





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (16): 3304-3316.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.013
张树伟1(
), 史文宇1, 李冰洁1, 常松鹤1, 乔麟轶1, 李欣1, 常利芳1, 陈芳1, 郭慧娟1, 畅志坚1, 张晓军1,2,*(
)
收稿日期:2025-02-25
接受日期:2025-04-22
出版日期:2025-08-11
发布日期:2025-08-11
通信作者:
联系方式:
张树伟,E-mail:zshuwei@sxau.edu.cn。
基金资助:
ZHANG ShuWei1(
), SHI WenYu1, LI BingJie1, CHANG SongHe1, QIAO LinYi1, LI Xin1, CHANG LiFang1, CHEN Fang1, GUO HuiJuan1, CHANG ZhiJian1, ZHANG XiaoJun1,2,*(
)
Received:2025-02-25
Accepted:2025-04-22
Published:2025-08-11
Online:2025-08-11
摘要:
【目的】中间偃麦草是小麦的三级基因库,利用远缘杂交将中间偃麦草含优异基因的染色体导入小麦背景创制新型种质资源,探究其对小麦抗病性及农艺性状的影响,为小麦育种改良提供理论依据。【方法】以普通小麦烟农999与小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8047杂交BC1F6代选育的小麦新品系CH71为试验材料,利用Oligo-pSc119.2、Oligo-pTa535、Oligo-B11、Oligo-pDb12H等探针通过非变性荧光原位杂交(non-denaturing fluorescence in situ hybridization,ND-FISH)进行核型分析,明确CH71及其亲本的染色体组成;通过Synt探针的Oligo-FISH painting技术,鉴定CH71外源染色体同源群归属,并结合中间偃麦草特异STS标记进行PCR扩增验证;利用国内流行的白粉菌小种E09和条锈菌混合小种CYR32、CYR33、CYR34对CH71进行抗病性鉴定,并测定其株高、穗长、小穗数、千粒重、粒长、粒宽等农艺性状。【结果】小麦亲本烟农999含有21对小麦染色体;部分双二倍体亲本TAI8047含有58条染色体,包括21对小麦染色体和8对外源染色体;CH71含有44条染色体,包括21对小麦染色体和1对外源染色体JS-1;利用Synt7探针对CH71进行Oligo-FISH painting鉴定,表明CH71附加的JS-1染色体可能为中间偃麦草7JS染色体;进一步利用中间偃麦草第7同源群的183对STS引物对CH71进行PCR扩增,筛选到12个可以同时在中间偃麦草、TAI8047和CH71中扩增出特异条带的STS标记,表明JS-1为中间偃麦草7JS染色体;人工接种我国广泛流行的白粉菌小种E09和条锈菌混合小种CYR32、CYR33、CYR34,抗性鉴定表明,CH71中抗白粉病、免疫条锈病,遗传分析表明,其对白粉病和条锈病的抗性可能均来自中间偃麦草7JS染色体;农艺性状调查表明,CH71的株高比小麦亲本烟农999增加24.0 cm、穗长增加3.44 cm、小穗数增加1.6个、粒长增加0.68 mm,但千粒重降低6.78%、粒宽减少2.70%。【结论】新品系CH71为小麦-中间偃麦草7JS异附加系,兼抗小麦白粉病和条锈病,可作为有价值的种质资源用于小麦抗病育种及外源抗病基因克隆;筛选到12个STS标记可为小麦背景下中间偃麦草7JS染色体的快速鉴定提供便捷。
张树伟, 史文宇, 李冰洁, 常松鹤, 乔麟轶, 李欣, 常利芳, 陈芳, 郭慧娟, 畅志坚, 张晓军. 兼抗白粉病和条锈病的小麦-中间偃麦草7JS附加系CH71的分子细胞学鉴定[J]. 中国农业科学, 2025, 58(16): 3304-3316.
ZHANG ShuWei, SHI WenYu, LI BingJie, CHANG SongHe, QIAO LinYi, LI Xin, CHANG LiFang, CHEN Fang, GUO HuiJuan, CHANG ZhiJian, ZHANG XiaoJun. Molecular Cytogenetic Characterization of Wheat-Thinopyrum intermedium 7JS Addition Line CH71 with Resistance to Both Powdery Mildew and Stripe Rust[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(16): 3304-3316.
