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中国农科院作科所 周永斌
各位老师好！我是19号组“金色麦穗香”周永斌，我们组还有高国良老师（组长）、陈贵菊老师、黄玲老师、赵凯铭老师、曹智午老师、刘志连老师、唐怀波老师、陈明老师，今天我代表我们组值日。所在的题组主要是抗逆基因克隆和转基因小麦方面研究，同时在延续老一辈的专家工作基础上进行一些常规小麦多基因聚合材料创制工作，本人参加该项工作时间短，育种经验不足，在这里主要想从我们已育成一个多基因聚合品种的做法和大家交流，不到之处敬请指正。
明确我们研究目标，二十世纪九十年代以来，小麦遭受生物胁迫的特点是在同一个麦区往往同时受到两种以上病虫害的危害，选育兼抗多种病虫害的小麦新品种是控制病虫害的最经济、安全、环保的有效措施。条銹病、白粉病是我国黄淮麦区、西南麦区和北部冬麦区的主要病害。目前生产上推广引用的品种多是以“洛类”为抗源的衍生系，由于抗源单一，导致能克服其抗性的条中28、条中29、V26条銹病生理小种和11、15号白粉病生理小种的产生和毒性频率逐年上升。小麦黄矮病是我国西北、东北和北部春麦区的重要病毒病，流行年份常造成严重減产。所以利用现代生物技术造育可供育种家利用，兼抗多种病害的小麦新种质，具有重大的理论和应用价值。植物一病原菌间存在协同进化关系[7]，因此寄主抗病基因的有效性是相对的。在农业生产中，在不断挖掘引入新基因同时，必须对已有抗病基因进行合理利用，使其抗病有效性更加持久[6]。在目前有效抗病基因数量有限情况下，通过基因聚合是提高抗病基因利用效率行之有效的策略[2]，以此或将培育高水平的持久抗病材料。
小麦条锈菌新生理小种V26（CYR34）毒性谱宽、致病性强，对我国小麦含有的多数已知抗条锈病基因均具有毒性，使大多数小麦主栽品种“丧失”抗性，极有可能再次引起我国小麦条锈病的大范围暴发，发掘有效抗性基因，培育高抗品种，调整小麦生产结构是小麦保产增收的根本途径。
中麦113是我们通过多基因聚合育成的一节水品种，主要特点经中国农科院植保所两年鉴定，对条銹病、白粉病都免疫，中抗叶銹病。它是4个亲本复合杂交的后代，组合是CB033//YW243/冬丰1号/3/农大3291。亲本CB033和YW243是本课题组通过生物技术和分子育种方法选育而成的抗病多基因聚合体；CB033经中国农科院植保所、甘肃省农科院植保所鉴定，对条中29、31、32，水源4、7和条銹菌混合小种，白粉病混合小种免疫，中抗赤霉病。经中国农科院植保所鉴定，YW243高抗大麦黄矮病毒(BYDV)GAV、GPV和PAV株系；对条銹病的条中28、29、31、32，HY-3、条銹菌混合小种高抗或免疫，对叶銹病、秆銹病免疫，高抗213号以下的(即毒性7级以下)白粉病生理小种。冬丰1号是本所1989年从国际半干旱研究所提供的高代品系中系选，于1989年育成，1994年通过北京市审定、定名的，抗寒性好，成穗率高，穗头较小，抗病性有待改良。农大3291引自中国农业大学，抗寒性好，成穗率高，穗头较大。以YW243为母本，与冬丰1号杂交；在以CB033为母本，YW243/冬丰1号F1为父本配置三交组合，最后以CB033//YW243/冬丰1号F1优异单株为母本，农大3291为父本，配制完最后一次杂交组合(CB033//YW243/冬丰1号/3/农大3291)。进行系谱法和混合选择育成。
（1）中麦113抗病基因分析推导
中麦113是4个亲本复合杂交的后代， 组合是CB033//YW243/冬丰1号/3/农大3291。CB033和YW243是本课题组通过生物技术和分子育种方法选育而成的抗病多基因聚合体，经多点、多年的条銹病分生理小种(条中28、29、31、32、V26、水源4、7、HY3、及混合菌种)鉴定，均表现免疫或高抗。为了更好的利用中麦113的抗病性，对中麦113的抗病谱作一次确切的检测。
