高新 时佳 王春生 王重 李剑峰 李艾玲 樊哲儒 张跃强

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.007

摘  要：【目的】鉴定新疆小麦审定品种（系）抗病性相关基因，为小麦育种遗传改良提供材料。

【方法】利用KASP技术对183份新疆小麦品种（系）的抗病性相关基因进行检测。

【结果】99份材料携带抗叶锈病基因Lr46，频率为54.10%，64份材料携带抗叶锈病基因 Lr14a，频率为34.97%，3份材料携带抗叶锈病基因Lr68，0份材料携带抗白粉病基因 Pm21 。新疆小麦品种（系）中抗病基因的分布频率较低，约为 26.8% 。

【结论】筛选出的 146 份材料可以作為新疆小麦持久抗锈病育种的抗源材料。

关键词：小麦；抗病性；KASP；标记检测

中图分类号：S512    文献标志码：A    文章编号：1001-4330（2024）03-0584-07

收稿日期（Received）：

2023-07-20

基金项目：

新疆生产建设兵团农业核心攻关项目（NYHXG-2023AA201）；新疆农作物生物技术重点实验室开放课题（XNYPT-2021-004）；新疆现代农业小麦产业技术体系（XJARS-01）

作者简介：

高新（1988- ），女，新疆人，助理研究员，研究方向为小麦育种与栽培，（E-mail）gaoxin0564@163.com

通讯作者：

樊哲儒（1964- ），男，新疆人，研究员，研究方向为小麦育种与栽培，（E-mail）fzr640814@qq.com

张跃强（1976- ），男，新疆人，研究员，硕士生导师，研究方向为小麦育种与栽培，（E-mail）zhangyqyhm@163.com

0  引 言

【研究意义】新疆气候干燥，年均降雨量少，蒸腾量大，小麦病害发生相对较少［1］，但锈病和白粉病发病率持续发生，且有逐年加重的趋势［2］。化学药剂防治、农业防治和生物制剂防治均不能从源头上杜绝小麦病害的发生，培育和挖掘抗病种质资源是最有效的手段［3］。目前小麦常规育种效率低、周期长、预期性差等，鉴定优异基因资源，选育优质高抗品种，对新疆小麦育种改良具有重要意义［4］。【前人研究进展】利用KASP标记可以检测大量样本，且操作步骤简单，提高效率［5-6］。在高通量快速定位小麦基因上，KASP标记应用前景广阔［7-8］。王君婵、孟岩、赵吉平等［7-10］对控制小麦株高的基因Rht-B1和Rht-D1、春化基因Vrn-D1b，抗旱基因 CWI-4A、Ta Moc-A1、Dreb-B1、1-feh-w3，抗赤霉病基因Fhb1，抗叶锈病基因 Lr14a、Lr21、Lr34 和Lr68等已有研究，目前该技术已广泛应用于小麦重要农艺性状基因的精细定位、分子辅助育种和种子资源鉴定等。孟岩等［9］开发出由43对多态性引物组成的用于中国小麦条锈菌群体遗传结构研究的KASP-SNP分子标记。高振贤等［11］利用KASP标记检测了河北省153份审定小麦品种，高效检测了小麦重要农艺性状的优异等位变异。【本研究切入点】关于新疆小麦已审定品种的栽培技术和品种特征特性已有广泛报道，但对于这些品种中含有的抗锈病、白粉病基因分子检测少见文献报道。需鉴定新疆小麦审定品种（系）抗病性相关基因。【拟解决的关键问题】以183份新疆小麦（系）为材料，其中，125份新疆审定小麦品种和58份小麦高代品系为材料，利用KASP技术检测抗叶锈病基因Lr46、 Lr14a、 Lr68，抗白粉病基因 Pm21，抗条锈病基因Yr15，分析新疆小麦品种（系）中与抗病相关功能基因的分布状况，筛选出含有目标抗性基因的优异小麦种质，为新疆小麦育种优质抗病材料和亲本选择提供依据。

