專利名稱：一種小麥赤霉病抗病育種方法
技術領域：
本發(fā)明屬于小麥非整倍體生物技術育種領域。
二.
背景技術：
由禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum，Schw)引起的小麥赤霉病是一個世界范圍內的病害，不僅造成嚴重的產(chǎn)量損失，而且病麥粒殘留的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)等真菌毒素，嚴重威脅人畜的健康。目前世界上公認的小麥赤霉病抗源有中國的蘇麥3號，寧7840，望水白等，但這些小麥品種由于農(nóng)藝性狀(如株高，產(chǎn)量等)較差，很難直接應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。因此需要確定這些抗源所攜有的抗性基因，并轉入到常規(guī)生產(chǎn)品種中，培育可以商業(yè)化應用的小麥抗病品種。
目前許多研究工作者(Kolb，F(xiàn).L.，Crop Sci，2001，41611-619；Buerstmayr，H，Theor Appl Genet，2003，107503～508)利用重組自交系或雙單倍體群體從全基因組角度對不同的小麥赤霉病抗源進行抗性基因研究，結果表明，小麥的赤霉病抗性是由2-3對主效基因控制以及數(shù)量不詳?shù)奈⑿Щ蚬餐揎椀臄?shù)量性狀，遺傳機制較為復雜。抗性基因的轉育工作也因此受到影響。
非整倍體技術在遺傳分析中的應用由來已久。利用品種間單染色體代換技術，可以針對某一條染色體，定位目的基因。但由于單染色體自動加倍、漂移、及轉換等原因，在單染色體代換系的創(chuàng)制過程中，會出現(xiàn)錯誤的代換系。傳統(tǒng)的單染色體代換系的鑒定是利用染色體的細胞學標記，但細胞學標記數(shù)量少，且難以獲得，因此，在分子標記出現(xiàn)之前，小麥的單染色體代換系一直沒有進行鑒定。
三.

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的問題是創(chuàng)造小麥赤霉病抗源蘇麥3號的一套(21個)單染色體的代換系，并進行分子鑒定，使之成為可以用于進行蘇麥3號赤霉病抗性基因及其他目的基因的染色體定位研究的遺傳材料，建立一種小麥赤霉病抗病育種方法。
本發(fā)明的技術方案為1.蘇麥3號一套(21個)單染色體的代換系的創(chuàng)制。2單染色體代換系的的分子鑒定。
1.蘇麥3號一套(21個)單染色體的代換系的創(chuàng)制。
a)小麥赤霉病抗病品種蘇麥3號進行赤霉病抗性接種鑒定，選擇抗性最好的單株；b)一套(21個)中國春單體系列分別鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41的植株；c)以上述蘇麥3號抗性單株為母本(♀)分別與上述中國春小麥單體系列(♂)雜交，得到一套(21個)雜種F1；d)對雜種F1鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，作為父本(♂)，分別與對應的中國春小麥單體(♀)雜交，得到一套(21個)BC1植株；e)對BC1植株重復步驟d)所述操作，得到一套(21個)BC2植株；f)對BC2植株重復步驟d)所述操作，得到一套(21個)BC3植株；g)對BC3植株重復步驟d)所述操作，得到一套(21個)BC4植株；h)對BC4植株鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，套袋自交， 得到一套(21個)BC4F1；l)對BC4F1植株鏡檢，選擇2n＝42的純合體植株，即一套(21個)中國春(蘇麥3號)單染色體代換系。
2單染色體代換系的的分子鑒定。
a)分別剪取一套(21個)中國春(蘇麥3號)單染色體代換系植株，親本中國春和親本蘇麥3號植株的葉片，提取全基因組DNA；b)分別選取位于每一條染色體上的簡單重復序列標記(SSR)引物2-4個；c)對單染色體代換系的DNA，應用上述的對應染色體上的SSR引物，進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝膠上電泳分離后，獲得分子標記資料d)對照上述分子標記資料，確定所得單染色體代換系的準確性。
本發(fā)明的效果是本發(fā)明創(chuàng)制的一套(21個)中國春(蘇麥3號)單染色體代換系，將赤霉病抗性品種蘇麥3號的單個染色體轉育到中國春小麥中。與現(xiàn)有的基因定位方法相比，利用該套材料進行抗性基因定位，可以克服必須對全基因組進行研究的缺點，只針對蘇麥3號的單條染色體進行抗性基因研究，不僅可以縮小研究范圍，減小工作量，更重要的是可以屏蔽各基因間的互作與干擾，有效的研究所有的赤霉病抗性基因。與現(xiàn)有的育種方法相比，在確定抗性基因后，選擇抗性基因所在的單染色體代換系作為抗性親本進行雜交配組，在后代中選擇抗性株系并進入傳統(tǒng)的育種程序，不僅可以避免親本雜交配組的盲目性，還可以減少后代抗性株系選擇的工作量，加速新品種的選育進程。該套小麥材料還可以應用于蘇麥3號其他目標性狀的遺傳研究，如針對蘇麥3號的高感白粉病的特點，利用該套小麥材料，通過對每一個單染色體代換系的白粉病抗性接種鑒定數(shù)據(jù)，可以對小麥白粉病抗性基因進行染色體定位。該套小麥材料還可以應用于蘇麥3號目標性狀的遺傳基因精細定位研究。如已確定赤霉病抗性基因所在的染色體，可以利用該單染色體代換系，構建大樣本遺傳群體，進行基因的精細定位。隨著分子標記技術的發(fā)展，利用分子標記可以確定代換系和供體親本之間的同源性，由此鑒定單染色體代換系的準確性。而且分子標記技術不受植物組織、發(fā)育階段及環(huán)境的影響，在任何季節(jié)、環(huán)境均可檢測。所用的分子標記數(shù)量極多，覆蓋整個基因組，表現(xiàn)共顯性，可鑒別純合體與雜合體，與其他技術相比，具有很強的技術優(yōu)越性。
四.


