小麦抗白粉病分子育种的研究现状及研究进展

刘国圣

（河南大学生命科学学院，河南开封475000）

小麦抗白粉病分子育种的研究现状及研究进展

刘国圣

（河南大学生命科学学院，河南开封475000）

小麦白粉病成为小麦种植过程中主要病害之一，在防治该病时采用抗病品种是最为有效、经济的措施。近年来，分子标记技术的研究与发展成为了抗白粉病技术中比较科学的技术，这种技术为抗白粉分子育种提供极大的便利。基于此，从抗白粉病的分子育种研究现状出发，分析小麦抗性的三种类型及小麦抗白粉病的基因克隆，然后从基因定位角度探讨研究发展。

小麦抗白粉病；分子育种；研究发展

小麦白粉病属于专性寄生白粉病菌造成的世界性病害［1］。随着我国改善水肥条件，加大种植密度，种植矮秆品种，以及麦田比较遮蔽，白粉病的危害日渐严重，逐渐成为了危害小麦生产的最大病种。采用化学控制确实有成效，但是极难应用到大面积中，而且防治成本较高，还会污染环境，对生态环境造成破坏。所以，采用培育抗病品种是一种最有效、最经济的办法。在这种形势下，研究小麦抗白粉病分子育种及研究发展具有实用价值。

1 小麦抗白粉病分子育种的研究现状

1.1 抗性三种类型

从小麦抗白粉菌表现的抗性，可以将此抗性划分成三种类型，针对这三种类型进行研究。

1.1.1 质量抗性

这种质量抗性具体体现在对某个确定白粉菌的生理小种有效，对于其他小种却无效。也就是符合Flor提出“基因对基因”的假说［2］，对于白粉菌表现的质量抗性主要是由单基因控制。如今已经对小麦7个部分的同源染色体上进行定位，总共为24个位点，总共有35个抗白粉病的基因属于这种类型。除开已经定位Pm基因之外，其中Mld基因就处于小麦品系的Hallel3471、H8810/47、MarisDove中4B染色体上，主要源于T.durum，而抗德国白粉菌的2号小种Abo、Courtot以及Aristide中都含有Mlar基因。而小麦品系的Kenguial上有6A染色体上都包含了KG基因；品系CPANl946中包含2个隐性抗白粉病的基因。

1.1.2 数量抗性

数量抗性就是在没有质量抗性或者已经克服了质量抗性的品种中检测出的抗性。在该品种的遗传背景下，就由一个或者多个没有进行鉴定抗病基因决定，比如德国的品种Diplomat，几十年来均作为田间小麦成株期抗病，通过两套单体系实施遗传。从分析来看，决定其抗性的总共有14条染色体，而且这种品种是距今为止唯一一个表现出多基因数量状的抗性品种。而另外一些品种，比如Cappelle-Desprez、Champlein、Elite Lepeuple及MarisWidgeon和这些品种后代均没鉴定主效抗病基因，但是都体现出了背景抗性，其背景抗性主要体现到苗期或者成株期，也可以这两个时期都存在，背景抗性是丧失了小种转化抗性后才表现的。而慢粉抗性和背景抗性都属于数量抗性，属于苗期感病，在成株期中等被侵染。

1.1.3 持久抗性

持久抗性就是小种选择处于具有许多毒性的病原菌的条件下，大量种植了小麦品种多年后依然保持着抗性。从某一种程度来看极难预料抗性持久性，但是抗性和质量与数量的抗性都存在关系。

1.2 克隆小麦的抗白粉病基因

克隆小麦抗病基因中常用2种途径，分别为图位克隆法同时转座子标签法。因小麦基因组比较庞大，重复序列的含量较高，同时自身却没有包含转座子，因此，采用这两种方法都很难凑效。但是经过专家的不懈努力后，克隆岛和抗白粉病相关的PR蛋白基因或者cDNA。

在王罡研究中， 使用了差异筛选cDNA文库措施，查找出6个和抗白粉病相关的具有特异的cDNA克隆片段。牛吉山采用了mRNA差异技术，从普通小麦种获得了8个和抗白粉病有关的cDNA克隆片段。对这些片段进行同源性比较，就代表了小麦的一个蛋白激霉、硫转移酶基因［3］等。而李忠杰采用了花粉管通道法，在受体小麦种导入了葡聚糖酶基因，具有广泛用途的只有6株，有12株属于葡聚糖酶基因抗白粉病株系。