表1
寡核苷酸探针序列"
| 探针名称 Probes | 修饰类型 Modification types | 探针序列 Probe sequences (5′-3′) | 参考文献 References |
|---|---|---|---|
| Oligo-B11 | 5′6-FAM | TCCGCTCACCTTGATGACAACATCAGGTGGAATTCCGTTCGAGGG | [ |
| Oligo-pDb12H | 5′TAMRA | TCAGAATTTTTAGGATAGCAGAAGTATTCGAAATACCCAGATTGC TACAG | [ |
| Oligo-pSc119.2 | 5′6-FAM | CCGTTTTGTGGACTATTACTCACCGCTTTGGGGTCCCATAGCTAT | [ |
| Oligo-pTa535 | 5′TAMRA | AAAAACTTGACGCACGTCACGTACAAATTGGACAAACTCTTTCGGAGTATC AGGGTTTC | [ |
表2
中间偃麦草染色体特异STS引物序列"
| 序号 No. | 引物名称 Primer name | 染色体 Chromosome | 正向引物 Forward sequence (5′-3′) | 反向引物 Reverse sequence (5′-3′) | 退火温度 Annealing temperature (℃) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | C19-08 | 7JS | CTTAGTCTGCAGCCTCTGTCC | AGAGCATCGTCAATAGCCCAG | 60 |
| 2 | C19-22 | 7JS | AAACATAGCCTAAGACGGGC | GGTCATTGGGTGCAGAATAG | 60 |
| 3 | C19-39 | 7JS | GAATCTGCGGTGTGCTATTT | TCGGTCGACAACATAGTGTG | 60 |
| 4 | C19-54 | 7JS | ACGCAAGTTTCAGATAAACAAGACT | TCTCTTGATCGGTTGGACACC | 58 |
| 5 | C19-61 | 7JS | CGTGTATCGAACGTGAAATG | CAGTTGGAAATCCAGGAATG | 60 |
| 6 | C19-68 | 7JS | CTCTTGTCGTCGAGGGTCT | GTAGAGGTACTTAGCGGCGA | 58 |
| 7 | C19-83 | 7JS | TTTGCTCACTCTCTGGTTCC | GAAAGTTGGAGAACGCTCAA | 60 |
| 8 | C19-103 | 7JS | GGATGAAGCATCTCCACAAC | ATCAGGAAGCTCAGCATCAG | 58 |
| 9 | C19-105 | 7JS | TTCTCATGTGTGTGACCCGC | TTGGTAGAACGGCCACAAGA | 60 |
| 10 | C19-109 | 7JS | AGTAGTGCTGAACTTGCCACT | GCAAACGTCTTCGGCGTATC | 60 |
| 11 | C19-136 | 7JS | GCTCACCATGAGAAGGAAAA | GGATGAATGTTAATGGCGAG | 60 |
| 12 | C19-138 | 7JS | CCTAGAAGTTCACGGCCTC | GGCACTTCTGTAGCTTGCAT | 60 |
图1
TAI8047、烟农999和CH71的染色体核型鉴定 a、b:TAI8047染色体不同探针核型图。a所用探针为Oligo-B11(绿色)和Oligo-pDb12H(红色),b所用探针为Oligo-pSc119.2(绿色)和Oligo-pTa535(红色);c:烟农999的染色体核型图;d—f:CH71染色体不同探针核型图。d所用探针为Oligo-B11(绿色)和Oligo-pDb12H(红色),e所用探针为Oligo-pSc119.2(绿色)和Oligo-pTa535(红色),f所用探针为小麦第7同源群探针套Synt7(红色);g:CH71染色体详细核型;h:TAI8047的JS-1染色体与CH71外源染色体的核型比较,每组4个染色体核型分别为DAPI染色、探针Oligo-B11(绿色)/探针Oligo-pSc119.2(绿色)、探针Oligo-pDb12H(红色)/探针Oligo-pTa535(红色)及前3张组合图。标尺:10 μm"
表3
CH71及其亲本苗期和成株期抗病性调查"
| 材料名称 Material name | 染色体数目 Number of chromosome | 外源染色体 Alien chromosome | 条锈菌小种 CYR32/CYR33/CYR34 Stripe rust species CYR32/CYR33/CYR34 | 白粉菌小种E09 Powdery mildew species E09 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 苗期 Seedling resistance | 成株期 Adult-plant resistance | ||||
| 太原768 Taiyuan 768 | 42 | — | 4 | 4 | 4 |
| 系76(64)Line 76(64) | 42 | — | 4 | 4 | 4 |
| TAI8047 | 58 | J+JS+St | 0 | 0; | 0 |
| CH71 | 44 | 7JS | 0; | 2 | 2 |
| 烟农999 Yannong 999 | 42 | — | 4 | 4 | 4 |
| SY95-71 | 42 | — | — | 4 | 4 |
| TC29 | 42 | — | 4 | — | — |
表4
小偃麦CH71与亲本的农艺性状调查"
| 材料名称 Material name | 外源染色体 Alien chromosome | 株高 Plant height (cm) | 穗长 Spike length (cm) | 小穗数 Spikelet number | 千粒重 Thousand grain weight (g) | 粒长 Grain length (mm) | 粒宽 Grain width (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 太原768 Taiyuan 768 | — | 76.60±3.51a | 8.88±0.43a | 20.80±1.10a | 49.43±1.67b | 6.84±0.17a | 3.75±0.11c |
| 系76(64)Line76 (64) | — | 77.20±3.90a | 9.06±0.36a | 20.40±0.89a | 49.03±1.21b | 6.86±0.14a | 3.72±0.08bc |
| TAI8047 | J+JS+St | 94.80±4.44b | 17.20±0.57c | 21.60±1.67a | 29.89±3.09a | 8.10±0.17c | 2.95±0.09a |
| 烟农999 Yannong 999 | — | 77.40±3.96a | 8.30±0.35a | 20.40±0.89a | 52.39±5.09b | 6.82±0.24a | 3.70±0.12bc |
| CH71 | 7JS | 101.40±7.78b | 11.74±1.28b | 22.00±1.33a | 48.84±2.43b | 7.50±0.18b | 3.60±0.09b |
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