美国小麦种质资源IR35抗条锈性评价及遗传分析

骆惠生， 曹世勤， 黄 瑾， 贾秋珍， 张 勃， 冯 晶， 金社林＊

（1.甘肃省农业科学院植物保护研究所，兰州 730070；2.中国农业科学院植物保护研究所／植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193）

小麦条锈病由专性寄生菌条形柄锈菌（Pucciniastriiformisf.sp.tritici）引起，是发生于甘肃省及我国北方小麦生产上的最主要病害之一，种植抗病品种是防治该病最经济有效的措施［1］。研究发现，近年来随着大量抗病小麦新品种（系）的育成和推广，虽然使小麦的产量得到显著提高，但其遗传基础日趋狭窄［2－3］，具有相同或相似抗病品种（基因背景）在不同生态区的广泛种植，加快了条锈病菌定向选择和品种抗病性丧失的步伐，导致小麦条锈菌新的毒性小种及致病类型的不断出现，造成抗病品种抗病性的不断丧失，引致小麦条锈病近年来在甘肃省及全国局部地区频繁发生。特别是在条锈病常发易变区的甘肃陇南，该现象表现更为突出。进一步扩大优异小麦抗源材料的选择范围，将会增加甘肃陇南小麦品种遗传多样性，从而延缓条锈病菌变异速度，延长抗病品种使用年限，对有效指导抗病品种选育和合理布局，持续控制小麦条锈病发生流行具有重要作用。

国内在以外引材料为抗源进行小麦抗条锈病利用方面，取得了较好的成效。如20世纪70年代中期从国外引进的‘阿夫’、‘阿桑’、‘南大2419’、‘阿芙乐尔’、‘山前麦’、‘洛夫林10’、‘洛夫林13’等小麦品种先后在国内作为一线抗源材料或直接用作生产品种，曾一度较好地控制了甘肃陇南及中国小麦条锈病的发生流行［4］。1990－2010年甘肃省审定的34个冬小麦品种中，有18个品种中含有国外材料血缘［5］。

小麦种质资源材料‘IR35’是甘肃省农业科学院从美国引进的一个普通小麦品种。经2006－2011年连续多年在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州低温温室和甘谷试验站及临洮农业学校进行苗期、成株期抗病性鉴定和抗性变异监测，发现该品种对接种和自然诱发的条锈病均表现中度抗病（总体病情2－3／20／40，侵染型／严重度／普遍率），严重度、病叶率和终期病情指数均相对较低，且适应性和丰产性也表现较好，在育种上具有一定的利用价值。基于此，作者开展了该品种的抗条锈性特点及其遗传结构研究，以期为充实甘肃陇南抗病基因资源库和该品种的更好利用打下良好的工作基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

小麦种质资源材料‘IR35’由甘肃省农业科学院科研管理处樊廷录惠赠，来自美国。用于抗病性评价及苗期遗传分析的相关亲本及‘IR35’与‘铭贤169’组合各世代材料、条锈菌单孢菌系条中32号、33号来自甘肃省农业科学院植物保护研究所小麦病害课题组。

