1293份小麥品種（系）1RS／1BL易位和抗條銹病基因Yr41的分子檢測

宮文萍，韓冉，任天恒，王燦國，楊在東，閆美，羅培高，劉愛峰，李豪圣，劉成，劉建軍

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所／農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮北部小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實驗室／小麥玉米國家工程實驗室，山東濟(jì)南 250100；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川成都 611130；3.山東魯研農(nóng)業(yè)良種有限公司，山東濟(jì)南 250100）

小麥?zhǔn)鞘澜缟?5%～40%人口的主食［1］，中國是全球最大的小麥消費(fèi)國。由條形柄銹菌（Puccinia striiformis f.sp.tritici）引起的條銹病具有流行性強(qiáng)、范圍廣和危害大等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)，一般導(dǎo)致0.5%～1.0%的產(chǎn)量損失，大流行可導(dǎo)致5%～25%的產(chǎn)量損失［2］。目前，小麥條銹病的防治主要靠噴施農(nóng)藥或種植抗病品種兩種方法。然而，農(nóng)藥的使用不僅增加成本而且污染環(huán)境［3］。因此，明確小麥主栽和后備品種的抗條銹病基因，選育和推廣抗病小麥品種是最為有效、綠色環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的方法［4］。

小麥-黑麥1RS／1BL易位系及其衍生品系抗多種小麥病害，在小麥育種中發(fā)揮了重要作用［5］。隨著矮孟牛、周 8425B和石 4185等含1RS／1BL易位系種質(zhì)資源的創(chuàng)制和大量利用、黑麥1RS染色體上的Yr9和Pm8等基因逐漸喪失抗性以及時間的推移，該易位系在中國小麥中的攜帶比例經(jīng)歷了如同拋物線一般不斷上升和緩慢下降的趨勢［5-10］，最高時曾達(dá)到70%［5，9，10］。1RS／1BL易位系被大量使用的原因不僅是因為它的抗性好，還因為其具有較好的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性。然而，黑麥1RS染色體上含有黑麥堿基因，對小麥品質(zhì)具有負(fù)效應(yīng)［11］。因此，了解更多小麥品種（系）中1RS／1BL的分布情況，對小麥高產(chǎn)、抗病及品質(zhì)育種都有重要意義。

分子標(biāo)記輔助育種是小麥抗病育種的重要手段［12］。曹世勤［13］、楊文雄［14］和王欣［15］等分別利用分子標(biāo)記對我國小麥品種（系）是否含1BL／1RS易位系及其所含的抗條銹基因進(jìn)行分析，證實了其重要應(yīng)用價值。以川農(nóng)19為載體的抗條銹病基因Yr41是一個定位在小麥2BS染色體上的顯性抗病新基因［16，17］，已連續(xù)為我國小麥育種提供抗性20年，以其為抗源培育的小麥新品種在西南麥區(qū)大面積推廣應(yīng)用，做出了突出貢獻(xiàn)。張紫晉［18］采用比較基因組分析和BSA-RNA-Seq方法開發(fā)分子標(biāo)記，繪制了Yr41基因的精細(xì)連鎖遺傳圖。但目前Yr41在我國小麥品種（系）中的分布情況卻鮮有報道。本研究利用1RS／1BL易位系和Yr41基因特異分子標(biāo)記分別對1 293份小麥品種（系）進(jìn)行了檢測，以明確二者在我國小麥中的分布情況，為育種親本的選配提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試1 293份不同小麥品種（系）中，502份由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物研究所小麥遺傳育種室收集，108份由德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉鵬研究員提供，21份由電子科技大學(xué)楊足君教授提供，42份和32份分別由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊恩年研究員和李俊研究員提供，17份由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)寧順宗教授提供，9份由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院吳紀(jì)忠研究員提供，15份由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張守忠教授提供，68份由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)閆紅飛教授提供，220、79份和39份分別由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭軍研究員、閆金龍研究員和李欣研究員提供，132份由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院王永霞研究員提供，9份由西北農(nóng)林科技大學(xué)胡銀崗教授提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 DNA提取 供試材料基因組總DNA提取參照文獻(xiàn)［8］進(jìn)行。

相比對照，引物BE446068可以在含Yr41的材料中擴(kuò)增出約250 bp的多態(tài)性條帶［11］。本研究利用BE446068對供試材料進(jìn)行擴(kuò)增，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淮麥40、漯抗1號和山農(nóng)711等64份材料能擴(kuò)增出長度約為250 bp的Yr41共分離分子標(biāo)記，因此，這64份材料含有Yr41。部分材料的擴(kuò)增結(jié)果如圖2所示。

