天水106份冬小麥品種（系）Yr18基因和1BL/1RS易位的分子檢測

王娜 劉鴻燕 周喜旺 張耀輝 岳維云 宋建榮 魏志平 安勤生 曹世勤

摘要：選用與Yr18基因和1BL/1RS易位系緊密連鎖的SCAR和STS標記，對天水106份供試冬小麥育成品種（系）Yr18基因、1BL/1RS易位系的分布情況進行分子檢測。結果表明，106份材料中，有2份材料檢測到Yr18基因，有55份材料檢測到1BL/1RS易位系，分別占被檢測材料的1.89%、51.89%。對目前流行條銹菌小種有良好抗性且表現慢銹性的Yr18基因在甘肅天水小麥育種中的利用率較低，而1BL/1RS易位系的利用率仍然較高。品系15-16H307和07-144-2-1-1-1同時檢測到1BL/1RS易位系和Yr18基因，建議在甘肅天水小麥抗條銹病育種中合理應用。

關鍵詞：冬小麥;Yr18基因;1BL/1RS易位系;分子檢測;天水

中圖分類號：S512.1? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）08-0027-06

Abstract：The distribution of Yr18 gene and 1BL/1RS translocation lines in 106 winter wheat cultivars （lines） in Tianshui were detected by using SCAR and STS markers closely linked to Yr18 gene and 1BL/1RS translocation line. The results showed that Yr18 gene was detected in 2 of 106 materials and 1BL/1RS translocation was detected in 55 materials， accounting for 1.89% and 51.89% of the tested materials respectively. The utilization rate of Yr18 gene with good resistance and slow rust resistance to the current epidemic stripe rust races in Tianshui wheat breeding in Gansu Province was low， while the utilization rate of 1BL/1RS translocation line was still high. The 1BL/1RS translocation line and Yr18 gene were detected in both strains 15-16H307 and 07-144-2-1-1 at the same time. It is suggested that they be reasonably applied in wheat stripe rust resistance breeding in Tianshui of Gansu Province.

Key words：Winter wheat;Yr18 gene;1BL/1RS translocation;Molecular detection;Tianshui

小麥條銹病是世界范圍內普遍發生的病害，嚴重危害小麥生產。天水市是小麥條銹病的核心疫源區，條銹菌既能越夏，也能越冬，形成條銹菌的周年侵染循環。小麥是天水重要的糧食作物，選育抗銹品種成為天水小麥育種的主要目標之一。因此，加強新抗源的發掘和應用，明確小麥生產品種及后備品種的抗條銹病基因，對避免單一抗源的大面積使用、減少條銹菌的選擇壓力具有重要意義。

近年來，慢銹基因的研究和利用越來越受關注。攜帶Lr34/Yr18的小麥品種表現為慢銹性，即通常苗期表現感病，成株期表現中到抗病，故又稱為成株抗性，具有持久抗性作用[1 ]。1BL/1RS易位系源于黑麥，具有良好的抗逆性、適應性和豐產性，在易位片段上帶有抗條銹、稈銹、葉銹和白粉病基因（Yr9、Sr31、Lr26和Pm8），曾在生產上發揮了積極作用[2 ]，但隨著新小種的產生，來自黑麥 1RS 上的一些抗病基因相繼喪失了抗性功能[3 ]。同時，1BL/1RS 易位導致小麥面團粘性增大和面筋強度減弱，引起加工品質顯著變劣[4 ]。隨著分子標記技術的發展，對于持久抗病基因Yr18和1BL/1RS易位系都有緊密連鎖的標記被報道，許多學者利用連鎖的標記對不同類型的材料進行了分子檢測[5 - 7 ]。我們利用Yr18基因、1BL/1RS易位系的特異分子標記，對106份小麥品種（系）進行檢測，旨在明確Yr18基因和1BL/1RS易位系在供試材料中的分布情況，為甘肅天水冬小麥抗條銹和品質育種提供依據。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

供試的106份冬小麥品種（系）均由天水市農業科學研究所甘谷試驗站和中梁試驗站提供（表1）。

1.2? ?試驗方法

1.2.1? ? 田間抗病性鑒定? ? 于2016 — 2018年在天水市農業科學研究所中梁試驗站進行。該區為小麥條銹病常發區，病菌能獨立完成周年循環。每份材料種植2行，行長100 cm，行距33 cm，每隔20份材料種植2行感病對照品種晉麥47，在試驗地四周分別種植2行晉麥47作為誘發行。于條銹病發病盛期調查發病情況，按0、0;、1、2、3、4共六級標準記載反應型[8 ]。