用于基因推导的30个已知抗条锈病基因载体品种‘Chinese 166’（Yr1）、‘Joss cambier’（Yr2）、‘Heines Kolben’（Yr2＋Yr6）、‘Heines Peko’（Yr2＋Yr6，＋ ）、‘Heines Ⅶ ’（Yr2 ＋Yr H7）、‘Vilmorin23’（Yr3＋Yr V23）、‘Nord Desprez’（Yr3，＋）、‘Cappelle Desprez’（Yr3a＋Yr4a＋Yr16，＋）、‘Hybrid46’（Yr4，＋）、‘T.speltaalbum’（Yr5）、‘Fielder’（Yr6＋Yr20）、‘Lee’（Yr7＋Yr22＋Yr23）、‘Reichersberg 42’（Yr7，＋）、‘Compair’（Yr8＋Yr19）、‘Clement’（Yr9＋YrCle）、‘Lovrin 13’（Yr9，＋）、‘Moro’（Yr10＋Yr Mor）、‘Mega’（Yr12）、‘Maris Huntsman’（Yr2＋Yr3a＋Yr4a＋Yr13）、‘Dippes Triumph’（Yr15）、‘VPM1’（Yr17）、‘K733’（Yr24）、‘Strubes Dickkopf’（Yr25＋YrSD）、‘Tp981’（Yr25）、‘Line R55’（Yr26）、‘Selkirk’（Yr27）、‘T.tauschiiW－219’（Yr28）、‘Carstens V’（Yr32）、‘Spaldings Prolific’（Yr－Sp P）、‘Suwon92／Omar’（YrSu）和26个不同毒性谱的国内外条锈菌单孢菌系2E26、3E10、3E22、7E158、32E200、34E30、34E40、36E8、40E47、41E233、43E159、44E169、45E25、45E169、45E185、45E191、45E221、64E12、99E22、107E58、108E41、109E125、113E80、167E62、175E191、239E188均来自中国农业科学院植物保护研究所麦类作物病害组［6］。

1.2 试验方法

1.2.1 抗病性鉴定及监测

为明确种质资源材料‘IR35’的抗病性，2006－2011年连续6年分别在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州低温温室进行苗期抗病性鉴定，在甘谷试验站和临洮农业学校进行成株期田间自然诱发鉴定。苗期、成株期详细鉴定方法参照参考文献［7］进行。

成株期抗病性监测在甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站和定西市临洮农业学校进行。在条锈病发生的高峰期（甘谷试验站5月下旬；临洮农校6月中旬），分别记载供试品种病情（侵染型、严重度和普遍率）。

1.2.2 抗病基因推导分析

2009年5－6月，在中国农业科学院植物保护研究所低温温室，将成套的抗条锈病已知基因品系和待测品种播于40 cm×20 cm×10 cm塑料盒内，在小麦生长的1叶期，采用扫抹法分别接种26个新鲜的供试菌系，置于10℃黑暗条件下保湿24 h，然后放在温室（昼15～18℃／夜10～14℃、光照时间10～12 h／d、光照强度90～144μmol／m2·s）潜育发病，接种后15～18 d，待感病对照品种‘铭贤169’充分发病后，分别调查记载所有供试材料的侵染型。比较已知基因、供试材料和病原物相互作用产生的侵染型，推导‘IR35’所含的抗条锈病基因。

1.2.3 抗性遗传分析

2010年3月，在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州低温温室，将供试组合各世代及亲本材料分别播于直径为10 cm塑料花盆中，每盆20粒。于1叶1心期用供试小种的单孢菌系采用抖孢子粉法接种。接种后15～18 d，待感病对照品种‘铭贤169’充分发病后分别记载发病级别。

病情级别记载采用全国统一的0～4级标准进行［8－9］。根据刘孝坤方法划分抗感类型［8］，为准确划分抗感病标准，在0、0；、1、2、3、4共6级的基础上，再增加2－和2＋两个侵染型级别。用实测值与期望值的比率χ2进行适合性检验。

2 结果与分析

2.1 抗病性鉴定及监测

由表1结果看出，苗期接种鉴定，‘IR35’对条中29号表现免疫，对条中33号、条中32号、条中31号、水11－4及混合菌均表现中度抗病，侵染型为2型。成株期在甘谷试验站和临洮农业学校，‘IR35’对自然诱发的条锈病也表现中度抗病，病情2－3／10～20／30～40（侵染型／严重度／普遍率），严重度、普遍率和终期病情指数均相对较低，具有较好的抗病特点。

2.2 苗期抗性基因推导

鉴定结果发现，‘IR35’除对供试菌系45E221和239E188表现感病外，对其余24个供试单孢菌系均表现抗病，与已知基因载体品种对供试菌系的抗感反应不一致，推测含有未知抗条锈病基因。