1  材料与方法

1.1  材 料

供试材料183份品种（系），其中近年来新疆审定小麦品种125 份，高代品系 58份。材料由新

疆农业科学院农作物品种资源研究所、国家作物种质资源库（新疆分库）、新疆农垦科学院、新疆金天山农业科技有限责任公司等提供。表1

1.2  方 法

1.2.1  基因组DNA提取

每份材料取10 粒种子置于穴盘中培养，萌发10d后取幼苗叶片，用植物基因组DNA提取试剂盒进行 DNA 提取。利用 Nanodrop One 超微量分子分光光度计进行DNA质量检测，标准为OD260/OD280值介于1.8～2.2。对质检合格的样本进行DNA浓度稀释，浓度范围为80～120 ng。

1.2.2  KASP 标记检测

KASP标记，抗叶锈病标记 3 个（Lr14a 、Lr46和 Lr68），抗白粉病标记1个（Pm21），抗条锈病标记1个（Yr15）。引物参照中国农科院作物科学研究所夏先春老师提供序列，由上海生工合成。选择中国春等4个已知标记品种作为阳性对照，利用高通量基因分型系统GeneMatrix进行实验。PCR反应体系为2 μL，包括 DNA 模板 1 μL，2 × KASP Mix 1 μL，引 物 混 合 液 0.014 μL。引物混合液是先将引物稀释成 100 μmol/L，再按FAM-primer：HEX-primer：Common prime=3∶3∶8的比例混合。每次反应设置4个空白对照组（NTC），PCR反应程序为：95℃预变性处理15 min；95℃ 变性20 s，61～55℃ 退火延伸 60 s（-0.6℃/Cycler），10个循环；95℃ 变性 20 s，55℃ 退火延伸 45 s，38个循环；4℃避光保存。表2

2  结果与分析

2.1  叶锈病抗性基因检测

2.1.1  抗性标记 Lr46 检测

研究表明，叶锈病抗性标记 Lr46 检测，FAM端为感病，HEX端为抗病，183份品种（系）中，有99份材料检测到含有 Lr46 抗叶锈病标记，约占该群体的 54.10% ，其中，审定品种 46 份，高代稳定品系材料 53 份。图1

2.1.2  抗性标记 Lr14a 检测

叶锈病抗性标记 Lr14a 检测，FAM端为感病，HEX端为抗病，183份品种（系）中，有64份材料检测到含有 Lr14a 抗叶锈病标记，约占群体的 34.97% ，其中，审定品种 63 份，高代稳定品系材料 1 份。图2

2.1.3  抗性标记 Lr68 检测

研究表明，叶锈病抗性标记 Lr68 检测，FAM端为抗病，HEX端为感病，183份品种（系）中，有3份材料检测到含有 Lr68 抗叶锈病标记，约占群体的 1.64% ，其中，审定品种 3 份，高代稳定材料 0 份。图3

2.2  白粉病抗性基因检测

研究表明，白粉病抗性标记 Pm21检测，FAM端为抗病，HEX端为感病，无材料检测到含有 Pm21抗白粉病标记，所用材料中均不含有该抗病标记。图 4

2.3  条锈病抗性基因检测

研究表明，条锈病抗性标记 Yr15检测，FAM端为感病，HEX端为抗病，无材料检测到Yr15抗条锈病标记，所用材料中均不含有该抗病标记。图 5

3  讨 论

3.1

小麦抗叶锈病功能基因 Lr14a 和 Lr68 均位于7B染色体上，来源于野生二粒小麦［12-13］; Lr46 位于小麦 1B染色体上，来源于乌拉圭的小麦地方品种Americano 25e［14］。 Lr46、Lr68 都属于成株期慢锈基因，此种没有明显的生理小种专化性，抗病性持久，不易丧失抗性。其中Lr46 与 Yr29、Sr58、Pm39连锁［15］，属多效抗病基因，对叶锈病、条锈病、秆锈病、白粉病等均有抗性。Lr14a、Lr46、Lr68 在試验供试材料中的检出率分别为 34.97%、54.10%、1.64%，该结果与隋建枢等［16］有关 Lr14a、Lr46的检测结果相近。抗病种质运用不够丰富，抗病基因来源单一是造成这一现象的主要原因。