篩選出的這542份材料主要分布于河南、河北和山東等14個省市。其中來自于安徽、北京、甘肅、河南、河北、黑龍江、湖北、江蘇、山東、山西、陜西、四川、天津和重慶的材料數(shù)分別為7、47、11、152、119、2、1、19、102、52、7、20、2份和1份，分別占篩選出542份材料的1.29%、8.67%、2.03%、28.04%、21.96%、0.37%、0.18%、3.51%、18.82%、9.59%、1.29%、3.69%、0.37%和 0.18%。

能擴(kuò)增出Yr41共分離分子標(biāo)記的這64份材料來自于安徽、河南和山東等9個省市（表1），其中，來自于安徽、北京、甘肅、河北、河南、山東、山西、四川和重慶的材料數(shù)分別為 3、4、4、2、20、9、7、13份和2份，分別占被檢測出64份材料的4.69%、6.25%、6.25%、3.13%、31.25%、14.06%、10.94%、20.31%和 3.13%。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥-黑麥1RS／1BL易位的分子檢測

相比對照，ω-sec-p3／ω-sec-p4可以在含小麥-黑麥1RS／1BL易位系的材料中擴(kuò)增出一條長度約為720 bp的特異條帶［17］。利用該引物對1 293份供試材料進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藁優(yōu)139、邯3475和農(nóng)大3636等542份材料能擴(kuò)增出長度約為720 bp的特異條帶，即這542份材料含有1RS／1BL易位系，占參試材料的41.92%。部分材料的擴(kuò)增結(jié)果如圖1所示。

PCR反應(yīng)體系為15μL，含2×Taq Mix（北京全式金生物技術(shù)有限公司）7μL，上下游引物各1 μL，模 板 DNA 2 μL，ddH2O 4 μL。 引 物BE446068的PCR擴(kuò)增程序：94℃預(yù)變性3 min；94℃變性 45 s，56℃退火 30 s，72℃延伸 90 s，35個循環(huán)；最后72℃延伸5 min。引物ω-sec-p3／ω-sec-p4的PCR擴(kuò)增程序：94℃預(yù)變性3 min；94℃變性 45 s，60℃退火 1 min，72℃延伸 90 s，35個循環(huán)；最后72℃延伸7 min。PCR產(chǎn)物在2%的瓊脂糖凝膠中電泳，電泳后凝膠用Bio-Rad Gel Doc紫外凝膠成像儀掃描照相。

圖1 部分供試小麥品種（系）1RS／1BL易位的分子檢測

2.2 抗條銹病基因Yr41的分子檢測

1.2.2 PCR擴(kuò)增及電泳 利用文獻(xiàn)報道的與Yr41共分離分子標(biāo)記 BE446068［18］和 1RS／1BL易位系特異分子標(biāo)記ω-sec-p3／ω-sec-p4［19］分別對供試材料進(jìn)行檢測，其中，兩對特異引物序列（5′→3′）分別為：BE446068-F：ATGGCTTGGTTTCCCTTTTT，BE446068-R：TATCAAGCTCGCTCGGCTAA，ω-sec-p3／ω-sec-p4-F：CCTTCCTCATCTTTGTCCTC，ω-sec-p3／ω-secp4-R：GCTCTGGTCTCTGGGGTTGT。

為了化解產(chǎn)能過剩，研究產(chǎn)能過剩及其影響因素，需要準(zhǔn)確地測度產(chǎn)能過剩，對產(chǎn)能過剩現(xiàn)狀進(jìn)行準(zhǔn)確地把握。為了分析產(chǎn)能過剩的形成原因，得出影響產(chǎn)能過剩的因素，本文對產(chǎn)能過剩測度方法、產(chǎn)能過剩產(chǎn)生原因兩個方面的文獻(xiàn)進(jìn)行了研究梳理。

表1 能擴(kuò)增出Yr41基因特異分子標(biāo)記的材料

圖2 部分供試小麥品種（系）Yr41基因的分子檢測

3 討論與結(jié)論

因為數(shù)據(jù)實現(xiàn)互聯(lián)互通，醫(yī)生在診間就可以給患者進(jìn)行部分項目的預(yù)約，患者繳費(fèi)確認(rèn)后按時檢查即可，不用在門診結(jié)束后繞道門診三樓中心預(yù)約。

