小麦抗条锈病基因YrCN19的诊断检测和遗传分析

小麦抗条锈病和白粉病的遗传及育种
李顺达;兰彩霞
【期刊名称】《中国农业科学》
【年(卷),期】2024(57)1
【摘要】小麦是全球最主要粮食作物之一,在生长发育过程中面临不同生物胁迫或非生物胁迫。

其中,由真菌性病原菌所引起的小麦条锈病和白粉病是限制小麦产量的重要因素,发病严重时可分别造成小麦产量损失高达60%和50%。

利用抗病基因培育抗病品种是目前防制这些病害最为经济、环保且有效的措施。

依据抗病基因的抗性发挥时期特点,可分为全生育期抗性和成株期抗性两大类[1]。

【总页数】3页(P1-3)
【作者】李顺达;兰彩霞
【作者单位】华中农业大学植物科学技术学院/湖北洪山实验室
【正文语种】中文
【中图分类】S51
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小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价的报告，600字
小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价的报告
近年来，我国小麦产量和品质日益提升，但是随着气候变化不断影响小麦的生长，小麦的病虫害也得到了加强，其中条锈病的发生大大影响了小麦的整体产量和品质。

因此，优良小麦品种抗条锈病性特征的选育一直是科研工作者所关注的课题。

为了探究小麦抗条锈病的种质，我们在“XXX省 XXX市XX 县XXX农场”进行了一场小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价研究。

经过多方勤勉而深入的调查，我们收集了35份小麦种质，供研究使用。

首先，我们对所收集的小麦种质进行了一定的实验观察，以探究各品种的抗条锈病性状，并归纳出12个评价指标，包括株高，叶片受病损伤情况，叶拥病害等。

之后，我们将这35份小麦样品放入生长室，在高温，湿润等优良的生长环境下培育，以及加入高浓度的条锈病菌侵染，来评估抗性品种的抗病性能。

经过一系列的评价和测量，可以发现，抗性一般的品种叶片症状表现在发病的起始难以被辨认，叶片症状发展明显，叶片受病损及病害病斑得到加重；而抗性优异的品种，发病起始及病害病斑较少，叶片症状较少，发展较慢，叶片受病损及病害病斑得到重大抑制。

最后，我们将35份小麦种质根据抗病性能进行平均分组，得到了5组优秀品种，均可作为“XXX省XXX市XX县”的小麦抗条锈病品种材料。

以上是小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价研究的报告，我们得出结论，可以从中获得较佳的抗条锈病品种背景信息，有助于“XXX省XXX市XX县”小麦抗病品种的建立。

三个小麦种质抗条锈病基因的遗传分析和HTAP抗病性基因Yr62的分子作图由小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. Tritici）引起的小麦条锈病是世界范围小麦生产中的毁灭性病害。

种植抗病品种是控制该病害的最好措施。

实践证明，高温成株抗病性（High-temperature adult-plant, HTAP）具有持久抗病性的特点，但一些具有低强度HTAP抗病性的品种受到植物生长阶段、温度、湿度，接种体数量等因素的影响，抗病强度常表现为不完全抗性，不足以抵抗病害的危害。

因此，急需发掘更多高水平高温成株抗条锈病基因培育抗病品种，以应对条锈病的危害。

研究证明，将HTAP抗病性与全生育期抗病性结合会获得更高水平的持久抗病性。

三个春小麦品种PI192252、PI185285、PI195097在美国华盛顿地区连续八年的小麦种质抗病性评估试验中一直保持良好抗条锈性，其中PI192252具有高水平的HTAP抗病性，PI185285具有高水平的全生育期抗病性，PI195097具有中度抗病性。

为了明确这些品种抗病性的遗传特性，分别将三个品种与感病品种AvS杂交。

利用单粒遗传法获得F5代重组自交系群体用于遗传分析和分子作图。

对AvS/PI192252群体的抗条锈病鉴定包括温室HTAP抗病鉴定和4个环境下的田间抗病鉴定（Pullman，2011年；MountVernon，2011年；Pullman，2012年；Mount Vernon，2012年），对AvS/PI185285和AvS/PI195097群体的抗条锈病鉴定包括温室苗期抗病鉴定和2011年Pullman及MountVernon两个地点的田间抗病鉴定。

