小麦矮秆、抗白粉病基因的分子标记定位

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1、小麦矮秆、抗白粉病基因的分子标记定位1引言1.1小麦种质资源根据对小麦种质材料利用的难易程度，可以将小麦种质资源分为三级基因源。一级基因源包括普通小麦的各类品种以及所有具有AABBDD染色体组的材料，它们很容易通过有性杂交和基因重组向栽培小麦转移目标基因。二级基因源是包括小麦属四倍体栽培种、原始种和野生种等具有1到2个与普通小麦相同基因组的物种。二级基因源在利用上要难于一级基因源，但是通过有性杂交和基因重组仍可以实现优良基因转移。三级基因源则是指小麦属内或属间的其它种，其染色体组与小麦染色体组不同但具有不同程度的部分同源性，它们在

2、利用上难度大，一般需要借助组织培养或分子技术才能实现向栽培小麦中的基因转移（董玉琛等，2000）。联合国粮农组织（FAO）国际农业研究咨询小组（CGIAR）及其所属有关国际农业科研机构自二十世纪五十年代以来，逐渐开始重视小麦遗传资源的收集、保存和研究工作。国际植物遗传资源研究所（IPGRI）的统计结果显示，截至20世纪70年代末，全世界一共收集了157259份小麦遗传资源，去掉各个国家之间的重复材料，实际可研究利用的材料不足6万份。至1985年以前，全世界共收集普通栽培小麦27149份，硬粒小麦8236份，稀有种和种别不详的287

3、78份（除去相互引种和原产地不详的材料）。其中中国和印度栽培品种总数在10000份以上，埃塞俄比亚和土耳其5000份以上，阿富汗、南斯拉夫、巴基斯坦、叙利亚和西班牙则是1000份以上。国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）至1992年共保存52839份普通小麦种质资源，13448份硬粒小麦种质资源，13268份小黑麦，194份黑麦，4523份小麦原始类型（栽培一粒和栽培二粒），2984份野生小麦和山羊草。截至2000年，共计45519份材料编入中国小麦种质资源目录。其中包括43014份小麦属材料，在小麦属中共39629份普通小麦，包

4、括25139份国内品种（13930份地方品种），14310份国外引进品种（引自80余个国家地区）；共2434份（国内919份）其它小麦如硬粒小麦、密穗小麦、圆锥小麦、波斯小麦、波兰小麦、东方小麦、云南小麦、新疆小麦等；另外，还有951份小麦特殊遗传材料如异附加系、易位系、核质置换系等。除去小麦属外，小麦种质资源还包括如披碱草、偃麦草、冰草、旱麦草、新麦草、鹅观草、野大麦、山羊草、簇毛麦、赖草、野黑麦、棱轴草、无芒草等。..1.2小麦矮秆基因研究及其利用小麦矮化基因包括三大类型（张晓科，1996）：（1）草丛矮基因，又称杂种基因，以

5、Dn表示，但大写基因符号在此不表示显性；（2）独秆基因，以USn表示，这里小写表示隐性；（3）矮秆基因，是矮化育种供体的主要对象，一般用Rhtn表示，这里的大写不表示显性，仅表示其相对于相应位点的基因具有降低株高的作用。草丛矮基因：早在1891年就有了关于矮生基因的研究，Farrer进行了小麦种内与种间杂交的研究，在F1、F2代群体中发现了具有大量无效分蘖、无效茎以及密集的叶片簇拥在一起的矮株，即矮生型。因不具备经济价值，长期以来矮生型在育种上未得到有效应用。之后Moorel提出开发利用草丛矮基因，理由是该类基因在许多矮秆和半矮秆

6、品种中均存在，当种植在适宜的温度条件下，具有降秆及提高分蘖的作用。他认为可以在夏季温度较高的热带与亚热带大陆性气候区选择具有优良产量潜力的丛状矮秆品种。草丛矮基因目前已知有四个，其位点均己经定位。Hurd（1958）和Mcintosh（1969）将D2定位于2BL上；Hermsen（1963）将D3定位于4BL上；Hermsen（1963）和Metzger（1972）将D1定位于2DS上，距离着丝点3.2个交换单位；Silbaugh（1970）将D4位于2DL上，距离着丝点9个交换单位。.2材料和方法2.1试验材料40个小冰麦种质

7、系，小冰麦种质系与普通小麦品种泰农18杂交获得的18个衍生种质系（详见表3），其中SN11A96-SN11A135为小冰麦种质系，由中国农业科学院作物科学研究所李立会研究员提供，SN110283-SN110342为小冰麦种质系与泰农18杂交选育的衍生种质系，由本实验室育成。对赤霉酸敏感的中国春；高秆小麦种质山农1532和矮秆种质山农342-9，以山农1532为母本，山农342-9为父本杂交获得F1，F1自交获得F2分离群体，从F2中选出10株典型高秆单株和10株典型矮秆单株育成F2:3家系。小麦抗白粉病种质山农0156，高感白粉病

8、的小麦品种辉县红；以山农0156为母本，辉县红为父本杂交获得的F1，F1自交获得的F2群体。上述材料均由本实验室创制或保存。2.2技术路线供试材料的性状调查参照全国小麦育种攻关协作组小麦良种区域试验田间记载及室内考种项目和标准。按照国家区域试验小麦