圖1中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系分子鑒定的電泳圖譜1-19.中國春(蘇麥3號)1A單染色體代換系--中國春(蘇麥3號)5D單染色體代換系20.中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系21.中國春(蘇麥3號)7D單染色體代換系22.中國春23.蘇麥3號五.具體實施方式
1.對中國春小麥6D染色體單體，鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41的植株。對小麥赤霉病抗病品種蘇麥3號進行赤霉病抗性接種鑒定，選擇抗性最好的單株，病小穗率為6.85％。以蘇麥3號抗性單株為母本(♀)，與中國春小麥6D染色體單體(♂)雜交，得到雜種F1。F1植株鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，作為父本(♂)，再與中國春小麥6D染色體單體(♀)雜交，得到BC1植株。重復鏡檢，選擇與雜交工作，直至得到BC4植株。BC4植株鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，套袋自交，得到BC4F1植株。對BC4F1鏡檢，選擇2n＝42的純合體植株，即為中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系。
2.剪取中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系植株的葉片，提取全基因組DNA，選取已定位于6D染色體上的簡單重復序列標記(SSR)引物gwm325和gwm469，進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝膠上電泳分離。分離結果(圖1)可以看出，中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系的6D染色體的PCR擴增產(chǎn)物與蘇麥3號6D染色體的PCR擴增產(chǎn)物相同，而與中國春6D染色體的PCR擴增產(chǎn)物相同，說明蘇麥3號6D染色體已代換到中國春小麥中，所得到的植株確實為中國春(蘇麥3號)6D單染色體代換系。
權利要求
1.一種小麥赤霉病抗病育種方法，其特征在于建立一套3號單染色體代換系，并用其進行分子鑒定。
2.根據(jù)權利要求1所述小麥赤霉病抗病育種方法，其特征在于蘇麥3號單染色體代換系為1)小麥赤霉病抗病品種蘇麥3號進行赤霉病抗性接種鑒定，選擇抗性最好的單株；2)一套21個中國春單體系列分別鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41的植株；3)以上述蘇麥3號抗性單株為母本♀分別與上述中國春小麥單體系列♂雜交，得到一套21個雜種F1；4)對雜種F1鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，作為父本♂，分別與對應的中國春小麥單體♀雜交，得到一套21個BC1植株；5)對BC1植株重復步驟4)所述操作，得到一套21個BC2植株；6)對BC2植株重復步驟4)所述操作，得到一套21個BC3植株；7)對BC3植株重復步驟4)所述操作，得到一套21個BC4植株；8)對BC4植株鏡檢根尖分生細胞染色體數(shù)目，選擇2n＝41，外部形態(tài)接近于中國春的植株，套袋自交， 得到一套21個BC4F1；9)對BC4F1植株鏡檢，選擇2n＝42的純合體植株，即一套21個中國春蘇麥3號單染色體代換系。
3.根據(jù)權利要求1所述小麥赤霉病抗病育種方法，其特征在于單染色體代換系的分子鑒定方法由以下幾步驟構成1)分別剪取一套21個中國春蘇麥3號單染色體代換系植株，親本中國春和親本蘇麥3號植株的葉片，提取全基因組DNA；2)分別選取位于每一條染色體上的簡單重復序列標記SSR引物2-4個；3)對單染色體代換系的DNA，應用上述的對應染色體上的SSR引物，進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物在6g/100ml聚丙烯酰胺凝膠上電泳分離后，獲得分子標記資料；4)對照上述分子標記資料，確定所得單染色體代換系的準確性。
全文摘要
本發(fā)明屬于小麥非整倍體生物技術育種領域。利用“中國春”小麥的單體系列與小麥赤霉病抗源“蘇麥3號”進行雜交與回交，并對每個世代進行鏡檢，選擇單體再次進行回交。至回交4代后，將分離出的單體后代套袋自交，從中選擇純合二體作為該套單染色體代換系材料。選擇已經(jīng)定位染色體的SSR引物對單染色體進行PCR擴增，根據(jù)得到的分子標記進行單染色體的鑒定。這套蘇麥3號染色體代換系材料的獲得，將有助于定位并克隆蘇麥3號的赤霉病抗性基因，將抗性基因導入其他不含蘇麥3號抗赤霉病基因的小麥品種或品系，選育出抗赤霉病的小麥品種或品系，加快抗病育種進程，提高抗病育種選擇效率。
文檔編號A01H5/10GK1669410SQ200510038978
公開日2005年9月21日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權日2005年4月20日
發(fā)明者張旭, 陸維忠, 姚金保, 周淼平, 任麗娟 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學院