2 小麦抗白粉病分子育种研究发展

2.1 基因定位发展

2.1.1 白粉病的基因定位快速发展，逐渐朝着精细化发展

基因定位就是通过端体、单体及缺体等各种分析方法将已知的抗性基因在特定染色体或者染色体臂上定位，之后选择分子标记技术实施精细定位。如今已经很少使用单体分析法，相对而言使用较多就是分子标记分析分离群体，之后进行定位。在整个小麦的基因组［4］中，将17条染色体上除开3D、3A、4D、6D这四条染色体外的染色体，被命名成小麦抗白粉病基因。而在A、D、B染色体组上分别定位13、10、20个主效的抗白粉病基因。

2.1.2 提升基因定位的可靠性与准确性

采用DNA分子标记能够直接反映出核苷酸序列之间的差异，具有结果可靠、多态性高，不受环境限制与影响以及无表型效应等各种优点。如今被大量使用到了种质资源研究、构建遗传图谱、目的基因定位与分子标记选择育种等各种遗传性的研究中。那些采用单体分析法把Pm12定位到了6A染色体上，但是那些专家 采用了RFLP标记技术重新把Pm12定位到6B上；而且也曾经错误地将Pm24定位到染色体6D上；有那些专家采用SSR分析表明应处于染色体1DS上。而选择单倍体分析法进行定位，Pm32应处于1BL上，采用SSR与AFLP标记检测进行定位，发现应处于染色体5BL上。如今分子生物技术不断发展且日趋成熟，因此对抗白粉并有关基因定位研究必然越来越精确与迅速，各个国家的科研人员在使用分子标记等各种技术上取得显著成果。

2.2 育种研究进展

在生产与育种过程中，病原菌就会产生出新生理小种，这种小种必然快速丧失品种抗性，因此为了延长使用抗病品种的寿命，人们就提出了抗病品种合理布局、品种抗源多样化以及混合品种的基因累加等各种措施。从多年育种实践来看，通过抗病基因聚合就能够有效培育持久抗性品种。而抗病基因的累加更多个病原菌小种极难突破的障碍，有效缓解了病原菌毒性群体的频率上升，就能够有效控制病害的蔓延及流行。所以，现在通过分子标记技术就能够将抗谱上可以互补的不同基因聚合到一起，就能够产生出新抗性，或者提高抗性，也可拓宽品种抗病谱，极大控制了新病菌生理小种的流行及扩展，充分利用抗性基因资源。而且还必须要从小麦本身及近缘属种进行挖掘，发掘所包含的抗白粉病基因，有效实现标记定位与转育，快速将其导入到生产的品种中，拓宽小麦抗源，才能够培育出更加持久、稳定的小麦抗性品种。

[1]金善宝.中国小麦学[M].北京:中国农业出版社,2010.

[2]程登发.植物保护21世纪展望[M].北京:中国科学技术出版社,2012.

[3]刘金元,陶文静,刘大钧,等.与小麦白粉病抗性基因Pm2紧密连锁RAPD标记的筛选研究[J].遗传学报,2010,27(2):139-145.

Research Status and Advances on Molecular Breeding about Resistance to Powdery Mildew in Wheat

Liu Guo-sheng
(College of Life Science, Henan University, Henan Kaifeng 475000)

Wheat powdery mildew is the main process of wheat diseases, therefore the disease resistant variety is the most effective and economical measure in the prevention and cure of the disease. In recent years, molecular marker technology research and development has become the basis of resistance to powdery mildew in science and technology, this technology provides great convenience for white powder resistance molecular breeding. Based on this, from the status in molecular breeding of resistance to powdery mildew, this paper analyzed the three types of wheat resistance and wheat powdery mildew resistance gene cloning, and then studied on development from gene angle positioning.

Wheat powdery mildew resistance; Molecular breeding; Research and development

S512.103.4

A

2096-0387（2016）04-0084-03

刘国圣（1994-），男，山东临沂人，本科，专业研究方向：植物科学与技术。