1.2.2? ? 小麥基因組的提取與分子檢測? ? 采用CTAB法提取小麥基因組DNA[9 ]。用Yr18基因和1BL/1R易位系的分子標記對供試的106份材料進行PCR擴增（表2）[10 - 12 ]。反應體系為10 μL：模板DNA（50 ng/μL）1 μL，上下游引物各1 μL，預混酶5 μL。ddH2O? 2 μL;Yr18的PCR循環程序：95 ℃預變性5 min;95 ℃變性30 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸50 s，共35個循環;72 ℃延伸7 min。1BL/1R易位系的PCR循環程序：94 ℃預變性3 min;94 ℃變性1 min，60 ℃退火1 min，72 ℃延伸1.5 min，共35 個循環;72 ℃延伸10 min。擴增產物采用2%瓊脂糖凝膠進行電泳，緩沖液為1×TAE。電泳結果用凝膠成像系統進行拍照保存。

2? ?結果與分析

2.1? ?田間抗病性鑒定

通過表3可以看出，106份供試材料中有105份材料連續2個生長季在條銹病發病盛期均表現中抗以上，占供試材料總數的99.10%，這些材料的田間抗病性比較好。僅有1份材料表現感病，占供試材料的0.90%。

2.2? ?Yr18基因的分子檢測

從表3、圖1可以看出，利用csLv34標記擴增可獲得2種片段，凡含有Lr34/Yr18基因的材料均能擴增出150 bp的片段，不含Lr34/Yr18基因的材料均能擴增出229 bp的片段。研究結果顯示，106份材料中，僅有07-144-2-1-1-1和15-16H307 兩份材料能擴增出150 bp的片段，說明這2份材料可能攜帶Lr34/Yr18基因，占被檢測材料的1.89%。其余材料均不攜帶Lr34/Yr18基因。

2.3? ?1BL/1RS易位系的分子檢測

1BL/1RS易位系的SCAR引物AF1/AF4能擴增出1.5 kb的抗性標記帶。從表3、圖2看出，應用引物AF1/AF4對106份材料進行檢測，中梁14號、中梁26號、13288- 3-2等55份材料能擴增出1.5 kb的特征帶，推測這些材料可能攜帶1BL/1RS易位片段，占被檢測材料的51.89%;其余材料未檢測到 1.5 kb 的條帶，推測這些材料可能不攜帶 1BL/1RS易位片段。

3? ?小結與討論

利用與Yr18基因和1BL/1RS易位系連鎖的分子標記對106份供試冬小麥材料進行分子檢測，從檢測結果看，攜帶Yr18 基因的品系2份，分別為15-16H307、07-144- 2-1-1-1，占被檢測材料的1.89%，說明Yr18 基因在甘肅天水育成品系中的分布頻率很低，應加強對持久抗病基因Yr18的利用。攜帶1BL/1RS易位的材料有55份，占被檢測材料的51.89%，表明1BL/1RS易位系在育成品種（系）中的分布頻率相對較高，育種中應謹慎使用。品系15-16H307和07-144-2-1-1-1 同時攜帶 1BL/1RS易位系和Yr18基因，建議在小麥育種中合理利用。

隨著新小種的出現，攜帶1BL/1RS易位系材料的抗病性已逐漸喪失[13 ]。本研究供試材料中有55份材料攜帶1BL/1RS易位系，其中有54份材料在條銹病發病盛期對條銹病表現抗病，初步推斷這些材料中可能含有新的抗病基因，有待進一步研究。

Singh等[14 ]研究表明，當Yr18和2個具有加性效應的微效基因結合在一起時能產生較高水平的抗性且能持久。甘肅天水屬自然發病圃，含有已知和未知流行小種，存在豐富的條銹菌毒性類型。因此，今后應加大 Lr34/Yr18等慢銹性基因的利用，聚合慢病性基因和垂直抗性基因，有針對性地培育持久抗病品種，不斷加快小麥育種進程。

參考文獻：

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（本文責編：陳? ? 偉）