小麥抗白粉病分子育種的研究現(xiàn)狀及研究進展

劉國圣

（河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開封475000）

小麥抗白粉病分子育種的研究現(xiàn)狀及研究進展

劉國圣

（河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開封475000）

小麥白粉病成為小麥種植過程中主要病害之一，在防治該病時采用抗病品種是最為有效、經(jīng)濟的措施。近年來，分子標記技術(shù)的研究與發(fā)展成為了抗白粉病技術(shù)中比較科學(xué)的技術(shù)，這種技術(shù)為抗白粉分子育種提供極大的便利?；诖耍瑥目拱追鄄〉姆肿佑N研究現(xiàn)狀出發(fā)，分析小麥抗性的三種類型及小麥抗白粉病的基因克隆，然后從基因定位角度探討研究發(fā)展。

小麥抗白粉??；分子育種；研究發(fā)展

小麥白粉病屬于專性寄生白粉病菌造成的世界性病害［1］。隨著我國改善水肥條件，加大種植密度，種植矮稈品種，以及麥田比較遮蔽，白粉病的危害日漸嚴重，逐漸成為了危害小麥生產(chǎn)的最大病種。采用化學(xué)控制確實有成效，但是極難應(yīng)用到大面積中，而且防治成本較高，還會污染環(huán)境，對生態(tài)環(huán)境造成破壞。所以，采用培育抗病品種是一種最有效、最經(jīng)濟的辦法。在這種形勢下，研究小麥抗白粉病分子育種及研究發(fā)展具有實用價值。

1 小麥抗白粉病分子育種的研究現(xiàn)狀

1.1 抗性三種類型

從小麥抗白粉菌表現(xiàn)的抗性，可以將此抗性劃分成三種類型，針對這三種類型進行研究。

1.1.1 質(zhì)量抗性

這種質(zhì)量抗性具體體現(xiàn)在對某個確定白粉菌的生理小種有效，對于其他小種卻無效。也就是符合Flor提出“基因?qū)颉钡募僬f［2］，對于白粉菌表現(xiàn)的質(zhì)量抗性主要是由單基因控制。如今已經(jīng)對小麥7個部分的同源染色體上進行定位，總共為24個位點，總共有35個抗白粉病的基因?qū)儆谶@種類型。除開已經(jīng)定位Pm基因之外，其中Mld基因就處于小麥品系的Hallel3471、H8810/47、MarisDove中4B染色體上，主要源于T.durum，而抗德國白粉菌的2號小種Abo、Courtot以及Aristide中都含有Mlar基因。而小麥品系的Kenguial上有6A染色體上都包含了KG基因；品系CPANl946中包含2個隱性抗白粉病的基因。

1.1.2 數(shù)量抗性

數(shù)量抗性就是在沒有質(zhì)量抗性或者已經(jīng)克服了質(zhì)量抗性的品種中檢測出的抗性。在該品種的遺傳背景下，就由一個或者多個沒有進行鑒定抗病基因決定，比如德國的品種Diplomat，幾十年來均作為田間小麥成株期抗病，通過兩套單體系實施遺傳。從分析來看，決定其抗性的總共有14條染色體，而且這種品種是距今為止唯一一個表現(xiàn)出多基因數(shù)量狀的抗性品種。而另外一些品種，比如Cappelle-Desprez、Champlein、Elite Lepeuple及MarisWidgeon和這些品種后代均沒鑒定主效抗病基因，但是都體現(xiàn)出了背景抗性，其背景抗性主要體現(xiàn)到苗期或者成株期，也可以這兩個時期都存在，背景抗性是喪失了小種轉(zhuǎn)化抗性后才表現(xiàn)的。而慢粉抗性和背景抗性都屬于數(shù)量抗性，屬于苗期感病，在成株期中等被侵染。

1.1.3 持久抗性

持久抗性就是小種選擇處于具有許多毒性的病原菌的條件下，大量種植了小麥品種多年后依然保持著抗性。從某一種程度來看極難預(yù)料抗性持久性，但是抗性和質(zhì)量與數(shù)量的抗性都存在關(guān)系。

1.2 克隆小麥的抗白粉病基因

克隆小麥抗病基因中常用2種途徑，分別為圖位克隆法同時轉(zhuǎn)座子標簽法。因小麥基因組比較龐大，重復(fù)序列的含量較高，同時自身卻沒有包含轉(zhuǎn)座子，因此，采用這兩種方法都很難湊效。但是經(jīng)過專家的不懈努力后，克隆島和抗白粉病相關(guān)的PR蛋白基因或者cDNA。

