我国小麦地方品种蚂蚱麦、小白冬麦、游白兰、红卷芒抗白粉病性遗传分析

翟雯雯　段霞瑜　周益林　马慧乾

摘要：我国地方品种是小麦白粉病抗性的重要来源之一，为了对地方品种抗源的利用奠定基础，采用常规杂交方法，以感病品种chancellor分别与我国小麦抗病地方品种蚂蚱麦、小白冬麦、游白兰、红卷芒进行正交和反交，获得F₁、F₂代。根据白粉菌菌株的毒谱选用E09菌株对chancellor与小白冬麦、游白兰、红卷芒的杂交后代进行苗期抗性鉴定和统计分析，选用E30菌株对chancellor与蚂蚱麦的杂交后代进行苗期抗性鉴定和统计分析。结果表明4个品种在正、反交情况下均表现出由一对隐性基因控制的抗性，说明这4个地方品种属于核遗传，其抗性是由一对隐性基因控制的。

关键词：小麦白粉病；地方品种；抗病性；遗传分析

中图分类号：S 435．1 21．46

小麦白粉病是由布氏白粉菌(Blumeria grami-nis f.sp.tritici Em.Marchal)引起的真菌性气传病害，在病害发生的一般年份可使小麦减产5％～19％，严重年份减产高达30％，是我国小麦生产最重要的真菌病害之一。白粉病得以蔓延的主要原因之，是我国自20世纪90年代以来，小麦对白粉病的抗性主要依靠来自黑麦的抗白粉病基因Pm8，大面积种植单一抗病基因的品种使我国小麦生产面临严重的抗性危机，故品种抗病基因的多样化是预防小麦白粉病的一项十分重要的措施。多年的研究表明我国小麦地方品种蕴含着丰富的抗病资源，加强对我国小麦地方品种抗白粉病基因资源的研究和利用，将拓宽小麦抗白粉病育种中抗源的选择范围。在已报道的小麦抗白粉病基因中，Pm5e、Pm24、mlxbd均来自于我国小麦地方品种，其中Pm24已经在我国育种中应用。研究还发现小麦地方品种游白兰、红卷芒、小白冬麦、白蚰蜒条、笨三月黄、蚂蚱麦等一些珍贵的品种对小麦白粉病表现高抗或免疫，而且与已知的非中国地方品种的抗病基因不同。目前，前人已通过互交对游白兰、红卷芒和小白冬麦进行过等位性测定，但未进行与感病品种的杂交及测交鉴定，而对蚂蚱麦未见有对其进行遗传分析的报道。为了加强对这些品种的利用和为进行分子标记辅助选育奠定基础，对这些地方品种进行了抗性遗传分析。

1材料与方法

1．1供试材料

我国抗白粉病小麦地方品种蚂蚱麦、小白冬麦、游白兰、红卷芒由中国农业科学院作物科学研究所李立会研究员、李秀全副研究员提供；感病品种chancellor由中国农业科学院植物保护研究所白粉病组保存。

1．2菌种

鉴定采用的菌种E09、E30由中国农业科学院植物保护研究所白粉病组分离、纯化、鉴定、保存。经过两次挑单孢子堆进一步纯化的菌株，在隔离的感病品种Chancellor上繁殖培养，繁殖好的新鲜小麦白粉菌用于接种鉴定，单株抗病分级指标参照盛宝钦的0～4级分级法。

1．3抗白粉病鉴定

供试材料分别在大田种植和温室加代，获得的F₁、F₂代种子浸种萌发后分别种植在65 cm×45 cm的塑料方盒中，并进行隔离培养，待幼苗长到1叶1心期时进行接种鉴定。其中F₁代种子萌动后先进行春化处理，鉴定完毕后又移栽至大田，收获F₂代种子。

