小麥矮稈、抗白粉病基因的分子標(biāo)記定位

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1、小麥矮稈、抗白粉病基因的分子標(biāo)記定位1引言1.1小麥種質(zhì)資源根據(jù)對小麥種質(zhì)材料利用的難易程度，可以將小麥種質(zhì)資源分為三級基因源。一級基因源包括普通小麥的各類品種以及所有具有AABBDD染色體組的材料，它們很容易通過有性雜交和基因重組向栽培小麥轉(zhuǎn)移目標(biāo)基因。二級基因源是包括小麥屬四倍體栽培種、原始種和野生種等具有1到2個與普通小麥相同基因組的物種。二級基因源在利用上要難于一級基因源，但是通過有性雜交和基因重組仍可以實現(xiàn)優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移。三級基因源則是指小麥屬內(nèi)或?qū)匍g的其它種，其染色體組與小麥染色體組不同但具有不同程度的部分同源性，它們在

2、利用上難度大，一般需要借助組織培養(yǎng)或分子技術(shù)才能實現(xiàn)向栽培小麥中的基因轉(zhuǎn)移（董玉琛等，2000）。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）國際農(nóng)業(yè)研究咨詢小組（CGIAR）及其所屬有關(guān)國際農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)自二十世紀(jì)五十年代以來，逐漸開始重視小麥遺傳資源的收集、保存和研究工作。國際植物遺傳資源研究所（IPGRI）的統(tǒng)計結(jié)果顯示，截至20世紀(jì)70年代末，全世界一共收集了157259份小麥遺傳資源，去掉各個國家之間的重復(fù)材料，實際可研究利用的材料不足6萬份。至1985年以前，全世界共收集普通栽培小麥27149份，硬粒小麥8236份，稀有種和種別不詳?shù)?87

3、78份（除去相互引種和原產(chǎn)地不詳?shù)牟牧希?。其中中國和印度栽培品種總數(shù)在10000份以上，埃塞俄比亞和土耳其5000份以上，阿富汗、南斯拉夫、巴基斯坦、敘利亞和西班牙則是1000份以上。國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）至1992年共保存52839份普通小麥種質(zhì)資源，13448份硬粒小麥種質(zhì)資源，13268份小黑麥，194份黑麥，4523份小麥原始類型（栽培一粒和栽培二粒），2984份野生小麥和山羊草。截至2000年，共計45519份材料編入中國小麥種質(zhì)資源目錄。其中包括43014份小麥屬材料，在小麥屬中共39629份普通小麥，包

4、括25139份國內(nèi)品種（13930份地方品種），14310份國外引進品種（引自80余個國家地區(qū)）；共2434份（國內(nèi)919份）其它小麥如硬粒小麥、密穗小麥、圓錐小麥、波斯小麥、波蘭小麥、東方小麥、云南小麥、新疆小麥等；另外，還有951份小麥特殊遺傳材料如異附加系、易位系、核質(zhì)置換系等。除去小麥屬外，小麥種質(zhì)資源還包括如披堿草、偃麥草、冰草、旱麥草、新麥草、鵝觀草、野大麥、山羊草、簇毛麥、賴草、野黑麥、棱軸草、無芒草等。..1.2小麥矮稈基因研究及其利用小麥矮化基因包括三大類型（張曉科，1996）：（1）草叢矮基因，又稱雜種基因，以

5、Dn表示，但大寫基因符號在此不表示顯性；（2）獨稈基因，以USn表示，這里小寫表示隱性；（3）矮稈基因，是矮化育種供體的主要對象，一般用Rhtn表示，這里的大寫不表示顯性，僅表示其相對于相應(yīng)位點的基因具有降低株高的作用。草叢矮基因：早在1891年就有了關(guān)于矮生基因的研究，F(xiàn)arrer進行了小麥種內(nèi)與種間雜交的研究，在F1、F2代群體中發(fā)現(xiàn)了具有大量無效分蘗、無效莖以及密集的葉片簇?fù)碓谝黄鸬陌?，即矮生型。因不具備?jīng)濟價值，長期以來矮生型在育種上未得到有效應(yīng)用。之后Moorel提出開發(fā)利用草叢矮基因，理由是該類基因在許多矮稈和半矮稈

6、品種中均存在，當(dāng)種植在適宜的溫度條件下，具有降稈及提高分蘗的作用。他認(rèn)為可以在夏季溫度較高的熱帶與亞熱帶大陸性氣候區(qū)選擇具有優(yōu)良產(chǎn)量潛力的叢狀矮稈品種。草叢矮基因目前已知有四個，其位點均己經(jīng)定位。Hurd（1958）和Mcintosh（1969）將D2定位于2BL上；Hermsen（1963）將D3定位于4BL上；Hermsen（1963）和Metzger（1972）將D1定位于2DS上，距離著絲點3.2個交換單位；Silbaugh（1970）將D4位于2DL上，距離著絲點9個交換單位。.2材料和方法2.1試驗材料40個小冰麥種質(zhì)

7、系，小冰麥種質(zhì)系與普通小麥品種泰農(nóng)18雜交獲得的18個衍生種質(zhì)系（詳見表3），其中SN11A96-SN11A135為小冰麥種質(zhì)系，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所李立會研究員提供，SN110283-SN110342為小冰麥種質(zhì)系與泰農(nóng)18雜交選育的衍生種質(zhì)系，由本實驗室育成。對赤霉酸敏感的中國春；高稈小麥種質(zhì)山農(nóng)1532和矮稈種質(zhì)山農(nóng)342-9，以山農(nóng)1532為母本，山農(nóng)342-9為父本雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得F2分離群體，從F2中選出10株典型高稈單株和10株典型矮稈單株育成F2:3家系。小麥抗白粉病種質(zhì)山農(nóng)0156，高感白粉病

8、的小麥品種輝縣紅；以山農(nóng)0156為母本，輝縣紅為父本雜交獲得的F1，F(xiàn)1自交獲得的F2群體。上述材料均由本實驗室創(chuàng)制或保存。2.2技術(shù)路線供試材料的性狀調(diào)查參照全國小麥育種攻關(guān)協(xié)作組小麥良種區(qū)域試驗田間記載及室內(nèi)考種項目和標(biāo)準(zhǔn)。按照國家區(qū)域試驗小麥