抗条锈病小麦的育种策略

抗条锈病小麦的育种策略
抗条锈病小麦的育种策略
摘要小麦条锈病是小麦生产的主要病害之一，可藉气流作高空远距离传播，分布面广，流行性强，危害严重的一种病害。

国内外经验证明：采用“以种植抗病品种为主，药剂防治和栽培防治为辅”的综合防治措施最为有效。

本文简单介绍了在小麦育种中针对条锈菌的存在问题以及抗病育种的策略。

关键词：小麦条锈病抗病育种策略
一抗病品种培育在小麦综合防治中的地位和作用
品种防治是人类长期以来向小麦调休作斗争的主要手段，品种防治的优点是经济、易行和有效，很容易被农民接受，因而可在生产上迅速推广应用，发挥明显效益。

但是国内外的生产实践反复证明，品种的抗锈病并不是一劳永逸的，由于病菌多变，一个抗锈品种在生产上应用一定年限之后往往会丧失其抗锈病，失去在生产商的应用价值。

二抗病品种培育中存在的问题
主要有三个方面：一是多抗、兼抗问题。

一个地区往往有多种病害发生，这给抗病育种增加了难度。

二是抗性“丧失”问题。

病菌的变异是没有方向性的，一个抗病品种的推广种植后病菌常常会产生定向选择压力，种植面积越大，选择压力越大，就会使自然界原来就存在或通过变异新产生的对该品种有毒性的小种迅速增值扩展为流行小种，从而克服该品种的抗性，使其在生产上“丧失”抗病性。

三是抗病基因单一化或布局不合理。

三小麦条锈育种的途径和方法
1.传统育种方法
1.1 引种
引种是最简单易行而收效很快的方法。

我国在这方面的事例很多，例如南大2419小麦是1932年从意大利引入的抗锈良种，在我国生产上应用很长时间，至1962年才发现有抗锈性丧失现象
1.2单株选择法
根据品种的异质性，在感病品种植株群体中选择抗病或免疫单株，经过进一步坚定和选择，选育出抗病品种
1.3杂交育种
杂交育种是小麦抗病育种工作中最常用也是最主要的方法。

通过杂交育种可将抗病亲本的抗锈性与农艺亲本的优良农艺性状结合起来育成优良抗病品种。

碧蚂一号是我国最早用杂交方法所育成德抗条锈品种。

最常用的杂交方法是回交法，即在抗病亲本与农艺性良好的感病亲本回交，一般连续进行4次即可。

1.4远缘杂交
远缘杂交是小麦与不同种、属禾本科植物的杂交，将其他的属、种的抗病基因引入到小麦中。

远缘杂交的优点是可选出高抗、多抗品种，因而，在小麦抗病育种中有着特殊作用。

1.5 人工诱变
人工诱变是人为地利用物理、化学等因素，诱导生物发生遗传性质变异，然后根据育种目标进行选择，来培育新的抗锈品种。

人工诱变方法一般可分为辐射诱变、化学诱变和生物诱变，最常用的为辐射诱变。

2 现代生物技术育种
2.1植物组织培养及其与诱变结合的技术
植物组织培养及其与诱变结合的技术是作物育种中创造种质资源变异、改良目标性状、培育新品种的一个重要途径。

在组织培养过程中，作物的细胞处于不断分裂的状态，极易受到培养条件和外界条件的影响而发生变异，使突变频率大幅度增高，这为选择有利得变异性状提供了条件，如在此时加入物理和化学等诱变因子，便可培养出含目的性状的变异体。

2.2 转目的基因育种技术
非寄主抗性(non-host resistance, NHR)是植物对大多数病原物产生抗性、对少数病原物感病，是最主要的抗病类型，它不是由植物单个专化性抗病基因控制的，不易随着病原微生物的变异而丧失，具有
稳定持久抗性的特点，因此，在农业上具有广阔的应用前景。

进行水稻突变体感锈品种的筛选和研究，是筛选抗病基因和合理利用非寄主抗病性的前提和基础。

国内外的生产实践证明，培育和利用抗病品种是防治小麦条锈病最经济、安全、有效的措施之一。

然而，抗病基因单一化和病原菌毒性变异往往导致推广品种不断“丧失”抗病性。

因此，应充分挖掘利用优异的小麦条锈病抗源及抗性材料，实现抗源品种多样化，解决品种抗性过早、过快丧失问题，以达到持久抗病的目的。

通过对抗条锈病水稻进行分子鉴定，寻找与抗条锈病有关的基因，利用转基因技术达到抗条锈病小麦的育种目的。

2.3分子标记辅助育种
分子标记由于能对育种材料不同发育时期的个体、组织进行检测,且不受环境影响,分子水平的遗传多态性表现为DNA核苷酸序列的差异,故检测手段更直接,其技术迅猛发展。