小麥-黑麥1BL／1RS易位系具有豐產(chǎn)和抗病等特性，在小麥育種中廣泛應(yīng)用。據(jù)報道，20世紀(jì)80年代，我國主栽小麥品種近40%含有該易位系［5］；20世紀(jì)90年代，我國有70%左右的小麥品種含有該易位系［9，10］；到 21世紀(jì)初，該易位系在中國小麥中的比例下降到 45%左右［6，11，20］。然而當(dāng)前，該易位系在我國小麥中的比例情況尚未可知。基于此，本試驗利用分子標(biāo)記對來自全國各地的1 293份小麥品種（系）進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)攜帶該易位系的材料有542份，占參試材料的41.92%，表明1BL／1RS易位系在育成品種（系）中分布頻率仍然較高，尤其是河南、河北和山東三個小麥主產(chǎn)區(qū)。近期的研究發(fā)現(xiàn)，在黑麥Yr9等抗病基因抗性喪失的情況下，不同黑麥來源的1BL／1RS易位系因含有不同的抗病等位基因，對小麥條銹病還具有良好抗性［21，22］。因此，在今后育種中，育種者們應(yīng)先摸清所用1BL／1RS易位系的主要特點(diǎn)再使用。然而，對少數(shù)幾個含該易位系的抗病骨干種質(zhì)的使用比例過高將造成小麥同質(zhì)化嚴(yán)重，在新致病小種爆發(fā)下可能對小麥生產(chǎn)造成重大損失［23］。

1BL／1RS易位系上含有黑麥堿基因?qū)π←溒焚|(zhì)具有負(fù)效應(yīng)，加上被替換的1BS上編碼低分子谷蛋白亞基基因的丟失，絕大多數(shù)1BL／1RS品種的面團(tuán)彈性等品質(zhì)指標(biāo)都較差［5，11］。王曉軍等［7］對黃淮麥區(qū)211份小麥品種（系）進(jìn)行1BL／1RS易位檢測，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥鄭麥9023、周優(yōu)102和濟(jì)南17等品種均不含該易位系。周陽等［5］對我國的179份小麥品種進(jìn)行1BL／1RS易位檢測，發(fā)現(xiàn)絕大部分優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種都不含1BL／1RS易位系，少數(shù)表現(xiàn)為中筋，極個別品種表現(xiàn)為強(qiáng)筋。本研究發(fā)現(xiàn)，除周麥24、藁優(yōu)5766和徐麥1108三份優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋材料含1BL／1RS易位系，其余優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥均不含1BL／1RS易位系，這與上述研究的結(jié)論類似。本研究發(fā)現(xiàn)的這3份含1BL／1RS易位系的優(yōu)質(zhì)品種（系）可以作為特殊資源用于小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種以及1BL／1RS小麥品種品質(zhì)調(diào)控機(jī)理研究。

NASICON 型固體電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)通式：Na1+xZr2Si2-xPxO12(0≤x≤3)，Yue等[46]提出通過Si取代p，同時在此引入Na以使NASICON型固體電解質(zhì)材料達(dá)到平衡。當(dāng)x=2時，電導(dǎo)率達(dá)到最優(yōu)值，從而比較純的NASICON的室溫離子電導(dǎo)率約為 67 mS·m-1，除了具有較高的離子電導(dǎo)率之外，NASICON型固體電解質(zhì)具有較低的熱膨脹性。

2.形象診斷式教學(xué)。形象診斷式教學(xué)是指在教學(xué)過程中，對著裝、儀容、表情、體態(tài)、舉止等內(nèi)容學(xué)習(xí)后，教師現(xiàn)場組織形象診斷活動，包括自我診斷、相互診斷、集體診斷。其中相互診斷、集體診斷后，教師要對學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評，通過學(xué)生對所學(xué)禮儀規(guī)范的掌握，進(jìn)行診查判斷。最終達(dá)到學(xué)生對警察禮儀理論知識的掌握。這種方法適合在一個完整章節(jié)完成之后進(jìn)行。

Luo等［17］利用F2抗感分離群體對川農(nóng)19的條銹抗性進(jìn)行遺傳分析，發(fā)現(xiàn)其抗性受一對位于2BS染色體上的被暫命名的顯性基因YrCN19控制。其后，又利用系譜追蹤、單菌系接種抗性鑒定和等位性測試等方法，研究了YrCN19與2BS上已報道的抗條銹病基因Yr27、Yr31、YrSp和YrV23的關(guān)系，認(rèn)為YrCN19與上述已知基因不同，是一個新的基因座，被國際小麥基因命名委員會命名為Yr41［16］，這是第一個由中國學(xué)者從自主培育品種中獨(dú)立發(fā)現(xiàn)并被正式命名的小麥抗條銹病基因。利用該基因培育的川農(nóng)19、川農(nóng)26和川農(nóng)27等抗條銹小麥新品種在西南麥區(qū)推廣面積近467萬公頃。然而當(dāng)前，該基因在我國小麥中的分布情況仍不清楚，限制了其在不同麥區(qū)的開發(fā)利用。本研究利用分子標(biāo)記對供試1 293份小麥品種（系）進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)有64份材料含有該基因，僅占參試材料的4.95%，表明Yr41基因在目前我國育成的小麥品種（系）中的分布頻率很低，下一步應(yīng)加強(qiáng)對該基因的利用。