CN1299568C - 一种小麦赤霉病抗病育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于小麦非整倍体生物技术育种领域。利用“中国春”小麦的单体系列与小麦赤霉病抗源“苏麦3号”进行杂交与回交，并对每个世代进行镜检，选择单体再次进行回交。至回交4代后，将分离出的单体后代套袋自交，从中选择纯合二体作为该套单染色体代换系材料。选择已经定位染色体的SSR引物对单染色体进行PCR扩增，根据得到的分子标记进行单染色体的鉴定。这套苏麦3号染色体代换系材料的获得，将有助于定位并克隆苏麦3号的赤霉病抗性基因，将抗性基因导入其他不含苏麦3号抗赤霉病基因的小麦品种或品系，选育出抗赤霉病的小麦品种或品系，加快抗病育种进程，提高抗病育种选择效率。
Description
一.技术领域
本发明属于小麦非整倍体生物技术育种领域。
二.背景技术
由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum，Schw)引起的小麦赤霉病是一个世界范围内的病害，不仅造成严重的产量损失，而且病麦粒残留的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)等真菌毒素，严重威胁人畜的健康。目前世界上公认的小麦赤霉病抗源有中国的苏麦3号，宁7840，望水白等，但这些小麦品种由于农艺性状(如株高，产量等)较差，很难直接应用到农业生产中。因此需要确定这些抗源所携有的抗性基因，并转入到常规生产品种中，培育可以商业化应用的小麦抗病品种。
目前许多研究工作者(Kolb，F.L.，Crop Sci，2001，41：611-619；Buerstmayr，H.，Theor Appl Genet，2003，107：503～508)利用重组自交系或双单倍体群体从全基因组角度对不同的小麦赤霉病抗源进行抗性基因研究，结果表明，小麦的赤霉病抗性是由2-3对主效基因控制以及数量不详的微效基因共同修饰的数量性状，遗传机制较为复杂。抗性基因的转育工作也因此受到影响。
非整倍体技术在遗传分析中的应用由来已久。利用品种间单染色体代换技术，可以针对某一条染色体，定位目的基因。但由于单染色体自动加倍、漂移、及转换等原因，在单染色体代换系的创制过程中，会出现错误的代换系。传统的单染色体代换系的鉴定是利用染色体的细胞学标记，但细胞学标记数量少，且难以获得，因此，在分子标记出现之前，小麦的单染色体代换系一直没有进行鉴定。
三.发明内容
本发明需要解决的问题是：创造小麦赤霉病抗源苏麦3号的一套(21个)单染色体的代换系，并进行分子鉴定，使之成为可以用于进行苏麦3号赤霉病抗性基因及其他目的基因的染色体定位研究的遗传材料，建立一种小麦赤霉病抗病育种方法。
本发明的技术方案为：1.苏麦3号一套(21个)单染色体的代换系的创制。2.单染色体代换系的的分子鉴定。
1.苏麦3号一套(21个)单染色体的代换系的创制。
a)小麦赤霉病抗病品种苏麦3号进行赤霉病抗性接种鉴定，选择抗性最好的单株；
b)一套(21个)中国春单体系列分别镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41的植株；
c)以上述苏麦3号抗性单株为母本(♀)分别与上述中国春小麦单体系列(♂)杂交，得到一套(21个)杂种F1；
d)对杂种F1镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，作为父本(♂)，分别与对应的中国春小麦单体(♀)杂交，得到一套(21个)BC1植株；
e)对BC1植株重复步骤d)所述操作，得到一套(21个)BC2植株；
f)对BC2植株重复步骤d)所述操作，得到一套(21个)BC3植株；
g)对BC3植株重复步骤d)所述操作，得到一套(21个)BC4植株；
h)对BC4植株镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，套袋自交，得到一套(21个)BC4F1；
I)对BC4F1植株镜检，选择2n＝42的纯合体植株，即一套(21个)中国春(苏麦3号)单染色体代换系。
2.单染色体代换系的的分子鉴定。
a)分别剪取一套(21个)中国春(苏麦3号)单染色体代换系植株，亲本中国春和亲本苏麦3号植株的叶片，提取全基因组DNA；
b)分别选取位于每一条染色体上的简单重复序列标记(SSR)引物2-4个；
c)对单染色体代换系的DNA，应用上述的对应染色体上的SSR引物，进行PCR扩增，扩增产物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离后，获得分子标记资料
d)对照上述分子标记资料，确定所得单染色体代换系的准确性。