2结果与分析

2．1小麦地方品种蚂蚱麦抗性遗传分析

采用常规的杂交方法获得Chancellor与蚂蚱麦正反交的F₁、F₂代，接种E30进行苗期鉴定结果为，抗病亲本蚂蚱麦对E30小种表现抗病，侵染型为0～0；型，Chancellor表现为感病，侵染型为4型。根据双亲及其F₁、F₂代侵染型的级别及侵染型数目，将0～2型植株划分为抗病类型，将3～4型划分为感病类型。在以感病品种Chancellor为母本与蚂蚱麦杂交的组合中，F₁代全部表现为感病，据此可以推断蚂蚱麦对E30的抗性可能是由隐性基因起主要控制作用；在对F₂的抗性鉴定中，F₂代分离群体共215株，有54株表现抗病，侵染型为0～2型，161株表现感病，侵染型为3～4型，经卡方测验符合1R：3S的理论比例(X²{1：3}=0.001，p=0.95～0.995)。而蚂蚱麦与Chancellor杂交的F₁代也表现为感病，其F₂代分离群体共获得217株，其中53株表现抗病，164株表现感病，适合性卡方测验表明正反交的抗感单株均符合1R：3S的分离比(表1)。根据上述分析，可以推测蚂蚱麦对小麦白粉菌E30的抗性是受至少一对隐性基因控制的。

2．2小麦地方品种小白冬麦、游白兰、红卷芒的抗性遗传分析

采用常规的杂交方法获得chancellor与小白冬麦、游白兰、红卷芒正反交的F₂、F₂代。对亲本的抗病性鉴定表明，小白冬麦、游白兰、红卷芒对E09菌株表现为高抗(侵染型0／0；型)，Chancellor对E09菌株表现为感病(侵染型为4型)。根据双亲及其F₁、F₂代侵染型的级别及侵染型数目，将0～2型植株划分为抗病类型，将3～4型划分为感病类型。在以感病品种Chancellor为母本与小白冬麦、红卷芒、游白兰杂交的组合中，F₁代全部表现为感病，据此可以推断这3个品种对小麦白粉菌E09的抗性可能是由隐性基因起主要控制作用。

Chancellor×小白冬麦F₂代分离群体共140株，有29株表现抗病侵染型为0～2型，111株表现感病，侵染型为3～4型，卡方测验符合1R：3S的理论比例(X²{1：3}=1.15，p=0.25～0.50)，而小白冬麦与Chancellor反交的结果也符合1R：3S的理论比例，适合性卡方测验表明正反交的抗感单株也符合1R：3S的分离比(X²{1：3)=0.35，p=0.50～0.75)(表1)，结合ChancelIor与小白冬麦F₁代均为感病的鉴定结果，说明小白冬麦对小麦白粉菌E09的抗性是受至少一对隐性基因控制的。

chancellor×游白兰F₂代分离群体共98株，有31株表现抗病侵染型为0～2型，67株表现感病，侵染型为3～4型，卡方测验符合1R：3S的理论比例(X²{1：3}＝0.17，p=0.50～0.75)，而Chancellor

与游白兰反交的结果也符合1R：3S的理论比例，适合性卡方测验表明正反交的抗感单株符合1R：3S的分离比(X²{1：3)=1.96，p=0.10～0.25)(表1)，结合Chancellor与游白兰F₁代均为感病的鉴定结果说明游白兰对小麦白粉菌E09的抗性是受至少一对隐性基因控制的。

chancellor×红卷芒F₂代分离群体共113株，有34株表现抗病侵染型为0～2型，79株表现感病，侵染型为3～4型，卡方测验符合1R：3S的理论比例(X²{1：3}=1.30，p=0.25～0.50)，而chancel-lor与红卷芒反交的结果也符合1R：3S的理论比例，适合性卡方测验表明正反交的抗感单株符合1R：3S的分离比(X²{1：3}=2.28，p=0.10～0.25)(表1)，结合chancellor与红卷芒F₁代均为感病的鉴定结果说明红卷芒对小麦白粉菌E09的抗性是受至少一对隐性基因控制的。

3讨论

本研究对我国4个小麦地方品种蚂蚱麦、小白冬麦、游白兰、红卷芒的抗性进行遗传分析，采用常规的杂交方法获得正反交的F₁、F₂代，通过卡方测验结果表明，4个小麦地方品种的白粉病抗感分离比均符合1R：3S的比率，说明蚂蚱麦对小麦白粉菌E30的抗性是由一对隐性基因控制的，小白冬麦、游白兰、红卷芒对小麦白粉菌E09的抗性也是由一对隐性基因控制的。

