和条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38㊂本文对其选育过程进行了总结，以期为小麦高产优质多抗新品种选育提供参考㊂1材料与方法
1.1供试材料
扬麦16是由江苏里下河地区农业科学研究所育成的高产㊁广适中筋小麦新品种，中抗赤霉病，中感白粉病和条锈病㊂
92R137是由南京农业大学陈佩度教授育成的小麦-簇毛麦T6V S/6A L易位系，其簇毛麦6V S染体上携带抗白粉病基因P m21[1]，小麦1B染体上携带抗条锈病基因Y r26[6]，高抗白粉病和条锈病，高感赤霉病㊂
1.2研究方法
1.2.1杂交选育
于2007年秋季，在温室内以扬麦16为受体亲本㊁92R137为供体亲本进行杂交,2008年2月收获F1代种子并种植于温室大棚，开花后与扬麦16回交,5月底收获B C1F1种子，当年6月在云南昆明种植B C1F1体进行加代,10月底分单株收获B C1F2种子，当年11月按株行种植B C1F2
㊃804㊃麦类作物学报第42卷
体于扬州湾头试验基地选种圃,2009年春季选择农艺性状表现优异的株行并结合分子标记鉴定筛选P m 21㊁Y r 26和P i n b -D 1a 均纯合的阳性单株，于当年秋季种植在株行圃㊂2010-2013连续四年在优异株行选株并结合标记进行鉴定，直至农艺性状纯合,2013年夏收获B C 1F 6部分优异株系，经品质评
价后，推荐其中弱筋株系进入产量鉴定圃，次年筛选弱筋品质优异且保持白粉病和条锈病抗性的小区系，同时根据赤霉病㊁白粉病病圃鉴定和条锈病异地鉴定等结果，筛选出兼抗赤霉病㊁白粉病和条锈病的弱筋小麦新品系㊂1.2.2 分子标记鉴定
采用基于P m 21启动子序列开发的共显性功
能标记M B H 1[5]
检测抗白粉病基因P m 21
；采用W a n g 等[6
]开发的共显性标记W E
173检测抗条锈病基因Y r 26；采用与籽粒高硬度相关的P i n b -
D 1b 突变基因的S T S 标记[11]
检测硬度基因P i n b -D 1a ㊂标记引物序列见表1,
由上海捷瑞生物有限公司合成㊂
小麦叶片基因组D N A 的提取采用S h a r p
等[12
]的方法㊂P C R 反应体系为10μL ，包括10
n g 模板D
N A ，上㊁下游引物(10μm o l ㊃L -1)各0.2μL ,200μm o l ㊃L -1的d N T P s 溶液0.8μL ,
1mm o l ㊃L -1的M g C l 2溶液0.8μL ,T a q D N A 聚合酶(5U ㊃μL -1,T a K a R a 公司，日本)1U ,
10ˑ聚合酶专用B u f f e r 1μL ，用d d H 2O 补足至
10μL ㊂P C R 程序:94ħ预变性3m i n ;94ħ变性
30s ,58ħ退火45s ,72ħ延伸1m i n ,35个循环;
72ħ延伸10m i n ㊂采用8%(w /v
)的聚丙烯酰胺凝胶分离,A g N O 3溶液显检测P
C R 产物[13
]㊂表1 目标抗病基因检测标记引物序列
T a b l e 1 P r i m e r s e q u e n c e s o fm o l e c u l a rm a r k e r s a s s o c i a t e dw i t h t a r g
e t r e s i s t a n c e g e n e s 标记
M a r k e r 基因
G e n e
引物序列(5'-3'
)P r i m e r s e q
u e n c e (5'-3')退火温度
T m /ħM B H 1P m 21F :G C C A T T A T A G T C A A G A G T G C A C T A G C T G T
R :A G C T C C T C T C G T T C T C C A A T G C T 58W E 173Y r 26F :G G G A C A A G G G G A G T T G A A G C R :G A G A G T T C C A A G C A G A A C A C
58P i n b -D 1b
P i n b -D 1b
F :A T
G A A G A C C T T A T T C C T C C T A R :C T C A T G C T C A C A G C C G C T
58
1.2.3 抗病性鉴定
赤霉病抗性鉴定采用单花滴注法[14]
，于2019
-2020和2020-2021两年度在江苏里下河地区农业科学研究所试验基地赤霉病抗性鉴定圃进行㊂病原菌采用强致病力的赤霉菌混合菌株
(F 0301㊁F 0609和F 0980)
，
由江苏省农业科学院陈怀谷研究员提供㊂每个品系各取20个同日开花的麦穗，在顶部第5小穗注入10μL 分生孢子
悬浮液(5ˑ105
个㊃m L -1)
，日间弥雾保湿(每半小时弥雾5m i n )，接种后21d 调查发病小穗数，计算病小穗率㊂病小穗率=(病小穗数/总小穗数)ˑ100%㊂以高抗品种苏麦3号㊁高感品种安农8455和轮回亲本扬麦16作为对照㊂