本发明的效果是本发明创制的一套(21个)中国春(苏麦3号)单染色体代换系，将赤霉病抗性品种苏麦3号的单个染色体转育到中国春小麦中。与现有的基因定位方法相比，利用该套材料进行抗性基因定位，可以克服必须对全基因组进行研究的缺点，只针对苏麦3号的单条染色体进行抗性基因研究，不仅可以缩小研究范围，减小工作量，更重要的是可以屏蔽各基因间的互作与干扰，有效的研究所有的赤霉病抗性基因。与现有的育种方法相比，在确定抗性基因后，选择抗性基因所在的单染色体代换系作为抗性亲本进行杂交配组，在后代中选择抗性株系并进入传统的育种程序，不仅可以避免亲本杂交配组的盲目性，还可以减少后代抗性株系选择的工作量，加速新品种的选育进程。该套小麦材料还可以应用于苏麦3号其他目标性状的遗传研究，如针对苏麦3号的高感白粉病的特点，利用该套小麦材料，通过对每一个单染色体代换系的白粉病抗性接种鉴定数据，可以对小麦白粉病抗性基因进行染色体定位。该套小麦材料还可以应用于苏麦3号目标性状的遗传基因精细定位研究。如已确定赤霉病抗性基因所在的染色体，可以利用该单染色体代换系，构建大样本遗传群体，进行基因的精细定位。随着分子标记技术的发展，利用分子标记可以确定代换系和供体亲本之间的同源性，由此鉴定单染色体代换系的准确性。而且分子标记技术不受植物组织、发育阶段及环境的影响，在任何季节、环境均可检测。所用的分子标记数量极多，覆盖整个基因组，表现共显性，可鉴别纯合体与杂合体，与其他技术相比，具有很强的技术优越性。
四.附图说明：
图1：中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系分子鉴定的电泳图谱
1-19.中国春(苏麦3号)1A单染色体代换系--中国春(苏麦3号)5D单染色体代换系
20.中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系
21.中国春(苏麦3号)7D单染色体代换系
22.中国春
23.苏麦3号
五.具体实施方式
1.对中国春小麦6D染色体单体，镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41的植株。对小麦赤霉病抗病品种苏麦3号进行赤霉病抗性接种鉴定，选择抗性最好的单株，病小穗率为6.85％。以苏麦3号抗性单株为母本(♀)，与中国春小麦6D染色体单体(♂)杂交，得到杂种F1。F1植株镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，作为父本(♂)，再与中国春小麦6D染色体单体(♀)杂交，得到BC1植株。重复镜检，选择与杂交工作，直至得到BC4植株。BC4植株镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，套袋自交，得到BC4F1植株。对BC4F1镜检，选择2n＝42的纯合体植株，即为中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系。
2.剪取中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系植株的叶片，提取全基因组DNA，选取已定位于6D染色体上的简单重复序列标记(SSR)引物gwm325和gwm469，进行PCR扩增，扩增产物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离。分离结果(附图1)可以看出，中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系的6D染色体的PCR扩增产物与苏麦3号6D染色体的PCR扩增产物相同，而与中国春6D染色体的PCR扩增产物不同，说明苏麦3号6D染色体已代换到中国春小麦中，所得到的植株确实为中国春(苏麦3号)6D单染色体代换系。
Claims (1)
1.一种小麦赤霉病抗病育种方法，其特征在于，由以下步骤构成：
1)小麦赤霉病抗病品种苏麦3号进行赤霉病抗性接种鉴定，选择抗性最好的单株；
2)一套21个中国春单体系列分别镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41的植株；
3)以上述苏麦3号抗性单株为母本♀分别与上述中国春小麦单体系列♂杂交，得到一套21个杂种F1；
4)对杂种F1镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，作为父本♂，分别与对应的中国春小麦单体♀杂交，得到一套21个BC1植株；
5)对BC1植株重复步骤4)所述操作，得到一套21个BC2植株；
6)对BC2植株重复步骤4)所述操作，得到一套21个BC3植株；
7)对BC3植株重复步骤4)所述操作，得到一套21个BC4植株；
8)对BC4植株镜检根尖分生细胞染色体数目，选择2n＝41，外部形态接近于中国春的植株，套袋自交，得到一套21个BC4F1；
9)对BC4F1植株镜检，选择2n＝42的纯合体植株，即一套21个中国春苏麦3号单染色体代换系；
10)分别剪取一套21个中国春苏麦3号单染色体代换系植株，亲本中国春和亲本苏麦3号植株的叶片，提取全基因组DNA；
11)分别选取位于每一条染色体上的简单重复序列标记SSR引物2-4个；
12)对单染色体代换系的DNA，应用上述的对应染色体上的SSR引物，进行PCR扩增，扩增产物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离后，获得分子标记资料；
13)对照上述分子标记资料，确定所得单染色体代换系的准确性。
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