2.3 抗病性遗传分析

2.3.1 对条中32号抗病性遗传分析结果

苗期鉴定结果表明，‘铭贤169’高度感病，侵染型3～4型。‘IR35’表现中度抗病，侵染型1～2型。根据双亲及杂交后代侵染型级别及各级侵染型的数目，将0～2型划为抗病类型（R），2＋～4型划为感病类型（S）。在‘IR35’与‘铭贤169’组合中，12株 F1代全部表现抗病，侵染型1～2型。在100株F2代群体中，有76株抗病株，24株感病株，抗感分离比较好地符合3R：1S理论比，卡方测验值，表明‘IR35’对条中32号的抗病性由1对显性基因控制（表2）。

表2 ‘IR35’／‘铭贤169’组合各世代群体苗期对条中32号的抗病性分离结果Table 2 The resistance of seedling plants of wheat varieties‘IR35’，‘MX169’and their progenies to Puccinia striiformis physiological race CYR32

2.3.2 对条中33号抗病性遗传分析结果

苗期鉴定结果表明，‘铭贤169’高度感病，侵染型3～4型。‘IR35’表现中度抗病，侵染型1～2型。根据双亲及杂交后代侵染型级别及各级侵染型的数目，将0～2型划为抗病类型（R），2＋～4型 划为感病类型（S）。在‘IR35’与‘铭贤169’组合中，15株F1代均表现感病。在151株F2代群体中，有46株抗病株，105株感病株，抗感分离比较好地符合1R∶3S理论比，卡方测验值，表明‘IR35’对条中33号的抗病性由1对隐性基因控制（表3）。

3 讨论

多年、多点鉴定及监测结果发现，小麦种质资源材料‘IR35’在苗期对供试条锈菌系及混合菌表现中度抗病，成株期在自然发病的条件下也表现中度抗病，表明该品种具有较好的苗期抗条锈特性。同时田间调查发现，‘IR35’综合农艺性状优良，适应性较好，可在今后小麦抗条锈病育种中作为抗源材料加以利用，以进一步丰富甘肃陇南小麦生产品种及抗源材料的抗病基因类型，提高抗病基因多样性和抗病品种的丰富度，稳定条锈菌群体结构，降低新小种出现频率，持续控制小麦条锈病在甘肃陇南的发生 流行。

表3 ‘IR35’／‘铭贤169’组合各世代群体苗期对条中33号的抗病性分离结果Table 3 The resistance of seedling plants of wheat varieties‘IR35’，‘MX169’and their progenies to Puccinia striiformis physiological race CYR33

抗性基因推导分析发现，小麦种质资源材料‘IR35’含有未知抗条锈基因，遗传分析表明‘IR35’对条中32号和条中33号的抗病性均由1对抗条锈病基因控制，抗条中32号的基因为显性，抗条中33号的基因为隐性，至于2对基因是否为相同的抗条锈基因，有待于进一步研究。

［1］李振岐，曾士迈.中国小麦锈病［M］.北京：中国农业出版社，2002.

［2］Li Z F，Xia X C，Zhou X C，et al.Seedling and slow rusting resistances to stripe rust in Chinese common wheat［J］.Plant Disease，2006，90：1302－1312.

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［4］Yang W Y，Yen C，Yang J L，et al.Evaluation ofAegilops tauschiicross for resistance to physiological strains CYR30 and CYR31 of wheat stripe rust in China［J］.Genetic Resources and Evolution，1998，45：395－398.

［5］杜久元，李金昌，张耀辉.引进国外种质对甘肃陇南小麦生产和条锈病控制的作用［J］.中国种业，2011（8）：12－15.

［6］曹世勤，骆惠生，黄瑾，等.冬小麦品种陇鉴9821抗条锈遗传分析［J］.植物病理学报，2012，42（3）：274－280.

［7］金社林，王晓明，李继平，等.小麦品种（系）抗条锈性鉴定［J］.甘肃农业科技，1996（8）：33－35.

［8］刘孝坤.小麦抗源对条锈病的研究结果初报［J］.植物保护学报，1988，15（1）：33－39.

［9］何家泌.小麦抗锈性遗传与抗锈育种［J］.中国农业科学，1980，13（4）：53－64.