白粉病抗性鉴定于2016-2017年度在江苏
里下河地区农业科学研究所试验基地玻璃温室内
进行[15]
，采用江苏里下河地区流行的白粉菌混合
菌种进行人工接种㊂分别以含有P m 21的育成品种扬麦18和高感白粉病品种扬麦9号为抗㊁感白粉病对照品种㊂待扬麦9号充分发病时，调查
体发病情况，叶片出现分生孢子堆的材料表现为感病(S )，无分生孢子堆的材料表现为抗病(R )
㊂条锈病鉴定采用自然发病鉴定法，于2016-
2017年度在湖北荆州适应性试验点进行，于2017
年5月上㊁中旬条锈病充分发病时调查病级㊂根据国家行业标准(N Y /T1443.1-2007)
中抗条锈病评价技术规范将反应型分为0~4级: 0 为免疫(I M )，不表现症状; 0; 为近免疫(N I M )，产生枯死斑点或失绿反应，但不产生夏孢子堆; 1 为抗病(R )，夏孢子堆很小且很少，周围有枯死反应; 2 为中抗(M R )，夏孢子堆小到中等，周围有枯死和失绿反应; 3 为中感(M S )，夏孢子堆大而多，周围组织无枯死反应，但有轻微失绿现象; 4
为感病(S )，夏孢子堆大而多，周围组织无枯死反应，失绿现象不明显㊂1.2.4 产量及品质鉴定
于2016-2017和2017-2018两年度,
参加长江中下游国家品种比较试验；于2018-2019和
2019-2020两年度,
参加国家区域试验，并调查㊃
904㊃第4期 赵仁慧等：分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病㊁白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38
有效穗数㊁穗粒数和千粒重；于2019-2020年度，同时参加国家生产试验㊂
小麦籽粒硬度㊁粗蛋白含量㊁湿面筋含量㊁面团稳定时间㊁S D S 沉淀值㊁吸水率㊁拉伸阻力㊁拉伸面积等关键品质指标由农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)和国家小麦改良中心
扬州分中心共同完成，检测参考张晓等[10]的研
究方法㊂
2 结果与分析
2.1 抗白粉病基因P m 21、抗条锈病基因Y r 26和
软质基因P i n b -D 1a 的分子标记检测结果利用P m 21基因共显性功能标记M B H 1对其亲本及B C 1F 2体进行分子标记检测，筛选目标基因纯合单株㊂结果显示,P m 21基因纯合单株表现出与供体亲本92R 137大小一致的条带，阴性单株具有与轮回亲本扬麦16大小一致的条带,
基因杂合单株表现出双亲的组合条带(图1A )㊂利用与Y r 26基因紧密连锁的共显性标记
W E 173对B C 1F 2体进行分子标记检测㊂结果
显示,Y r 26基因纯合单株具有与供体亲本
92R 137大小一致的条带,
阴性单株具有与轮回亲本扬麦16大小一致的条带，基因杂合单株表现出双亲的组合条带(图1B )
㊂利用硬度突变基因显性功能标记P i n b -D 1b
对B C 1F 2体进行基因鉴定，凡是出现P i n b -D 1b 基因特征条带的均为硬质麦,
不具有该条带的说明含有P i n b -D 1a 基因，为软质麦(图1C )㊂ 综合P m 21㊁Y r 26和P i n b -D 1b 基因的标记检
测结果，筛选携带P m 21㊁Y r 26纯合(
阳性)且P i n b -D 1b 软质基因型纯合(
阴性)的聚合单株，剔除株高过高㊁穗子过小㊁分蘖过少等农艺性状较差的单株㊂将聚合单株播种成株行，逐代筛选优异株行并结合分子标记验证，直至农艺性状纯合，育成新品种14-214，于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定，命名为扬麦38
㊂
M :D L 2000;A ：利用标记M B H 1的检测结果;B ：利用标记W E 173的检测结果;C ：利用标记P i n b -D 1b 的检测结果㊂M :D L 2000;1：扬麦16;2:92R 137;3~20：部分B C 1F 2单株㊂
M :D L 2000;A :A m p l i c o n s d e t e c t e dw i t h M B H 1m a r k e r ;B :A m p l i c o n sw i t hd e t e c t e db y W E 173m a r k e r ;C :A m p l i c o n s d e t e c t e db y
P i n b -D 1bm a r k e r .M :D L 2000;1:Y a n g m a i 16;2:92R 137;3-20:P a r t o f t h eB C 1F 2i
n d i v i d u a l p l a n t s .图1 部分B C 1F 2单株的检测结果
F i g
.1 D e t e c t i o n r e s u l t s o f p a r t o f t h eB C 1F 2i n d i v i d u a l p l a n t s 2.2 抗病性鉴定结果