田间抗病鉴定为自然发病，在条锈病发病期间，对亲本及RILs家系的反应型（infection type，IT）和病害严重度（disease severity，DS）进行三次调查，DS值用于计算病程曲线下相对面积（relative area under the disease progresscurve, rAUDPC）。

小麦条锈菌有性自交和杂交群体的构建及相关无毒或毒力基因的遗传学分析小麦条锈病是由真菌条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis Westend.f.sp.tritici Erikss.et Henn.,Pst）引起的重要小麦病害,严重威胁世界各大麦区的粮食生产安全。

常年的条锈病流行能造成平均约30%的小麦产量损失,在特大暴发年份可导致绝收。

抗病品种的合理选用和布局能有效、经济、环保的防控小麦条锈病的发生和流行。

但是有效的抗病品种往往在几年内便会被新的条锈菌毒力小种所克服,导致抗病基因失效,引发条锈病的大流行。

小麦条锈菌的毒性变异途径主要有突变、体细胞杂交和有性生殖。

研究人员最近才在小檗上发现了小麦条锈菌的有性循环。

室内研究证实小麦条锈菌经过有性自交后,可以产生大量的毒力与亲本不同的新菌系,直接证实了小麦条锈菌在转主寄主小檗上进行有性生殖在毒力变异方面起重要作用。

有学者在中国自然条件下发现了条锈菌有性世代的存在,并从小檗上分离得到了与主要流行小种毒力不同的新菌系,明确了小檗在中国条锈菌流行和变异中发挥重要作用。

基于小麦条锈菌有性群体研究其毒力的结构和变异规律,揭示条锈菌无毒或毒力基因的遗传方式,可以有效地指导抗病育种工作的开展,针对条锈菌流行小种筛选培育出长期可靠的抗病品种。

本研究便以此为出发点,选用我国小麦条锈菌优势小种CYR32在小檗上建立有性自交群体,研究分析CYR32的有性遗传的毒力特征。

在明确CYR32的毒力遗传背景的基础上,本研究结合前人的研究,选取了已知毒力遗传背景的另一个小麦条锈菌菌系平兰17-7,通过两个菌系进行有性杂交,建立了有性杂交的F₂代群体并进行了遗传毒力分析。

主要研究结果如下:1.CYR32经过有性自交后,共获得了127个后代菌系。

这些菌系经在25个鉴别寄主鉴定,被划分成27种不同毒力表型。

亲本和所有后代菌系在Yr5,Yr8,Yr10,Yr15,Yr24,Yr26,Yr32和YrTr1位点均表现为无毒性;在Yr1,Yr2,Yr3,Yr4,Yr25,Yr44和Yr76（YrTye）位点均表现为有毒性;后代群体在Yr6,Yr7,Yr9,Yr17,Yr27,Yr28,Yr43,YrA,YrExp2和YrSP位点表现毒力分离。

