我國小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒抗白粉病性遺傳分析

翟雯雯　段霞瑜　周益林　馬慧乾

摘要：我國地方品種是小麥白粉病抗性的重要來源之一，為了對地方品種抗源的利用奠定基礎，采用常規雜交方法，以感病品種chancellor分別與我國小麥抗病地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒進行正交和反交，獲得F₁、F₂代。根據白粉菌菌株的毒譜選用E09菌株對chancellor與小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的雜交后代進行苗期抗性鑒定和統計分析，選用E30菌株對chancellor與螞蚱麥的雜交后代進行苗期抗性鑒定和統計分析。結果表明4個品種在正、反交情況下均表現出由一對隱性基因控制的抗性，說明這4個地方品種屬于核遺傳，其抗性是由一對隱性基因控制的。

關鍵詞：小麥白粉病；地方品種；抗病性；遺傳分析

中圖分類號：S 435．1 21．46

小麥白粉病是由布氏白粉菌(Blumeria grami-nis f.sp.tritici Em.Marchal)引起的真菌性氣傳病害，在病害發生的一般年份可使小麥減產5％～19％，嚴重年份減產高達30％，是我國小麥生產最重要的真菌病害之一。白粉病得以蔓延的主要原因之，是我國自20世紀90年代以來，小麥對白粉病的抗性主要依靠來自黑麥的抗白粉病基因Pm8，大面積種植單一抗病基因的品種使我國小麥生產面臨嚴重的抗性危機，故品種抗病基因的多樣化是預防小麥白粉病的一項十分重要的措施。多年的研究表明我國小麥地方品種蘊含著豐富的抗病資源，加強對我國小麥地方品種抗白粉病基因資源的研究和利用，將拓寬小麥抗白粉病育種中抗源的選擇范圍。在已報道的小麥抗白粉病基因中，Pm5e、Pm24、mlxbd均來自于我國小麥地方品種，其中Pm24已經在我國育種中應用。研究還發現小麥地方品種游白蘭、紅卷芒、小白冬麥、白蚰蜒條、笨三月黃、螞蚱麥等一些珍貴的品種對小麥白粉病表現高抗或免疫，而且與已知的非中國地方品種的抗病基因不同。目前，前人已通過互交對游白蘭、紅卷芒和小白冬麥進行過等位性測定，但未進行與感病品種的雜交及測交鑒定，而對螞蚱麥未見有對其進行遺傳分析的報道。為了加強對這些品種的利用和為進行分子標記輔助選育奠定基礎，對這些地方品種進行了抗性遺傳分析。

1材料與方法

1．1供試材料

我國抗白粉病小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒由中國農業科學院作物科學研究所李立會研究員、李秀全副研究員提供；感病品種chancellor由中國農業科學院植物保護研究所白粉病組保存。

1．2菌種

鑒定采用的菌種E09、E30由中國農業科學院植物保護研究所白粉病組分離、純化、鑒定、保存。經過兩次挑單孢子堆進一步純化的菌株，在隔離的感病品種Chancellor上繁殖培養，繁殖好的新鮮小麥白粉菌用于接種鑒定，單株抗病分級指標參照盛寶欽的0～4級分級法。

1．3抗白粉病鑒定

供試材料分別在大田種植和溫室加代，獲得的F₁、F₂代種子浸種萌發后分別種植在65 cm×45 cm的塑料方盒中，并進行隔離培養，待幼苗長到1葉1心期時進行接種鑒定。其中F₁代種子萌動后先進行春化處理，鑒定完畢后又移栽至大田，收獲F₂代種子。

