[发明专利]一种分子标记辅助抗病育种的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗病育种的方法；特别涉及一种分子标记辅助聚合兼具抗白粉病、条锈病、叶锈病慢病性QTL小麦的方法，属于农业生物技术领域。

背景技术

小麦是重要的世界性粮食作物，全球年种植面积超过2.4亿hm²，产量超过6亿吨，为种植面积最大、贸易额最高、人类最重要的谷物来源(Dixon等，2009；FAO，2011)。在中国，小麦种植面积仅次于水稻和玉米，是最重要的商品粮食和贮藏品种，自1998至2008年，小麦种植面积由3000万hm²降至2350万hm²，总产由1.1亿吨增至1.12吨。保障小麦高产稳产既是人民生活基本需求的必然，也是维护国家粮食安全的战略选择。

影响小麦生产安全的环境因素有很多，大体可分为生物和非生物胁迫两种。真菌性病害是影响小麦生产安全的重要生物胁迫因素。小麦条锈病、叶锈病和白粉病是全球性重要病害，分别由小麦条锈菌(Pucciniastriiformis f.sp.tritici)、小麦白粉菌(Blumeriagraminisf.sp.tritici)和小麦叶锈菌(Pucciniarecondita f.sp.tritici)引起，具有发生频率高、流行范围广和暴发性强的特点，可导致3.0-49.0％的产量损失。小麦条锈菌、白粉病菌和叶锈菌分布广泛，生理小种复杂多变，导致品种抗性频繁丧失，因此防治和控制病害是一项长期任务。通过化学方法短期内可以有效治理病害，但选育抗病品种仍是最经济、安全、有效的长远策略。

优异的抗性来源是抗病育种的基础。小麦的抗性分为两类：一类是垂直抗性，由单个或少数主效基因所控制，在田间表现出高抗或免疫，且全生育期抗病(Gustafson和Shaner，1982)；但这类抗性具有生理小种专化性，由于田间白粉病生理小种的易变性常导致其在短期内抗性丧失，致使抗病性不持久、不稳定(Roberts和Caldwell，1970；Li等，2006a，2006b；Lin和Chen，2007)。另一类为水平抗性，又称非小种专化抗性、成株抗性、慢病性，该类抗性对病原菌生理小种无专化性或专化性较弱，减小了品种对病原菌生理小种的选择压力，从而表现抗病性持久、稳定。研究认为慢病性由若干个微效基因所控制(Chen等，1993；Singh等，2005)，聚合4-5个效应相对较大的微效基因即可培育出接近免疫的慢病性品种，国际上多数国家已将慢病性的利用作为小麦抗病育种的主要方向(何中虎等，2006)。在小麦抗病育种历史上，曾应用主效抗病基因明显地提高了品种的抗病性，并在防治病害的生产实践中取得了显著成效。但是，由于病原小种易变，使得单一利用主效基因后，随着育成品种的大面积推广而频繁丧失抗性。而由微效基因构成的慢病性能有效地延缓病原小种的变异速度，合理利用微效基因被认为是既能提高品种抗性水平、又能实现品种持久抗性的重要策略。明确小麦抗病基因的类型、位置和遗传机制是聚合慢病性的基础。小麦慢病性基因Yr18/Lr34/Pm38/Sr57、Yr29/Lr46/Pm39/Sr58(Lillemo等，2008)和Yr46/Lr67/Pm46/Sr55(Herra-Foessel等，2011)皆能抗多种病害，这为慢病性的利用和培育兼抗性小麦品种提供了优良的易用基因。

分子标记辅助选择用于作物育种的研究已有20多年历史，目前小麦育种中常用的分子标记包括连锁标记(SSR、SNP等)和依据基因序列开发的功能标记(STS等)两大类。QTL定位可提供位点数目、在染色体上的位置及效应大小等重要信息，与其紧密连锁的分子标记可用于小麦抗病基因聚合。通过分子辅助选择可有目的地进行基因累加，从而实现抗源积累，提高抗病品种的使用年限。更为重要的是，应用分子标记能够在基因型水平上对作物种质资源进行深入评价和鉴定，同时把抗性与小麦其它重要农艺性状结合起来，大大缩短抗病育种的年限。