对育成品种扬麦38分别进行白粉病㊁条锈病和赤霉病的抗性鉴定㊂白粉病抗性鉴定结果表明，扬麦38对白粉病表现为抗病，而轮回亲本扬麦16表现为感病(图2A )
㊂条锈病抗性鉴定结果表明，扬麦38对条锈病表现为近免疫(反应型 0; )，而轮回亲本扬麦16表现为感病(
反应型 4 )(图2B )㊂抗性鉴定结果与分子标记检测结果一致(图2C 和2D )㊂两年度赤霉病抗性鉴定结果表明，扬麦38对赤霉病的抗性显著高于轮回亲本扬麦16(图2E 和表2)，接近于抗病对照品种苏麦3号(表2
)㊂㊃014㊃麦 类 作 物 学 报 第42卷
A ：扬麦38和扬麦16的白粉菌接种鉴定表现;
B ：扬麦38和扬麦16的条锈病自然发病情况;
C ：标记M B H 1的P C R 扩增产物电泳结果;
D ：标记W
E 173的P C R 扩增产物电泳结果;E ：扬麦38和扬麦16的赤霉菌单花滴注接种表现㊂C 图和D 图中1~5为扬麦38,6~10为扬麦16㊂
A :I d e n t i f i c a t i o no fY a n g m a i 38a n dY a n g m a i 16t o p o w d e r y m i l d e w ;
B :I d e n t i f i c a t i o n o fY a n g m a i 38a n dY a n g m a i 16t o s t r i p e r u s t ;
C :E l e c t r o p h o r e s i s p a t t e r n s o fm a r k e rM B H 1;
D :
E l e c t r o p h o r e s i s p a t t e r n s o fm a r k e r sW E 173;E :
F u s a r i u mh e a db l i g
h t r e s i s t a n c e p h e n o -t y p e s o fY a n g m a i 38a n dY a n g m a i 16.1-5i n d i c a t eY a n g m a i 38a n d 6-10i n d i c a t eY a n g m a i 16i n f i g
u r e sCa n dD .图2 扬麦38和轮回亲本扬麦16对白粉病㊁
条锈病和赤霉病的抗性鉴定结果F i g .2 E v a l u a t i o no f p o w d e r y m i l d e w ,s t r i p e r u s t a n dF H Br e s i s t a n c e s o fY a n g m a i 38a n d t h e r e c u r r e n t p a r e n tY a n g
m a i 16表2 赤霉病抗性鉴定结果
T a b l e 2 E v a l u a t i o no f F u s a r i u mh e a db l i g
h t r e s i s t a n c e 品种C u l t i v a r
病小穗数
N o .o f d i s e a s e d s p i k e l e t s p e r s p
i k e 2019-2020
2020-2021
总小穗数
N o .o f t o t a l s p
i k e l e t s p e r s p
i k e 2019-20202020-2021病小穗率
P e r c e n t a g
e o
f d i s e a s e d s p
i k e l e t s /%2019-20202020-2021扬麦38Y a n g m a i 381.451.2921.3221.196.80a
6.09a
扬麦16Y a n g m a i 163.242.1419.7519.9416.41b 10.72b 苏麦3号S u m a i 31.13
0.65
22.1021.865.11a 2.95a 安农8455A n n o n g 8
45517.2618.0021.12
21.38
81.72c 84.21c 病小穗率一列数据后不同小写字母表示品种间差异显著(P <0.05)㊂D i f f e r e n t l o w e r -c a s e l e t t e r s f o l l o w i n g v a l u e sw i t h i n t h e c o l u m no f p e r c e n t a g eo f d i s e a s e ds p i k e l e t s i n d i c a t e s i g
n i f i c a n td i f f e r e n c e sa -m o n g c
u l t i v a r s a t 0.05l e v e l .㊃
114㊃第4期 赵仁慧等：分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病㊁白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议