小麦抗病基因的发现和功能鉴定小麦（Triticum aestivum）作为世界上最重要的粮食作物之一，被广泛种植和消费。

然而，小麦在种植过程中常常受到各种病害的威胁，如锈病、赤霉病和叶锈病等。

这些病害不仅会降低小麦的产量和质量，还会增加农民的经济负担。

因此，研究小麦的抗病基因并鉴定其功能，对于改良小麦品种，提高产量和抗病性具有重要意义。

小麦的抗病基因的发现，主要通过两种途径进行：遗传和分子生物学方法。

遗传方法是通过广泛的遗传材料的收集和分析，发现具有抗病性的小麦品种和同源物种。

这些小麦品种通常被称为抗病亲本，具有良好的抗病性和高产性。

抗病亲本经过杂交，可以转移到易感小麦品种中，从而提高其抗病性。

通过反复杂交选择和遗传分析，可以进一步筛选出抗病基因。

分子生物学方法是通过小麦基因组和蛋白质组的研究，来发现和鉴定抗病基因。

最近几十年来，小麦基因组学和功能基因组学的快速发展，为研究小麦抗病基因提供了强大的工具和技术支持。

利用分子标记技术和转录组学方法，可以对抗病基因进行定位和克隆。

例如，通过建立遗传图谱和关联分析，可以将抗病基因与特定的染色体区域相关联。

然后，利用克隆和序列技术，可以鉴定抗病基因编码的蛋白质和其相应的基因。

小麦抗病基因的功能鉴定是对抗病基因进行深入研究的过程。

功能鉴定的目的是确定抗病基因在小麦抗病性中的作用和机制。

针对特定的抗病基因，可以通过多种实验方法进行功能分析。

一种常用的方法是构建转基因小麦植株，即将抗病基因导入易感小麦品种中。

通过比较转基因和野生型小麦的抗病性差异，可以初步确定抗病基因的功能。

此外，还可以利用遗传转化和基因敲除技术，来研究抗病基因在小麦生长和发育过程中的作用。

另一种常用的方法是研究抗病基因的表达调控。

通过测定抗病基因在小麦不同组织和不同发育阶段的表达水平，可以揭示其调控模式和调控因子。

例如，利用实时荧光定量PCR技术，可以检测抗病基因在感病和抗病小麦中的相对表达水平。

小麦条锈病抗性基因定位及分子标记技术研究进展作者：杨芳萍曹世勤郭莹杜久元鲁清林吕迎春白斌周刚张文涛马瑞何瑞来源：《寒旱农业科学》2024年第01期摘要：条锈病流行对小麦生产造成巨大损失，选育和种植持久抗性品种是防治小麦条锈病最经济有效的策略。

为达到多基因聚合培育持久抗病品种的目标，必须不断发掘抗病种质、解析其抗病遗传机制并开发分子标记。

基于文献，对条锈病抗性基因发掘涉及的抗病性、分子标记、基因定位方法和定位进展及其在育种中的应用进行了综述，明确了小麦条锈病基因定位涉及技术的现状、局限性及优势，从而为后续的条锈病抗性基因发掘、多基因聚合和持久抗性小麦品种的选育与生产布局提供技术指导，以降低西北麦区和小麦主产区条锈病流行的频率，进一步促进国家粮食安全。

关键词：小麦；抗条锈基因；分子标记；连锁和关联分析；测序技术；育种应用中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）01-0001-10doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.01.001Research Progresses on Mapping of Wheat Stripe RustResistance Genesand Molecular MarkersYANG Fangping 1， 2， CAO Shiqin 2， GUO Ying 2， DU Jiuyuan 2， LU Qinglin 2， LV Yingchun 3， BAI Bin 2，ZHOU Gang 2， ZHANG Wentao 2， MA Rui 2， HE Rui 2（1. Institute of Agricultural Economics and Information， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China;2. Wheat Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China;3. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu730070， China）Abstract： The epidemics of stripe rust cause significant yield losses in wheat production. Breeding and cultivation of durably resistant varieties are the most cost-effective strategy forcontrolling wheat stripe rust. To achieve the goal of breeding durably resistant varieties through multi-gene pyramiding， it is necessary to continuously explore disease-resistant germplasms， decipher their resistant genetic mechanisms and develop molecular markers. This paper summarized the research progresses of stripe rust resistance， molecular markers， gene mapping methods， and their application in breeding related to the identification of stripe rust resistant genes to further clarify the status， limitations， and advantages of association mapping technologies for mapping of stripe rust resistance genes. This paper aims to provide technical guidance for the subsequent discovery of stripe rust resistance genes， multi-gene pyramiding， and the breeding and production arrangement of durably resistant wheat varieties to reduce the frequency of stripe rust epidemics in the northwestern wheat region and major wheat producing areas to further guarantee national food security.Key words： Wheat; Resistance gene to stripe rust; Molecular marker; Linkage and association analysis; Sequencing technique; Breeding application小麦是世界上分布最广、种植面积最大、总贸易额最多的粮食作物，为人类提供了20%的热量和25%的蛋白质。

中国农业科学 2020,53(4):748-760Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.007开放科学（资源服务）标识码（OSID）：103份小麦品种（系）抗条锈性和遗传多样性评价及基因检测徐默然，蔺瑞明，王凤涛，冯晶，徐世昌（中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193）摘要：【目的】了解小麦品种（系）对条锈病的抗性水平及遗传多样性，掌握条锈病抗性基因的利用情况，为培育和合理利用优良小麦抗条锈病新品种提供理论依据。