CB033抗病谱 对白粉病免疫。占中麦113 1/4的血缘，源自CA9211/93N40//辽春10号/3/6AL-6VS。
① 93N40是6DL-6VS易位系的早代材料，含来自前苏联的簇毛麦抗白粉病基因，对白粉病免疫；
② 6AL-6VS 含来自英国劍桥的簇毛麦抗白粉病基因，对白粉病免疫，其基因已定名为pm21；
③ 辽春10号 是原产沈阳的优质春性面包小麦。组合是克71F4370-10/墨巴 66//UP321/3/辽春6号/京红1号
④ CA9211 是本所选育的冬小麦品种，组合是 CA8695/丰抗12，CA8695抗条銹病。由于该品种开花时开颖授粉，异交率高，难以保持种子纯度，而未能审定。
YW243抗病谱 占中麦113 1/8的血缘，源自Y90136/RW1685 F1花培二代(DH2)。Y90136抗黄矮病，RW1685抗白粉病 。它可能是1B/1R易位系, 因为它的亲本中含有1B/1R易位系陕7859。YW243是一个含有中间偃麦草、黑麦和普通小麦遗传物质的三属杂种，它也是兼抗黄矮、白粉、条銹、叶銹和秆銹病的普通小麦新种质。
① 据鉴定YW243高抗我国流行的BYDV的GAV、 GPV、 PAV株系，其抗性基因来自中间偃麦草7XL染色体；它是普通小麦—中间偃麦草7DS·7DL-7XL纯合易位系，易位断点位于7DL端部；小麦第七部分同源群长臂末端探针psr687、wg380(RFLP)可作为黄矮病抗性基因的分子标记。
② YW243高抗213号以下的白粉病生理小种，即毒性7级以下的生理小种。YW243对白粉病15号小种的抗性遗传现单基因显性遗传，杂种F1代抗性为显性，F2代显现3：1(抗：感)的分离比例。对YW243×Pm2、 Pm4a 、Pm4b、Pm6 、Pm12、 Pm13、Pm16杂种F2代用白粉病15号小种接种鉴定，发现YW243×Pm4b供试单株，全部抗病；其它组合均表现15：1的抗、感分离。2014-2015年度温室鉴定，YW243对白粉病高感。
基因推导的结果说明，YW243与Pm4b的抗性相似度为92.3%，与Pm4 8、Pm4b MI、Pm4a、Pm2、Pm2 6的抗性相似度分别为88.5%、80.77%、77%、69%、65%。因此，YW243含有的抗白粉病基因是Pm4b。
③ YW243高抗条中28、29、30、31(反应型0级)、HY-3(反应型0；级)、条銹混合小种(反应型0；级)、叶銹混合小种(反应型0级)、秆銹混合小种(反应型0；级)。基因分析说明，YW243含有一对未知的抗条銹病基因，它对条中31号小种的抗性是由一对显性基因控制的，RAPD标记OPY08-700可作为该基因的分子标记。
农大3291抗病谱，农大3291占中麦113 1/2的血缘，源自农大3338/S180，其中的S180是当年东北旺试验站的高代品系，组合是冀麦1号/洛夫林13//03844，农大3338是T型恢复系，也含有洛夫林13的血统。这样看来，农大3291也可能是1B/1R易位系。农大3291中抗条銹病、高抗叶銹病。。2014-2015年度温室鉴定，农大3291对白粉病高感。
冬丰1号抗病谱，冬丰1号占中麦113 1/8的血缘，它是1988年从叙利亚国际小麦半干旱农业研究所引进的品系，后经系选、鉴定，于1994年通过北京市审定并定名的冬小麦品种。经中国农科院植保所和中国农大鉴定，它抗条中25、26、28生理小种，高抗叶銹病，成株期抗白粉病。2014-2015年度温室鉴定，冬丰1号感染白粉病，反应型和严重度均低于农大3291和YW243。
（2）中麦113的遗传组成，中麦113含中间偃麦草DNA片段，原位杂交确认中间偃麦草片段易位到1BS