在王罡研究中， 使用了差異篩選cDNA文庫措施，查找出6個和抗白粉病相關(guān)的具有特異的cDNA克隆片段。牛吉山采用了mRNA差異技術(shù)，從普通小麥種獲得了8個和抗白粉病有關(guān)的cDNA克隆片段。對這些片段進行同源性比較，就代表了小麥的一個蛋白激霉、硫轉(zhuǎn)移酶基因［3］等。而李忠杰采用了花粉管通道法，在受體小麥種導(dǎo)入了葡聚糖酶基因，具有廣泛用途的只有6株，有12株屬于葡聚糖酶基因抗白粉病株系。

2 小麥抗白粉病分子育種研究發(fā)展

2.1 基因定位發(fā)展

2.1.1 白粉病的基因定位快速發(fā)展，逐漸朝著精細化發(fā)展

基因定位就是通過端體、單體及缺體等各種分析方法將已知的抗性基因在特定染色體或者染色體臂上定位，之后選擇分子標記技術(shù)實施精細定位。如今已經(jīng)很少使用單體分析法，相對而言使用較多就是分子標記分析分離群體，之后進行定位。在整個小麥的基因組［4］中，將17條染色體上除開3D、3A、4D、6D這四條染色體外的染色體，被命名成小麥抗白粉病基因。而在A、D、B染色體組上分別定位13、10、20個主效的抗白粉病基因。

2.1.2 提升基因定位的可靠性與準確性

采用DNA分子標記能夠直接反映出核苷酸序列之間的差異，具有結(jié)果可靠、多態(tài)性高，不受環(huán)境限制與影響以及無表型效應(yīng)等各種優(yōu)點。如今被大量使用到了種質(zhì)資源研究、構(gòu)建遺傳圖譜、目的基因定位與分子標記選擇育種等各種遺傳性的研究中。那些采用單體分析法把Pm12定位到了6A染色體上，但是那些專家 采用了RFLP標記技術(shù)重新把Pm12定位到6B上；而且也曾經(jīng)錯誤地將Pm24定位到染色體6D上；有那些專家采用SSR分析表明應(yīng)處于染色體1DS上。而選擇單倍體分析法進行定位，Pm32應(yīng)處于1BL上，采用SSR與AFLP標記檢測進行定位，發(fā)現(xiàn)應(yīng)處于染色體5BL上。如今分子生物技術(shù)不斷發(fā)展且日趨成熟，因此對抗白粉并有關(guān)基因定位研究必然越來越精確與迅速，各個國家的科研人員在使用分子標記等各種技術(shù)上取得顯著成果。

2.2 育種研究進展

在生產(chǎn)與育種過程中，病原菌就會產(chǎn)生出新生理小種，這種小種必然快速喪失品種抗性，因此為了延長使用抗病品種的壽命，人們就提出了抗病品種合理布局、品種抗源多樣化以及混合品種的基因累加等各種措施。從多年育種實踐來看，通過抗病基因聚合就能夠有效培育持久抗性品種。而抗病基因的累加更多個病原菌小種極難突破的障礙，有效緩解了病原菌毒性群體的頻率上升，就能夠有效控制病害的蔓延及流行。所以，現(xiàn)在通過分子標記技術(shù)就能夠?qū)⒖棺V上可以互補的不同基因聚合到一起，就能夠產(chǎn)生出新抗性，或者提高抗性，也可拓寬品種抗病譜，極大控制了新病菌生理小種的流行及擴展，充分利用抗性基因資源。而且還必須要從小麥本身及近緣屬種進行挖掘，發(fā)掘所包含的抗白粉病基因，有效實現(xiàn)標記定位與轉(zhuǎn)育，快速將其導(dǎo)入到生產(chǎn)的品種中，拓寬小麥抗源，才能夠培育出更加持久、穩(wěn)定的小麥抗性品種。

[1]金善寶.中國小麥學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2010.

[2]程登發(fā).植物保護21世紀展望[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,2012.

[3]劉金元,陶文靜,劉大鈞,等.與小麥白粉病抗性基因Pm2緊密連鎖RAPD標記的篩選研究[J].遺傳學(xué)報,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

劉國圣（1994-），男，山東臨沂人，本科，專業(yè)研究方向：植物科學(xué)與技術(shù)。