近30年广泛用于基因定位、基因克隆及分子辅助育种。

早期应用较多的是基于分子杂交的限制性片段长度多态性标记(RFLP),国内在小麦这方面研究较多,但因需要DNA量大且需设备多,技术复杂,难用于育种。

随着PCR技术的应用,RAPD标记(随机扩增多态性DNA)因其所需DNA量少且设备简单而受关注,但此法稳定性差,难以重复而受限制,在此基础开发的SCAR标记(特异序列扩增区域标记)稳定性好,重复性强,国内已有人应用于小麦。

目前效率最高的是AFLP 标(扩增片段长度多态性),结合了RFLP与PCR优点,所需DNA量也不大,不足之处是成本高,需使用同位素或荧光素标记引物。

目前在小麦应用上有前景的为STS标记(序列标签位点),由RFLP标记转化而来,其优势可从有关数据库(国际上通用)调出有关信息而设计引物,稳定性和重复性都很好,存在问题是现有RFLP探针多来源于小麦近源种属,有的与小麦基因组同源性较低,增加转化难度,国内已有人应用于小麦,如中国农业大学曾利用STS引物筛选出Rh1(抑制部分同源染色体配对)基因的连锁标记,并将它转换为SCAR标记在京411中筛选出Rh1b中间代换系。

今后随STS标记的发展,有可能得到较快发展,国内在小麦应用的尚有
SSR标记(微卫星DNA或简单序列重复标记),其优点是多态性频率高,亦广泛用于遗传图谱构建。

目前在小麦应用的还有新型分子标记SNP和ESTs,SNP(单核苷酸多态性标记)数目多,覆盖密度大,由于可利用DNA芯片和微测序等方法检测,随着DNA芯片技术的发展,将成为重要的分子标记技术。

ESTs(表达序列标记)优点在
于直接与一个表达基因相关,且可通过genbank数据库中获得有用信息,国际上小麦已开发,登记的EST已达数十万条。

研究表明,7%～10%的EST序列存在简单重复序列,因此还可从EST序列中开发利用新的SSR引物,国际上还有人从EST 中开发SNP引物[7],EST-SSR不足之处是多态性低于来自基因组的SSR,但EST-SSRs含量丰富,可通过EST数据库搜索开发,无需建库测序,故开发成本低,效率高。

分子标记近30年虽有了很大发展,但就小麦而言,在小麦遗传图谱中的密度远不够饱和,不能满足育种的需要,亟需研制和采用新的分子标记,填补遗传图谱中的大缝隙,特别是重要与育种目标有关的分子标记。

标记不是基因,由于重组可使标记与基因分离,导致选择偏离方向。

现在报导的许多标记往往与目的基因连锁不够紧密,一个基因可有5～6个甚至更多标记,因此可能出现假阳性[8]。

此外,上位性的存在等原因,不同遗传背景中的基因型可导致亲本间多态性的消失,发展饱和遗传图谱,寻找与目的基因连锁的两侧标记,可能是解决途径之一。

可以考虑同时用互不干扰的标记筛选多个与目标改善有关的基因,例如安徽省农业科学院曾用多重PCR体系同时标记筛选和多个优质谷蛋白基因等有关品质性状基因。

今后分子标记辅助育种应重点放在重要目标性状有关的标记,因为分子标记技术较复杂和费用较高,一些能用其他方法(例如生化标记上利用电泳,现在已可以分析很多有关品质性状的基因型)可以解决的没有必要用分子标记。

参考文献：
1.《中国小麦育种与生产化进展》陈生斗主编中国农业出版社
2.《小麦锈病及其防治》李振岐商鸿生编著上海科学技术出版社
3.《小麦抗条锈病分子标记辅助育种研究进展》畅喜云等安徽农
业科学2005
4.《中国杂种小麦研究进展与展望》张改生
5.《不断发展着的育种技术》王海波
6．《农作物现代生物技术育种方法研究与评价》王金艳、杨立国等7位7．《小麦育种创新研究进展》作者林作楫吴政卿
8．《小麦重要抗源和后备品种对条锈菌突变菌株的抗性研究》井金学商
鸿生李振岐《西北农林科技大学学报(自然科学版)》1992年03期
9.《小麦抗条锈病分子生物学和转基因育种研究进展》李跃建、朱华忠、刘世贵西南农业学报2002年15卷4期
10.《Insights into Nonhost Disese Resistance:Can They Assist Disease Control in Agriculture?》Jeff Ellis The Plant Cell,March 2006。