2結果與分析

2．1小麥地方品種螞蚱麥抗性遺傳分析

采用常規的雜交方法獲得Chancellor與螞蚱麥正反交的F₁、F₂代，接種E30進行苗期鑒定結果為，抗病親本螞蚱麥對E30小種表現抗病，侵染型為0～0；型，Chancellor表現為感病，侵染型為4型。根據雙親及其F₁、F₂代侵染型的級別及侵染型數目，將0～2型植株劃分為抗病類型，將3～4型劃分為感病類型。在以感病品種Chancellor為母本與螞蚱麥雜交的組合中，F₁代全部表現為感病，據此可以推斷螞蚱麥對E30的抗性可能是由隱性基因起主要控制作用；在對F₂的抗性鑒定中，F₂代分離群體共215株，有54株表現抗病，侵染型為0～2型，161株表現感病，侵染型為3～4型，經卡方測驗符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=0.001，p=0.95～0.995)。而螞蚱麥與Chancellor雜交的F₁代也表現為感病，其F₂代分離群體共獲得217株，其中53株表現抗病，164株表現感病，適合性卡方測驗表明正反交的抗感單株均符合1R：3S的分離比(表1)。根據上述分析，可以推測螞蚱麥對小麥白粉菌E30的抗性是受至少一對隱性基因控制的。

2．2小麥地方品種小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的抗性遺傳分析

采用常規的雜交方法獲得chancellor與小白冬麥、游白蘭、紅卷芒正反交的F₂、F₂代。對親本的抗病性鑒定表明，小白冬麥、游白蘭、紅卷芒對E09菌株表現為高抗(侵染型0／0；型)，Chancellor對E09菌株表現為感病(侵染型為4型)。根據雙親及其F₁、F₂代侵染型的級別及侵染型數目，將0～2型植株劃分為抗病類型，將3～4型劃分為感病類型。在以感病品種Chancellor為母本與小白冬麥、紅卷芒、游白蘭雜交的組合中，F₁代全部表現為感病，據此可以推斷這3個品種對小麥白粉菌E09的抗性可能是由隱性基因起主要控制作用。

Chancellor×小白冬麥F₂代分離群體共140株，有29株表現抗病侵染型為0～2型，111株表現感病，侵染型為3～4型，卡方測驗符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=1.15，p=0.25～0.50)，而小白冬麥與Chancellor反交的結果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測驗表明正反交的抗感單株也符合1R：3S的分離比(X²{1：3)=0.35，p=0.50～0.75)(表1)，結合ChancelIor與小白冬麥F₁代均為感病的鑒定結果，說明小白冬麥對小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對隱性基因控制的。

chancellor×游白蘭F₂代分離群體共98株，有31株表現抗病侵染型為0～2型，67株表現感病，侵染型為3～4型，卡方測驗符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}＝0.17，p=0.50～0.75)，而Chancellor

與游白蘭反交的結果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測驗表明正反交的抗感單株符合1R：3S的分離比(X²{1：3)=1.96，p=0.10～0.25)(表1)，結合Chancellor與游白蘭F₁代均為感病的鑒定結果說明游白蘭對小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對隱性基因控制的。

chancellor×紅卷芒F₂代分離群體共113株，有34株表現抗病侵染型為0～2型，79株表現感病，侵染型為3～4型，卡方測驗符合1R：3S的理論比例(X²{1：3}=1.30，p=0.25～0.50)，而chancel-lor與紅卷芒反交的結果也符合1R：3S的理論比例，適合性卡方測驗表明正反交的抗感單株符合1R：3S的分離比(X²{1：3}=2.28，p=0.10～0.25)(表1)，結合chancellor與紅卷芒F₁代均為感病的鑒定結果說明紅卷芒對小麥白粉菌E09的抗性是受至少一對隱性基因控制的。

3討論

本研究對我國4個小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒的抗性進行遺傳分析，采用常規的雜交方法獲得正反交的F₁、F₂代，通過卡方測驗結果表明，4個小麥地方品種的白粉病抗感分離比均符合1R：3S的比率，說明螞蚱麥對小麥白粉菌E30的抗性是由一對隱性基因控制的，小白冬麥、游白蘭、紅卷芒對小麥白粉菌E09的抗性也是由一對隱性基因控制的。

