CN101755675A - 中间偃麦草中优良基因向小麦的转移 - Google Patents
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Abstract
中间偃麦草既是一种牧草又是小麦的近缘植物,而且容易与普通小麦杂交,在小麦遗传改良中具有重要作用。加强对中间偃麦草的遗传及其应用研究,进一步发掘和利用其优异基因资源,对于促进小麦育种的提高具有重要意义。
Description
技术领域
中间偃麦草中优良基因向小麦的转移属于分子生物学领域。
背景技术
中间偃麦草[Elytigia intermedium(Host)Nevski,Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth和Dewey或Agropyron intermedium(Host)Beauv.2n=6x=42]又名天蓝冰草,是禾本科小麦族(Triticeae)中的多年生野生草本植物。中间偃麦草是小麦的三级基因源,耐寒、耐旱、多花、抗倒、优质,高抗小麦的黄矮病,对小麦的三绣免疫,是小麦遗传改良中具有重要利用价值的宝贵资源。
发明内容
(1)黄矮病抗性基因向小麦的转移
小麦黄矮病(Wheat Yellow Dwarf)是小麦重要病害之一,是一种由蚜虫传播大麦黄矮病毒(Barley Yellow Dwarf Virus,BYDV)而引起的病毒病。目前,栽培小麦品种黄矮病抗性基因贫乏(Fedak-G,2001),只能向小麦的近缘物种寻找抗源。中间偃麦草对黄矮病表现免疫,因而被研究和利用最多。孙善澄(1981)、辛志勇等(1991)都开展了向小麦导入黄矮病抗性基因的研究,选育出中1~中5等八倍体小偃麦,其中多个小偃麦高抗黄矮病,尤以中4和中5抗性最强;以此为基础选育出了Z1~Z6(2n=44)等多个异附加系、HG295、遗4212等异代换系、易位系HW240、YW060等多个抗黄矮病的小麦新种质,抗性均来源于中间偃麦草(聂道泰等,1994;艾山江等,1997;唐顺学等,2000;张增艳等,1998,1999,2001,2002a;Zhang等,2001),该抗性基因是一个单显性基因,被定位于中间偃麦草的2Ai-2染色体上。法国的Canderor运用小麦与中间偃麦草杂交、回交选育出部分双二倍体TAF-46(2n=56)并进而选育出L1~L7等异附加系(2n=44),其中,L1高抗黄矮病,以此为基础,选育出了YW243、YW443、H960642等多个高抗黄矮病的易位系(谢皓等,2000;张增艳等,2002a,b),抗性均来源于中间偃麦草,其中的抗性基因被定位于中间偃麦草的7Ai-1长臂上,是一个单显性基因,并被命名为Bdv2(陈孝等,1998;Stoutjesdijik等,2001)。
(2)锈病基因向小麦的转移
小麦三锈(条锈、叶锈、秆锈)是小麦重要的病害,在世界很多国家都发生。目前,防治该病最安全和有效的方法就是选育抗性品种。中间偃麦草对三锈免疫,是小麦抗锈病育种的良好抗源。
小麦条锈病(Puccinia striformis f.sp.tritici)是小麦的主要病害之一,目前,已经命名的抗条锈病基因28个,主要来自于小麦,其余来自于黑麦(Scale,2n=2X=14,RR)、顶芒山羊草(Aegilops comosa Sibth和Sin,2n=2x=14,MM)、野生二粒小麦(Triticumdicoccoides,2n=4x=28,AABB)、斯卑尔脱小麦(Triticeae spelta,2n=6x=42,AABBDD)等小麦野生近缘种,还没有来自于中间偃麦草而被命名的基因(马渐新等,1999)。但是,中间偃麦草对条锈病免疫,国内外利用中间偃麦草与小麦杂交,已经选育出多个高抗条锈病的小麦-中间偃麦草的异附加系、异代换系和易位系(艾山江等,1997;王长有等,1999,2002;胡英考等,2002;张宏等,2003;Friebe等,1992,1993;Banks等,1993;Larkin等,1995),抗性鉴定结果表明,这些种质(系)的条锈病抗性均来源于中间偃麦草。