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小麦条锈病(Puccinia striiformis fsp.tritici)是世界性小麦病害,可导致受害小麦减产30%以上,甚至绝收。小麦条锈病在我国西南、华北麦区危害严重,四川麦区是小麦条锈病发病最重的地区之一,每年因条锈病流行造成小麦产量损失巨大。利用抗条锈病品种是控制该病害最安全、经济的有效途径,因此挖掘利用抗病新基因,开展抗病遗传基础研究是当前育种工作中面临的重要任务。
偏凸山羊草(Aegilops ventricosa,DDMvMv,2n=28)是一年生草本植物,起源于地中海西部沿岸地区,具有对小麦白粉病、锈病等高抗或免疫、耐盐、抗寒、蛋白质含量高等优良性状,是小麦遗传育种很好的种质资源。本研究以高抗条锈病的小麦一偏凸山羊草6Mv/6B代换系(Moisson6Mv/6B)为材料,对其含有的带条锈病抗性基因的偏凸山羊草6Mv染色体在四川小麦背景中的传递情况、与小麦一簇毛麦双端体附加系所具有的白粉病抗性的聚合以及对Moisson6Mv/6B进行电离辐射诱变筛选抗条锈病的小麦—偏凸山羊草易位系三个方面进行了研究。取得的主要研究结果如下:
1.Moisson6Mv/6B与高感条锈病的四川地区普通小麦品种绵阳26、绵阳93-124和SW3243的杂种F1与其普通小麦亲本分别作为父、母本回交,通过对其BC1和F2的结实率、根尖细胞有丝分裂中期染色体的观察以及对条锈病抗性的鉴定,发现含6Mv染色体的F1植株作母本时的回交结实率(83.10%)普遍高于含6Mv染色体的Fl植株作父本(48.61%),结实率与普通小麦基因型密切相关(χ2=34.15>>χ20.05=5.99(dr=2));6Mv染色体在三种四川小麦中通过雌、雄配子传递的传递方式与其传递率间没有显著相关性,其传递率与普通小麦基因型呈显著相关性(χ2=6.42>χ20.05=5.99(dr=2))。
2.Moisson6Mv/6B与高抗白粉病的小麦—簇毛麦双端体附加系Pana(2n=42+2t)正反杂交,希望在聚合两者抗性的同时观察不同受体背景下的抗性反应。对Moisson6Mv/6B和Pana正反杂交的结实率、杂交后代的农艺性状进行观察,并对杂交后代进行基因组荧光原位杂交(GISH)分析及条锈病和白粉病的抗性鉴定。结果表明Moisson6Mv/6B作母本时杂交结实率(80.56%)高于Pana作母本时(58.33%),结实率与杂交方式间紧密相关(χ2=4.96>χ20.05=3.84(dr=1));Moisson6Mv/6B和Pana杂交后代株高比最高亲本高约10cm,成熟期也较两亲本提前两个星期左右;正反杂交后代中具有偏凸山羊草6Mv染色体的植株具有条锈病抗性,具有簇毛麦端体的植株具有白粉病抗性,同时筛选到4株含有偏凸山羊草和簇毛麦遗传物质并对条锈病和白粉病兼抗的材料,证明来自偏凸山羊草6Mv染色体的条锈病抗性与来自簇毛麦端体的白粉病抗性已经聚合在一起,且没有产生相互抑制的作用,暗示通过这两个抗性基因的聚合是完全能获得兼抗条锈病和白粉病的小麦新种质。
3.对Moisson6Mv/6B在减数分裂时期的成株进行总剂量为6Gy、辐射频率为120rad/min的60Co-γ射线辐射,对辐射植株自交后代进行农艺性状及根尖细胞有丝分裂中期染色体形态观察和条锈病抗性鉴定。结果为辐射植株自交结实率为2.22%,根尖细胞有丝分裂中期的染色体存在明显碎片,辐射自交后代植株对条锈病具有成株期抗性。
小麦—偏凸山羊草6Mv/6B代换系对条锈病抗性稳定,是培育条锈病抗性品种的良好供体。本研究证明在四川小麦背景中要利用该品种抗性,在结实数满足需要时,可将其作父本,亦可作母本,但关键是要选择好一个优良的受体基因型:同时其条锈病抗性与来自簇毛麦的白粉病抗性没有相互抑制作用,可将两者抗性有效聚合用于小麦育种中。