长齿蔗茅品系‘云滇95-19’和‘云滇95-20’抗褐锈病的遗传分析

张荣跃 李文凤 黄应昆

摘要 甘蔗褐锈病是一种重要的世界性甘蔗病害，可造成巨大的经济损失。为明确甘蔗属长齿蔗茅‘云滇95-19和‘云滇95-20对甘蔗褐锈病的抗性遗传规律，采用自交方法分别获得‘云滇95-19和‘云滇95-20自交F1代，对亲本及其自交F1代进行了抗褐锈病基因Bru1的检测和褐锈病抗性鉴定。研究结果表明，‘云滇95-19和‘云滇95-20及其自交F1代均未检测到Bru1基因，两个自交F1代群体对褐锈病的抗性均出现了明显的3∶1的分离比，证实了‘云滇95-19和‘云滇95-20对甘蔗褐锈病的抗性均由一对新的显性基因控制。本研究为挖掘和利用长齿蔗茅抗褐锈病基因资源奠定了基础，对今后抗褐锈病品种的选育具有重要意义。

关键词 长齿蔗茅; 甘蔗褐锈病; 遗传分析; 抗病基因

中图分类号： S 432.1

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019412

Abstract Sugarcane brown rust is an important global disease， causing severe economic losses. In order to clarify the resistance inheritance of Saccharum longesetosum ‘Yundian 95-19 and ‘Yundian 95-20 to sugarcane brown rust， the self-bred F1 populations of ‘Yundian 95-19 and ‘Yundian 95-20 were obtained， respectively. The parents and their self-bred F1 individuals were used for detection of Bru1 gene and their resistance to sugarcane brown rust. The results showed that the Bru1 gene was not detected in the ‘Yundian 95-19 ‘Yundian 95-20 and their self-bred F1 individuals. The segregation ratio of resistance to sugarcane brown rust showed an obvious 3∶1 in two self-bred F1 populations. The results confirmed that the resistance of both ‘Yundian 95-19 and ‘Yundian 95-20 to sugarcane brown rust is controlled by a new pair of dominant gene， respectively. The above results laid a foundation for exploit and utilize the gene resources resistant to sugarcane brown rust， and it is of great significance for breeding resistant varieties in the future.

Key words Saccharum longesetosum; sugarcane brown rust; genetic analysis; resistance gene

甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌Puccinia melanocephala H.Sydow & P.Sydow引起的一种重要病害，在全世界甘蔗种植区普遍发生，造成巨大的经济损失[1-2]。1982年首次在中国大陆蔗区发现甘蔗褐锈病[3]。目前，甘蔗褐锈病在我国甘蔗主产区常发生流行，已成为中国蔗区发生最普遍，危害最严重的病害之一。该病害造成甘蔗种质退化、产量降低，严重影响着蔗糖产业的可持续发展[4]。

甘蔗褐锈病的发生流行与品种抗病性密切相关，大面积种植感病品种是病害流行的重要原因。生产上，大面积施药防治甘蔗褐锈病非常困难，且收效甚微。选育和种植抗病品种是防治甘蔗褐锈病最经济有效的措施。选育抗病品种最为关键的是抗病基因的发掘。目前，甘蔗抗褐锈病基因研究较为深入的是Bru1基因。Daugrois等[5]1996年在‘R570的自交群体上进行抗褐锈病鉴定，推测存在主效抗病基因Bru1。Asnaghi等[6]在‘R570另一自交群体上再次确认Bru1的存在，并把标记定位到距离目的基因两侧2.2 cM和1.9 cM。Lecunff等[7]开发出高分辨率的图谱，把标记定位到Bru1两侧0.28 cM和0.14 cM处。Bru1基因被证实对来自不同国家地区的褐锈病分离物具有广谱抗性[5]，现已开发出2对引物（R12H16和9O20-F4）用于Bru1的分子鉴定[8]。李文凤等[9-10]利用这两对引物对我国生产上的甘蔗品种、甘蔗主要育种亲本和甘蔗野生核心种质资源进行了抗锈病鉴定和Bru1的分子检测。

抗病种质资源的发掘利用是抗病育种的基础和关键，甘蔗野生資源是现代甘蔗育种中抗病基因的重要来源，挖掘野生抗病基因资源提供育种利用，拓宽甘蔗抗病遗传基础，对选育抗病品种具有重要意义。本研究利用高抗褐锈病的甘蔗近缘野生种长齿蔗茅Saccharum longesetosum（原名：滇蔗茅Erianthus rockii）‘云滇95-19和‘云滇95-20分别自交构建遗传群体，并利用褐锈病菌孢子接种后进行抗性鉴定和遗传分析，以明确其抗病基因的遗传规律，为建立抗病基因的分子标记和育种利用奠定基础。

由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病在世界范围内普遍发生并能造成感病品种产量的巨大损失[1-2]。虽然可以利用杀菌剂防治甘蔗褐锈病，但实践证明杀菌剂对褐锈病的防治效果有限[2]，所以防治该病最有效的措施是利用寄主的抗病性。先前，甘蔗对褐锈病的抗性通常被认为是数量遗传性状控制[21-22]。然而，Daugrois等[5]1996年报道了一个抗褐锈病的主效基因Bru1，这是在甘蔗中唯一确定的单基因。先前的研究表明该基因可抗来自不同地理区域的各种锈病病原分离物[23]。褐锈病抗病主效基因Bru1的发现代表了一个实质性的突破，目前已在甘蔗抗褐锈病评价中广泛使用[10-11，24]。虽然目前还未发现Bru1基因抗性衰退的报道，但仍存在着长期使用单一抗源导致其抗病性下降，发生抗病品种抗性丢失的危险，所以对新抗源的开发利用十分必要。本研究对长齿蔗茅开展了抗褐锈病基因研究，证实了‘云滇95-19和‘云滇95-20均存在一个抗褐锈病的主效基因。挖掘‘云滇95-19和‘云滇95-20中的抗病基因将有助于改变目前甘蔗抗锈育种中抗源单一的局面，对实现甘蔗品种抗病基因多样化和抗病基因合理布局具有重要意义。

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（责任编辑：杨明丽）