3.2

小麦抗白粉病功能基因 Pm21 位于 6A 染色体上，来源于簇毛麦［17-18］。是一种广谱抗白粉病基因，是目前中国最有效的抗白粉病基因之一，具有持久抗性。但在供试材料中的检出率为 0% ，Pm21 在新春、新冬系列小麦品种（系） 中可能没有含该基因的抗性品种，与王重等［4］研究的结果一致。小麦白粉病的抗性选育尚未引起育种家的足够重视，新疆目前尚未爆发过白粉病，随着近年小麦白粉病逐渐加重态势，必将成为下一阶段品种选育的重要因素。

3.3

小麦抗条锈病功能基因 Yr15 位于 1B 染色体上，来源于野生二粒小麦［19］。Yr15 是一个广谱抗条锈病基因，提供小麦全生育期的完全抗性，具有重要的育种应用价值。但在试验供试材料中的检出率为 0% ，邹景伟等［20］对 120份小麦品种检测，结果未发现含有 Yr15 材料，王鑫等［21］在 305 份国内外小麦种质中仅有 10 份携带 Yr15 材料，与前人的研究结果基本一致，Yr15 的分布频率仅有 3% 左右。下一步育种中可以引进携带该抗病基因材料，配置抗性优势组合，应用分子标记辅助选择，提升新疆小麦品种条锈病抗性。

4  结 论

利用KASP技术及运用抗叶锈病标记 （Lr14a 、Lr46和 Lr68）、抗白粉病标记（Pm21）、抗条锈病标记（Yr15）检测，明晰了近40年新疆审定小麦品种的抗病性遗传背景，检出了 146 份材料携带有1～3种抗病基因，可以作为新疆小麦抗锈病育种的抗源材料。

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Identification of disease resistance of Xinjiang wheat based on KASP technology

GAO Xin1，SHI Jia1，WANG Chunsheng1，WANG Zhong1，LI Jianfeng1，LI Ailing2，FAN Zheru1，ZHANG Yueqiang1

（1. Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology，Ecology and Tillage，MOAR/Research Institute of Nuclear and Biological Technology，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Xinjiang Key Laboratory of Crop Biotechnology/Xinjiang Crop Chemical Regulation Engineering Technology Researching Center，Urumqi 830091， China; 2.School of Science and Technology，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）

Abstract：【Objective】 This study aims to identify the genes related to disease resistance of Xinjiang wheat varieties（lines） and provide materials for genetic improvement of wheat breeding.

【Methods】 In the present study，KASP technology was used to detect the genes related to disease resistance in 183 Xinjiang wheat varieties（lines）.

【Results】 The results showed that 99 varieties had the leaf rust resistance gene Lr46 with a frequency of 54.10%，64 varieties had the leaf rust resistance gene Lr14a with a frequency of 34.97%，3 varieties had the leaf rust resistance gene Lr68，no variety had the powdery mildew resistance gene Pm21 and yellow rust resistance gene Yr15.The distribution frequency of resistance genes in Xinjiang wheat varieties（lines） was low with a frequency of about 26.8%.

【Conclusion】  The 146 selected materials could be used as resistance materials for wheat breeding of long term rust resistance in Xinjiang.

Key words：wheat; disease resistance; KASP; mark detection

Fund projects： Xinjiang Production and Construction Corps Agricultrual Core Tackling Project（NYHXG-2023AA201）；Key Laboratory of Crop Biotechnology in Xinjiang（XNYPT-2021-004）;XinJiang Agriculture Research System（XJARS-01）

Correspondence author：FAN Zheru（1964-），male，from Xinjiang，researcher，research direction：wheat genetics and breeding，（E-mail）fzr640814@163.com

ZHANG Yueqiang（1976-），male，from Xinjiang，researcher，research direction：wheat genetics and breeding，（E-mail） zhangyqyhm@163.com