小麦叶锈病(Pucciniarecodcita f.sp.tritici)和秆锈病(Puccinia coriticioides f.sp.tritici)的发生也很普遍。截至1999年,已正式登记命名了58个抗叶锈病基因(Lr基因),统一编号到L r47(Mcintosh等,1995a,b),其中Lr38来源于中间偃麦草(陈万全等,2002),在八倍体小偃麦中4中被发现。另外,国内外选育出小麦-中间偃麦草异代换系、附加系等抗叶锈或(和)秆锈的的种质材料(艾山江等,1997;Friebe等,1993),其抗性来源于中间偃麦草。
(3)白粉病抗性向小麦的转移
小麦白粉病(Erysiphe graminus DC.f.sp.tritici)是小麦世界性病害,近年来在我国各麦区常有发生和流行,已成为我国小麦生产的第一大病害。培育和推广抗病品种被公认为是防治小麦白粉病最经济、安全、有效的途径。据研究(Franke,1992),中间偃麦草对白粉病基因表现抗性,其中可能含有抗性基因。本实验室研究结果表明,中间偃麦草对白粉病免疫,其中可能含有新的抗白粉病基因,位于中间偃麦草的E基因组染色体上(刘树兵等,2002);在开展小麦与中间偃麦草杂交亲和性和杂种后代育性研究基础上,选育出了多个小麦-中间偃麦草的八倍体小偃麦,并筛选出多个抗白粉病的异附加系、异代换系、易位系(王洪刚等,1996,1999,2000b,2001;李平路等,2003;丁斌等,2003)。
(4)条斑病抗性基因向小麦的转移
小麦条斑病(wheat streak mosaic virus,WSMV)是由小麦卷叶螨(wheat curl mite,WCM)作介体传播的一种病毒病,是小麦的一种很重要的病毒病,曾在加拿大、美国引起毁灭性灾害,在其他国家也时有发生,其研究引起世界的关注。目前,普通小麦中缺乏该病的抗性基因,需要到小麦的近缘物种寻找抗源。经研究发现,中间偃麦草对该病表现免疫。利用小麦与中间偃麦草杂交,已经选育出抗小麦条斑病的中5、TAF46、CI15092等多个材料(Chen等,1998b),经鉴定,这些材料的抗性均来源于中间偃麦草,其中CI15092中的抗性基因被定位于中间偃麦草的4Ai-2染色体上(Friebe等,1991;Wang等,1996;Chen等,1998b)。
(5)其他优良基因向小麦的转移
除将中间偃麦草中上述抗性基因转移进小麦之外,还有报道向小麦转移抗寒、耐旱、耐盐抗性以及增加蛋白质含量的报道(Chen等,1998a;Mcguide等,1981;Dewey等1984;Fedak等,1985;Littlejohn等,1988)。但是对于转移其他农艺性状,鲜见报道。
本实验室利用普通小麦烟农15与中间偃麦草杂交,除选育出若干个八倍体小偃麦、附加系以及抗白粉病的材料外,还从中选育出一个农艺性状和细胞学稳定的材料山农0095(2n=42),该材料与其亲本烟农15相比,茎秆粗壮,叶片长且宽,尤其是旗叶既长又宽,繁茂性明显增强,具有中间偃麦草的特点。经细胞学、生化和分子生物学综合鉴定,结果表明,该材料可能是一个小麦-中间偃麦草的异代换系(王黎明,2005a)。据此,初步认为,中间偃麦草中可能含有控制小麦产量相关性状的基因。
本发明的有益效果
中间偃麦草既是一种牧草又是小麦的近缘植物,而且容易与普通小麦杂交,在小麦遗传改良中具有重要作用。加强对中间偃麦草的遗传及其应用研究,进一步发掘和利用其优异基因资源,对于促进小麦育种的提高具有重要意义。
Claims (5)
1.黄矮病抗性基因向小麦的转移
小麦黄矮病(Wheat Yellow Dwarf)是小麦重要病害之一,是一种由蚜虫传播大麦黄矮病毒(Barley Yellow DwarfVirus,BYDV)而引起的病毒病,目前,栽培小麦品种黄矮病抗性基因贫乏(Fedak-G,2001),只能向小麦的近缘物种寻找抗源,中间偃麦草对黄矮病表现免疫,因而被研究和利用最多。