中间偃麦草片段易位到1BS 植保所初步对26个条銹病生理小种测定中麦113的反应型均显现0；，但坏死斑块比常见的0；的坏死斑要大，且后期整个叶片发黄，机理待查。其中反应型为0的有SU-1⑥、72107⑥、80551③、86107①、CYR26④、CYR30、CYR31、CYR33、85019⑤等9个小种；反应型为0；的有82061③、CYR27、V26等3个小种；反应型为0和0；分离型的是CYR32；其余的13个小种都表现0； 反应型，占50%。进一步对中麦113和亲本，利用当前流行频率最高的条锈菌生理小种CYR32和CYR33，V26（CYR34）鉴定，CY32小种，CB033表现免疫外，其余都严重感病。CYR33是除CB033感病外，其余都抗病；V26小种中麦113和YW243免疫。建立分离群体材料，综合中麦113、铭贤169及亲本间F1、BC1及F2群体的抗感分离比，我们推测中麦113对 (V26)的抗性有两对主效基因控制，进一步基因定位工作进行中。
此外，中麦113 的抗白粉病、叶銹病、黄矮病遗传特点和抗性分析还需进一步研究，以期更好利用该品种资源。 图 中麦113及其亲本对CYR32和CYR33菌种的反应型 图 中麦113及其亲本已经构建群体对V26菌种的反应型 小麦多基因聚合体品种选育的体会：
（1）明确当前生产中的主病害及流行小种，及抗原材料。
（2）当地或小麦主栽区当前种植和推广品种的主要优缺点。分析目前推广品种主要优缺点，抗性表现，及发展趋势，目前的大面积推广品种适应性和丰产性已经经过验证，而在主要病害上需要改良。
（3）当地或小麦主栽区生产和产业对小麦品种(包括面粉)特征特性的需求，不同用途的品质指标。改良病害的同时，考虑目前产业动向和需求导向，对一些优质和专用型小麦品种应兼顾本生的特性在改良时候不能丢失。
（4）手头掌握的具有不同抗性基因的种质(选用有知识产权保护的品种要慎重)的來源、系谱、抗性基因的來源(普通小麦、小麦近缘种属或野生杂草)、遗传特点、遗传力及该种质以往育种利用的概况和效果(如洛类的1B/1R易位系……)，抗性基因有无已确认的染色体上的位点和分子标记。
（5）在聚合过程中，在有限的资源条件下，前期聚合过程中以目标性状为主，同时兼具两种以上病害抗性材料能够互补的资源作为第一次组配，产量因素可以暂时不用考虑，特别是在一些有远缘来源的资源材料利用中，基因聚合已经不易，产量性状往往表现不佳。后代聚合中可以在不同世代进行，若在F1进行时需要保证一定的回交群体。农艺亲本放在最后一交，以保证多基因聚合体品系的农艺性状优良，产量有一定的保障。
（6）在多亲本聚合过程中，充分利用“幼胚培养、幼穗培养、花药培养”等现代生物技术或异地繁育，加速选育进程，缩短选育年限。进行抗病基因聚合的最终目的是选出多种抗病基因聚合的小麦品种，为了加快选育速度，对早代进行分子选择是必要的，但是在早代选到聚合的材料还会继续分离，同时杂合程度越高，稳定代数越长，早期选择的性状易于丢失，所以需要在每代进行分子标记选择，这样工作量较大，如果在早代（F2或F3）进行分子标记的同时结合花培技术，将具有多个抗性基因聚合的材料尽快纯合稳定，将会进一步提高选育效果。同时各世代的中选单株，进行目标基因的分子标记检测和田间或温室目标抗性的表达，也是必要的。
总之，研究证实对单个基因的过于依赖往往会导致该基因的抗性迅速“丧失”，抗病基因累加可以显著提高品种综合抗性，与其他基因聚合可以实现基因多样化，育种专家可通过分子标记辅助选育的方式将这些品种的优良基因进行聚合、累加，育成多基因聚合的、具有持久抗性的优质品种，以应对目前多种病害同时发生的新形势。
作者简介：周永斌，2020年博士毕业入职中国农科院作物所，从事抗逆转基因小麦分子育种和常规小麦新品种选育，目前选育几个品系已进入区试第二年。
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