黄淮麦区小麦抗赤霉病鉴定与分子聚合育种

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:slrjlc2009
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小麦赤霉病属气流传播的高温高湿病害,致病菌主要有禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)、亚细亚镰刀菌(Fusarium asiatica)等镰刀菌属真菌,不仅对小麦产量和品质造成严重影响,而且籽粒中的真菌毒素严重威胁着人、畜健康。近年来,随着气候变暖、秸秆还田等原因,我国小麦赤霉病流行区域不断扩大,特别是黄淮麦区病害日趋加重。黄淮麦区南部是我国最主要的小麦产区,该区的小麦产量和品质对国家粮食安全有举足轻重的影响。培育和利用抗病品种是控制小麦赤霉病最简便、有效、环保的途径,然而黄淮麦区推广的小麦品种大多感赤霉病,受抗性鉴定繁琐、优异抗源及高效分子标记缺乏等因素的影响,黄淮麦区小麦抗赤霉病育种进展相对缓慢。本研究立足黄淮麦区,对小麦赤霉病抗性鉴定方法进行优化,并对104份收集及创育的抗赤霉病种质资源进行抗性鉴定,分析6个主要抗赤霉病基因(Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5、Fhb7、Qfh.wh1)对小麦赤霉病抗性的影响,同时,建立了小麦赤霉病抗病基因检测的多重PCR体系,并对室内小麦赤霉病抗性苗期鉴定方法进行探索。主要研究内容及结果如下:1.黄淮麦区小麦赤霉病抗性鉴定条件优化:选用抗、感小麦品种各2个进行单花滴注赤霉病抗性鉴定,分析了不同保湿时间对抗性鉴定结果的影响。结果显示:套袋1~7 d处理均引起赤霉病菌侵染,病情严重度随着套袋时间的延长而显著增加,在套袋4 d至7 d处理下,同一抗、感品种的严重度间无显著差异;且感病品种4~7 d的严重度显著高于1~3 d处理(P<0.05),抗性评价也与1~3 d不同,这表明进行赤霉病抗性鉴定时,黄淮麦区以套袋保湿4 d处理为宜。2.优异抗赤霉病种质资源鉴定:采用优化的单花滴注接菌鉴定方法,分别以河南和江苏省的赤霉病优势毒力病原菌种为致病菌、对国内外104份小麦种质进行连续3年的抗性鉴定,并调查其株高、穗数、千粒重等主要农艺性状。结果表明:供试种质的赤霉病抗性存在明显差异。3年中,对河南和江苏菌种均表现抗病种质的分别有19(18.3%)和12(11.5%)份,感病的种质分别有85(81.7%)和92(88.5%)份;其中,苏麦3号、望水白、徐麦021、豫农903、豫农901等12份种质对两种致病菌、连续3年的鉴定结果均为抗病。3.抗赤霉病基因多重PCR检测体系建立:选用21份已知基因型的小麦种质6个抗赤霉病基因进行多重PCR体系构建,经条件优化,2个(Fhb2+Fhb5)或3个(Fhb1+Fhb7+Qfh.wh1)抗病基因可以通过一次多重PCR完成,6个抗赤霉病基因的检测通过3个PCR反应就能完成,将检测效率提高了50%。4.采用本研究建立的多重PCR体系,利用抗赤霉病基因紧密连锁的分子标记对其进行基因型分析,并分析不同基因型组成对赤霉病抗性的影响。结果表明:(1)供试种质中仅携带1个抗病基因Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5、Fhb7与Qfh.wh1的分别有4、4、4、8、1和6份,以携带Fhb1与Qfh.wh1的平均严重度较低(分别为2.2与2.8),而携带Fhb2与Fhb7的较高(均为3.6);携带2个抗病基因Fhb1+Fhb4、Fhb1+Fhb7、Fhb2+Fhb5、Fhb2+Fhb7和Fhb4+Fhb5的种质数分别有1、1、2、3和2份,其中Fhb1+Fhb4基因型的严重度最低(2.2)、鉴定结果为中抗,Fhb1+Fhb7的严重度较低(3.0)、鉴定结果年度间不一致,Fhb4+Fhb5基因型的严重度最高(3.6),鉴定结果中感及以上;携带3个或4个抗病基因的5份种质(望水白、苏麦3号、宁10161、生选6号与生选5号)的严重度均低于2.5、鉴定结果为中抗及以上,其中望水白携带4个抗病基因(Fhb1+Fhb2+Fhb4+Fhb5)。从供试种质的结果分析,Fhb1与Qfh.wh1基因的赤霉病抗性效应较好,其单独存在或与其它基因聚合的材料中均表现较好抗病性。5、建立了小麦赤霉病抗性室内快速鉴定技术,选用16份2018~2020年连续3年单花滴注鉴定结果稳定的种质,其中抗(R)、中抗(MR)、中感(MS)、感(S)各4份进行小麦赤霉病抗性室内快速鉴定技术探索,研究结果显示:(1)苗期接种造成的茎基腐病情指数与成株期赤霉病病小穗率抗性存在一定的正相关(r=0.627~0.723),通过室内苗期接种造成的茎基腐病情指数的快速鉴定,为预测赤霉病抗性奠定了良好的基础。本研究首先对黄淮麦区小麦赤霉病抗性鉴定方法进行优化,然后采用优化的方法,连续3年进行104份小麦种质的抗性接种鉴定并进行6个主要抗赤霉病基因的分子检测,建立了6个抗赤霉病基因的多重PCR检测体系,将分子检测效率提高了50%,利用高效的分子检测方法明确不同基因型对赤霉病抗性的影响。另外,通过室内苗期接种造成的茎基腐病情指数的抗性进而预测赤霉病抗性的方法进行了探索。研究结果为小麦赤霉病遗传育种提供了优异的抗病种质与抗病基因聚合信息,并为分子标记辅助选择提供高效的检测方法,以及通过苗期接种造成的茎基腐病情指数快速预测赤霉病抗性提供了重要技术方法,对推进我国的小麦抗赤霉病遗传育种进程具有重要的作用。
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