段霞瑜等曾將小白冬麥和游白蘭與含有Pm2基因的uIka／8cc的雜交F₂代進行苗期接種鑒定。由于Pm2基因是顯性遺傳的，其與感病親本雜交組合的F₂代抗感比例應該是3：1，而ulka／8cc與小白冬麥、游白蘭的雜交組合F₂代符合13：3的抗感比率，由于(3：1)(1：3)=13.3，因此推算出小白冬麥和游白蘭的抗性遺傳符合1：3的比例，即這兩個品種的白粉病抗性是由一對隱性基因控制的。本研究利用抗病品種小白冬麥和游白蘭與感病品種chancellor雜交獲得1：3的抗感比例，對此推斷進行了確認，即小白冬麥和游白蘭所攜帶的抗病基因是由一對隱性基因控制的，其中游白蘭攜帶有一對隱性抗白粉病基因的結果，與林志珊等的結果一致(未公開發表)。Huang等研究表明，復壯30和小白冬麥含有的抗白粉病基因是Pm5的等位基因，并將小白冬麥的抗白粉病基因初步命名為mlxbd，但游白蘭所含的抗病基因是否為Pm5的等位基因還不明確，故將該基因初步命名Pmyoubailan。因此，段霞瑜等的結果是對Huang等的結果的印證和補充，即小白冬麥、游白蘭、紅卷芒與復壯30是等位的，它們對小麥白粉病的抗性是由一對隱性基因控制的。而本研究則通過小白冬麥、游白蘭和紅卷芒與感病品種的雜交后代分析，從另一個側面對上述結果進行了驗證。

熊恩惠等對紅卷芒、螞蚱麥和小白冬麥進行的遺傳分析表明，這3個地方品種各含有1對顯性抗病基因，與本試驗結果并不一致。熊恩惠等雜交所采用的感病品種為蘇麥3號，而本試驗雜交所采用的感病品種為Chancellor，品種的不同，可能造成顯隱性的不同；本試驗獲得的F₁代鑒定結果均為4型，完全為感病親本類型，而熊恩惠等獲得的螞蚱麥與蘇麥3號F₁代雜交組合的抗病侵染型為1～2型，F₁代的侵染型高于螞蚱麥的侵染型(0～1型)，說明感病親本對F₁代有影響；本試驗所采用的E30菌株對Pm1、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3P、Pm3f、pm5、Pm7、Pm17、Pm24基因有毒性，而熊恩惠等接種采用的菌株則對Pm1、Pm3a、pm3b、Pm3c、Pm3f、Pm5、Pm7、Pm9基因有毒性，對于不同的毒性譜，其相應的抗性基因表現型是會有所不同的；此外，熊恩惠等苗期鑒定采用的是3葉期接種，而本試驗是在小麥的1葉1心期接種。由于不同抗病基因的表達時期可能不同，如Pm6的抗性就是在3葉期以后才能充分表達。因此，也存在螞蚱麥中有2個在不同時期表達的不同基因的可能性。

小白冬麥所含的抗病基因暫時被命名為mlx-bd，是Pm5的等位基因，Hsam等證明Pm5為一復等位基因位點，目前已經有Pm5a、Pm5b、pm5c、Pm5b和Pm5e等5個復等位基因，其代表品種分別為Hope，Ibis，K01andi，普通小麥1GV1～455和中國地方品種復壯30。研究表明小白冬麥、游白蘭、紅卷芒和復壯30所含的抗白粉病基因是等位的，但是否為同一個抗病基因還需要進一步的研究，現初步將游白蘭、紅卷芒、螞蚱麥所含有的抗病基因命名為Pmyoubailan、Pmhongjuanmang、Pmmazha。

自20世紀80年代鑒定出以上中國地方品種的抗性以來，這些地方品種基本上保持了穩定的抗性，為這些品種及其所攜帶的抗病基因在育種中的應用提供了良好的基礎。由于這些抗病基因均為小麥來源，對它們的利用與利用近緣植物相比，有其自身的優勢。因此本研究結果為螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒等4個小麥地方品種在小麥抗白粉病育種中的合理使用提供了依據。我國小麥地方品種十分豐富，了解和發現我國小麥地方品種的抗病資源，有助于豐富我國小麥抗白粉病的基因資源和抗病基因的基因組、抗性遺傳多樣性及其利用的研究，因而最終也更加有利于對小麥白粉病的防控策略的制定。