【方法】选用小麦条锈病流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34对103份小麦品种（系）进行苗期抗条锈病分小种鉴定、成株期抗CYR32鉴定，并利用SSR分子标记对其进行遗传多样性分析，进而利用已知小麦抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18和Yr26的分子标记进行抗条锈病基因检测。

【结果】苗期抗性鉴定表明，103份小麦品种（系）对生理小种CYR32表现为抗病的有20份，占供试材料的19.42%；有34份品种（系）对CYR33表现为抗病，占供试材料的33.01%；36份品种（系）对CYR34表现为抗病，占供试材料的34.95%；仅有郑6辐、宁麦3号、老兰麦、京411、京作278、扬麦158共6个品种对生理小种CYR32、CYR33和CYR34均表现抗病。

成株期对CYR32抗性鉴定表明郑州021等55份材料表现为成株期抗性，占供试材料的53.40%。

遗传多样性分析表明，103份小麦品种（系）的遗传相似系数变异范围为0.50—0.93，平均值为0.66。

103份小麦品种（系）聚类分析可分为3大类，第Ⅰ类包含4个品种，分别为花培112-2、尤皮2号、鲁沾1号和Elkhart；第Ⅱ类包含43个品种（系），其中来自于同一地区的品种（系）或含系谱来源相同的品种（系）聚在一类，说明小麦品种之间的亲缘关系与品种来源有很大的关系；第Ⅲ大类中具有相同系谱的品种（系）都聚在一个亚类，表明同一地区小麦生产品种选育过程中多数使用了相同或亲缘关系相近的材料，导致小麦育成品种之间遗传关系相近。

小麦条锈病的抗病机制研究在农作物生产中，小麦是一种重要的粮食作物。

然而，小麦生长过程中常常受到条锈病的侵害，给产量和质量带来了严重影响。

因此，了解小麦对条锈病的抗病机制是提高小麦品质和减少病害损失的关键。

本文对小麦条锈病的抗病机制进行探究。

第一部分：小麦对条锈病菌的识别与信号转导小麦条锈病的抗病机制首先涉及到小麦对条锈病菌的识别。

小麦通过与条锈病菌感应物质（PAMPs）的结合来触发免疫应答。

PAMPs是条锈病菌表面上的一类共有分子，如木聚糖等。

一旦与PAMPs结合，小麦会启动信号转导通路，通过激活特定蛋白激酶来传递信号，从而触发免疫应答。

第二部分：小麦免疫应答的分子机制小麦免疫应答的分子机制主要包括几个关键过程：激活免疫相关基因、生成活性氧和抗氧化物质、分泌抗菌肽和调节免疫相关蛋白等。

1. 激活免疫相关基因在小麦免疫应答中，诸多免疫相关基因的表达水平会显著提高。

这些基因编码的蛋白质在植物免疫中起到重要作用，如编码抗菌肽和抗氧化酶等。

免疫相关基因的激活有助于小麦抵御条锈病的侵害。

2. 生成活性氧和抗氧化物质小麦的免疫应答会导致活性氧的生成。

活性氧可以作为一种抗菌剂，但也会对小麦自身产生一定的胁迫（如氧化胁迫）。

为了维持细胞内的氧化平衡，小麦会合成一系列抗氧化物质，如超氧化物歧化酶和类黄酮等。

这些抗氧化物质有助于减轻氧化胁迫对小麦的损害。

3. 分泌抗菌肽和调节免疫相关蛋白小麦免疫应答会引发一系列蛋白质的合成和分泌，其中包括抗菌肽和调节免疫相关蛋白。

抗菌肽直接作用于条锈病菌，具有杀菌作用。

而调节免疫相关蛋白则能够调控免疫应答的强度和时机，保持免疫的平衡。

第三部分：小麦与条锈病菌的互作小麦与条锈病菌之间的互作是小麦条锈病抗病机制的重要组成部分。

小麦能够产生一种称为“抗性基因”的特殊基因，使得小麦对某些条锈病菌株表现出对抗性。

这些抗性基因编码的蛋白质可以通过识别条锈病菌的效应物质（Effector）来启动免疫应答，从而抵御病原菌的进一步侵害。

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