段霞瑜等曾将小白冬麦和游白兰与含有Pm2基因的uIka／8cc的杂交F₂代进行苗期接种鉴定。由于Pm2基因是显性遗传的，其与感病亲本杂交组合的F₂代抗感比例应该是3：1，而ulka／8cc与小白冬麦、游白兰的杂交组合F₂代符合13：3的抗感比率，由于(3：1)(1：3)=13.3，因此推算出小白冬麦和游白兰的抗性遗传符合1：3的比例，即这两个品种的白粉病抗性是由一对隐性基因控制的。本研究利用抗病品种小白冬麦和游白兰与感病品种chancellor杂交获得1：3的抗感比例，对此推断进行了确认，即小白冬麦和游白兰所携带的抗病基因是由一对隐性基因控制的，其中游白兰携带有一对隐性抗白粉病基因的结果，与林志珊等的结果一致(未公开发表)。Huang等研究表明，复壮30和小白冬麦含有的抗白粉病基因是Pm5的等位基因，并将小白冬麦的抗白粉病基因初步命名为mlxbd，但游白兰所含的抗病基因是否为Pm5的等位基因还不明确，故将该基因初步命名Pmyoubailan。因此，段霞瑜等的结果是对Huang等的结果的印证和补充，即小白冬麦、游白兰、红卷芒与复壮30是等位的，它们对小麦白粉病的抗性是由一对隐性基因控制的。而本研究则通过小白冬麦、游白兰和红卷芒与感病品种的杂交后代分析，从另一个侧面对上述结果进行了验证。

熊恩惠等对红卷芒、蚂蚱麦和小白冬麦进行的遗传分析表明，这3个地方品种各含有1对显性抗病基因，与本试验结果并不一致。熊恩惠等杂交所采用的感病品种为苏麦3号，而本试验杂交所采用的感病品种为Chancellor，品种的不同，可能造成显隐性的不同；本试验获得的F₁代鉴定结果均为4型，完全为感病亲本类型，而熊恩惠等获得的蚂蚱麦与苏麦3号F₁代杂交组合的抗病侵染型为1～2型，F₁代的侵染型高于蚂蚱麦的侵染型(0～1型)，说明感病亲本对F₁代有影响；本试验所采用的E30菌株对Pm1、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3P、Pm3f、pm5、Pm7、Pm17、Pm24基因有毒性，而熊恩惠等接种采用的菌株则对Pm1、Pm3a、pm3b、Pm3c、Pm3f、Pm5、Pm7、Pm9基因有毒性，对于不同的毒性谱，其相应的抗性基因表现型是会有所不同的；此外，熊恩惠等苗期鉴定采用的是3叶期接种，而本试验是在小麦的1叶1心期接种。由于不同抗病基因的表达时期可能不同，如Pm6的抗性就是在3叶期以后才能充分表达。因此，也存在蚂蚱麦中有2个在不同时期表达的不同基因的可能性。

小白冬麦所含的抗病基因暂时被命名为mlx-bd，是Pm5的等位基因，Hsam等证明Pm5为一复等位基因位点，目前已经有Pm5a、Pm5b、pm5c、Pm5b和Pm5e等5个复等位基因，其代表品种分别为Hope，Ibis，K01andi，普通小麦1GV1～455和中国地方品种复壮30。研究表明小白冬麦、游白兰、红卷芒和复壮30所含的抗白粉病基因是等位的，但是否为同一个抗病基因还需要进一步的研究，现初步将游白兰、红卷芒、蚂蚱麦所含有的抗病基因命名为Pmyoubailan、Pmhongjuanmang、Pmmazha。

自20世纪80年代鉴定出以上中国地方品种的抗性以来，这些地方品种基本上保持了稳定的抗性，为这些品种及其所携带的抗病基因在育种中的应用提供了良好的基础。由于这些抗病基因均为小麦来源，对它们的利用与利用近缘植物相比，有其自身的优势。因此本研究结果为蚂蚱麦、小白冬麦、游白兰、红卷芒等4个小麦地方品种在小麦抗白粉病育种中的合理使用提供了依据。我国小麦地方品种十分丰富，了解和发现我国小麦地方品种的抗病资源，有助于丰富我国小麦抗白粉病的基因资源和抗病基因的基因组、抗性遗传多样性及其利用的研究，因而最终也更加有利于对小麦白粉病的防控策略的制定。