2.锈病基因向小麦的转移
小麦三锈(条锈、叶锈、秆锈)是小麦重要的病害,在世界很多国家都发生。目前,防治该病最安全和有效的方法就是选育抗性品种,中间偃麦草对三锈免疫,是小麦抗锈病育种的良好抗源。
3.白粉病抗性向小麦的转移
小麦白粉病(Erysiphe graminus DC.f.sp.tritici)是小麦世界性病害,培育和推广抗病品种被公认为是防治小麦白粉病最经济、安全、有效的途径。据研究(Franke,1992),中间偃麦草对白粉病基因表现抗性,其中可能含有抗性基因,本实验室研究结果表明,中间偃麦草对白粉病免疫,其中可能含有新的抗白粉病基因,位于中间偃麦草的E基因组染色体上;在开展小麦与中间偃麦草杂交亲和性和杂种后代育性研究基础上,选育出了多个小麦-中间偃麦草的八倍体小偃麦,并筛选出多个抗白粉病的异附加系、异代换系、易位系。
4.条斑病抗性基因向小麦的转移
小麦条斑病(wheat streak mosaic virus,WSMV)是由小麦卷叶螨(wheat curl mite,WCM)作介体传播的一种病毒病,是小麦的一种很重要的病毒病,曾在加拿大、美国引起毁灭性灾害,在其他国家也时有发生,其研究引起世界的关注,目前,普通小麦中缺乏该病的抗性基因,需要到小麦的近缘物种寻找抗源,经研究发现,中间偃麦草对该病表现免疫,利用小麦与中间偃麦草杂交,已经选育出抗小麦条斑病的中5、TAF46、CI15092等多个材料(Chen等,1998b),经鉴定,这些材料的抗性均来源于中间偃麦草,其中CI15092中的抗性基因被定位于中间偃麦草的4Ai-2染色体上。
5.其他优良基因向小麦的转移
本研究利用普通小麦烟农15与中间偃麦草杂交,除选育出若干个八倍体小偃麦、附加系以及抗白粉病的材料外,还从中选育出一个农艺性状和细胞学稳定的材料山农0095(2n=42),该材料与其亲本烟农15相比,茎秆粗壮,叶片长且宽,尤其是旗叶既长又宽,繁茂性明显增强,具有中间偃麦草的特点,经细胞学、生化和分子生物学综合鉴定,结果表明,该材料可能是一个小麦-中间偃麦草的异代换系,据此,初步认为,中间偃麦草中可能含有控制小麦产量相关性状的基因。
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CN200810238661A Pending CN101755675A (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 中间偃麦草中优良基因向小麦的转移 |
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CN (1) | CN101755675A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105294845A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-02-03 | 中国科学院植物研究所 | 大麦抗叶锈病蛋白及其编码基因与应用 |
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2008
- 2008-12-19 CN CN200810238661A patent/CN101755675A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105294845A (zh) * | 2014-06-11 | 2016-02-03 | 中国科学院植物研究所 | 大麦抗叶锈病蛋白及其编码基因与应用 |
CN105294845B (zh) * | 2014-06-11 | 2019-01-08 | 中国科学院植物研究所 | 大麦抗叶锈病蛋白及其编码基因与应用 |
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