【摘 要】
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小麦是世界重要的粮食作物之一,全球小麦生产安全长期以来受到各种真菌病害的威胁。茎基腐病(Crown rot,CR)和赤霉病(Fusarium head blight,FHB)均是由多种镰刀菌(Fusarium spp.)引起的小麦真菌病害,不仅会造成小麦产量的损失,还会使小麦品质下降。近年来,CR和FHB在我国小麦主产区发生比较普遍,且有逐年加重的趋势,严重威胁我国小麦生产安全。推广种植抗病品种是
【基金项目】
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陕西省重点研发计划(2021ZDLNY01-01); 陕西省自然科学基础研究计划项目(编号:2017ZDJC-10);
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小麦是世界重要的粮食作物之一,全球小麦生产安全长期以来受到各种真菌病害的威胁。茎基腐病(Crown rot,CR)和赤霉病(Fusarium head blight,FHB)均是由多种镰刀菌(Fusarium spp.)引起的小麦真菌病害,不仅会造成小麦产量的损失,还会使小麦品质下降。近年来,CR和FHB在我国小麦主产区发生比较普遍,且有逐年加重的趋势,严重威胁我国小麦生产安全。推广种植抗病品种是控制小麦病害流行最经济有效的途径。优良抗源及抗病基因是抗病品种选育的基础,然而,由于小麦对CR和FHB的抗性属于遗传基础复杂的数量性状,易受环境影响,因而在抗源及抗性基因的鉴选和利用上存在一定的困难。目前还未发现对CR和FHB免疫的小麦品种或种质,国内外可被育种利用的抗源及抗性基因极为缺乏,急需对更多的小麦种质资源进行抗性鉴定和评价,发掘新的抗病基因,拓展小麦抗CR和FHB的遗传基础,选育抗病品种,特别是发掘兼抗CR和FHB的优异等位基因,对于培育兼抗品种,同时提高两种病害的抗性育种水平具有重要意义。本研究以578份代表遗传多样性的小麦品种(系)为材料,对其同时进行CR和FHB抗性鉴定和评价,筛选优良抗源,并通过全基因组关联分析发掘小麦CR和FHB抗性位点。本研究得出以下结论:1.鉴选出7个抗(R)茎基腐病的品种(系)和80个中抗(MR)品种(系)。抗性(R)种质包括来自黄淮冬麦区的推广品种淄麦12号、西农509、农家种蚂蚱麦,西南冬麦区的农家种四方麦,长江中下游冬麦区的农家种胡须麦,意大利栽培品种ROMANIAN,加拿大栽培品种Dawson,占总供试品种的1.29%。其中,淄麦12号和胡须麦的病情指数(DI)在两年鉴定中均低于抗性对照Sunco(DI=11.5)。此外,黄淮冬麦区的推广品种西北612、聊麦16号、衡6632、郑麦9045、中育12,长江中下游冬麦区的推广品种镇麦168,西南冬麦区的推广品种绵阳26、农家种鱼鳅麦,东北春麦区推广品种吉春1016,意大利栽培品种SIRMIONE、矮粒多,墨西哥栽培品种OPATA、育种品系Ron 2-Fnd×CMH74A.630,美国栽培品种Owens、Freedom、VAIOLET,摩洛哥栽培品种Aguilal,这些品种(系)在两年鉴定中达到R级或MR级,占比约为3.14%。2.鉴选出2个抗(R)赤霉病的品种和32个中抗(MR)品种(系)。抗病(R)品种(系)包括来自黄淮冬麦区的推广品种郑麦9201和鲁麦5号,在不同环境鉴定下,郑麦9201的DI为3.6-16.6,鲁麦5号的DI为6.7-12.5,表现出稳定的赤霉病抗性。中抗品种(系)共有32个(占比7.5%),包括来自黄淮冬麦区的推广品种平原50、阳光851、许科718、济南17、豫麦54(百农64)、郑农17、豫麦19、丰产1号、中新78、西农528、豫麦2号(宝丰7228)、漯麦906、漯麦4号、小偃4号、济麦19号、郑麦9405、百农207、育种品系935106,北部冬麦区的推广品种石家庄54、中麦175、丰抗8号、京冬22、冀麦38新系、科农199,长江中下游冬麦区的推广品种皖麦50、宁麦9、新福麦1号,西南冬麦区的推广品种川麦104、绵阳20,青藏春冬麦区的推广品种红麦,南非栽培品种Dromedaris,阿根廷栽培品种Gaboto,这些品种(系)在不同环境鉴定中达到R级或MR级,DI均低于40。3.来自黄淮冬麦区的推广品种漯麦906、郑麦9405、农家种平原50、高代育种品系935106、西南冬麦区的推广品种川麦104、绵阳20、北部冬麦区的推广品种京冬22、冀麦38新系、南非栽培品种Dromedaris等9份品种(系)对CR和FHB均具有一定的抗性,抗性水平均达到中抗(MR)以上。4.全基因组关联分析表明,2019年有17个SNPs与CR苗期抗性显著相关,分别位于1D、2B、2D、4A、5A、7A、7B和7D染色体上;2020年有32个SNPs与CR苗期抗性显著相关,分别位于1B、1D、2B、3A、3D、4A、4B、4D、5A、5D、7A、7B和7D染色体上。其中,稳定的关联SNP位点分别为2B染色体上的AX-94739307,4A染色体上的AX-94544187,7B染色体上的AX-111044795、AX-109855826,以及7D染色体上的AX-111463977、AX-95195877。5.全基因组关联分析表明,2019年有20个SNPs与FHB抗性显著相关,分别位于2D、4A、5B、和6A染色体上;2020年有17个SNPs与FHB抗性抗性显著相关,分别位于2D、3B、3D、4B、5A、6B、7B和7D染色体上。其中,仅有位于2D染色体上的SNP位点AX-109261081、AX-109755068和AX-109891310表现稳定,表明该区间可能存在一个与FHB抗性相关的QTL。
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