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各位老师，大家好！我是“一麦众承”第13组——'麦行天下’的组员孙连发，来自黑龙江省农科院作物资源研究所。按照组长杨海川研究员安排，今天代表小组值日。本组成员还有张海军师、宋建喜老师、张震老师、崔法老师、董普辉老师、马小飞老师、梁文化老师、阎俊老师、陈三乐老师和刘秉华老师。非常感谢“一麦众承”交流群，给全国小麦产业相关专家搭建了很好的学习交流平台，也感谢宋建喜老师邀我进群，使我有机会在这个温馨的大家庭里学习新知识和交流工作经验，每天早晨到群里品读文章都受益匪浅。
利用本次值日的机会，与大家交流一下我们课题组在利用人工合成小麦创制抗赤霉病新材料方面的工作和思考，希望对大家能有所帮助。另外，今年九月，通过本群为大家提供了两份通过人工合成小麦改良的抗赤霉病资源，也希望大家对这两份材料来源和遗传背景有所了解，以便于材料利用。由于这段时间比较忙，这个材料准备不是很充分，有不当之处，请大家批评指正，有些观点不一定正确，大家可以一起探讨。
1、人工合成小麦的获得与接种鉴定
1999年，我们访问俄罗斯全俄植保所期间，通过Mark Mihailovich 院士的研究生Tatiana Gagkaeva 博士获得了十份粗山羊草，这是她在做博士论文期间，从瓦维洛夫研究所种质资源库中保藏的几百份小麦近缘种中经人工接种鉴定筛出来的，其中赤霉病抗性最好的一份粗山羊草V975，在接种条件下没有肉眼可见的病粒，健康籽粒表面消毒后在PDA培养基上培养，证实其感染率也只有2.5%。
2000年开始，通过与四倍体小麦中的硬粒小麦和波斯小麦杂交试图获得人工合成小麦，由于远缘杂交技术原因，直到2004年才获得八份人工合成小麦，其中我们对PS5/V975寄以厚望。在配制杂交组合的同时进行田间人工接种，接种鉴定结果令人大失所望，获得的人工合成小麦的赤霉病抗性没有预期那么好，我们当时认为，这些材料只能另作他用了！
2、杂种后代中赤霉病抗性表现
2009年是个多雨年，选种圃材料赤霉病发病严重，但是在局部有抗性较好的材料，发现多半来自于PS5/V975组合，为什么会出现这样的结果呢？这使我们必须重新认识这个材料。有研究显示，四倍体小麦中有抗病性抑制基因的存在，如果是这样，抗病的粗山羊草在六倍体水平下其抗性就可能表达不充分，从而导致合成小麦抗赤性表现不佳，如果杂种后代分离中摆脱了抑制基因的个体，抗性基因就能发挥作用，这种认识又使我们重拾信心。
基于这种认识，我们又与本课题组选育的感赤霉病的大穗材料14-1506组配杂交组合并构建群体，在对群体的接种鉴定中，也确实鉴定出一批农艺性状好、赤霉病抗性强的株系。
图1. PS5/V975//14-1506群体中接种后抗赤材料表现
3、基因累加创制抗赤新材料
如何更好地利用这个合成小麦材料呢？粗山羊草V975的抗赤表现说明D组染色体上的抗赤基因位点是客观存在的；各国小麦抗赤育种中广泛采用的抗源苏麦3的抗赤基因主要在3BS和5AL上，能否将这个合成小麦与苏麦3杂交，使普通小麦中A、B染色体组上的抗赤基因与来自粗山羊草D染色体组上的抗赤基因累加，从而创制出具有突破性的赤霉病抗源材料呢？基于这样的思考，我们利用PS5/V975与苏麦3、延冈仿主和望水白组配了杂交组合，其中重点关注了苏麦3的组合，在温室条件下种植了F2代并进行单株接种鉴定，温室条件易于保湿，接种鉴定结果的可信度高，鉴定结果使我们喜出望外，F2代材料中确实出现了抗性超过苏麦3的单株。然而，一个分离世代的抗赤表现还是不能说明问题，必须获得稳定品系才有说服力。
4、稳定材料的抗赤鉴定
经过多代自交，在F6代进行单花滴注接种，鉴定出一批赤霉病抗性突出的材料。将抗性表现好的材料邮寄到福建建阳邓云老师那里做自然接种鉴定，可惜遇到一个轻发年，总体上发病都较轻，但是发现两份材料没有发病，即后来命名的龙春20P2564和龙春20P2565，次年我们又种植在内蒙古牙克石市却遇到了赤霉病非常严重的年份，在众多材料严重感病的情况下，这两份材料仍然表现出极其突出的抗性。2020年，我们将这两份材料种植在接种大棚中，每天喷雾接种一次，在高强度的接种和高湿条件下，这两份材料仍表现出突出的抗性，并初步观察到其抗性略好于苏麦3。我们邀请省内相关专家现场鉴定，在认同其抗性的同时，提出如下建议：鉴于赤霉病鉴定结果受环境影响大，建议下一年度做多次重复、多种接种方法的鉴定。于是，2021年，我们在大棚中与苏麦3相邻种植，8次重复，喷雾接种；在田间10次重复，单花滴注接种。鉴定结果基本明确了其平均病小穗率明显低于苏麦3。2022年，我们在大棚和田间又进行第三次接种鉴定，得到了一致的鉴定结论。
表1 创新材料与抗源及主栽品种抗性对比
图2高强度接种条件下苏麦3与龙春20P2564的抗性表现
图3高强度接种条件下创新材料与主栽品种抗性差异 5、20P2564和20P2565育种利用的初步探索
利用创制的抗赤材料组配了一批杂交组合，F2代种植在抗赤筛选圃，该筛选圃在开花后每天喷雾保湿，采用地表病粒接种和喷雾接种相结合的接种方式，在蜡熟期根据病小穗数进行田间选择及在考种 中根据病粒率进行淘汰。
根据病小穗和病粒表现看，利用20P2564和20P2565组配的杂交组合，在分离群体中出现抗病株比例和抗性水平上总体优于利用苏麦3组配的杂交组合。 图4、普通材料后代与创新材料后代表型抗性差异 图5、创新材料与普通小麦后代粒籽抗性差异 6、几点思考
（1）、提高赤霉病抗性的途径
很多育种家都意识到，通过单一基因获得理想抗赤性的实例比较少，采用不同抗赤基因累加的策略来提高赤霉病抗性可能是可行的途径。匈牙利的AKOS MESTERHAZY院士采用苏麦3与延冈仿主杂交创制的192RR和223RR以及E482、E483都具有理想的抗赤性。国内有育种家提出采用FHB1与FHB7累加的策略；在今年九月份的世界小麦大会上，CIMMYT的Ravi Singh博士提出FHB1与何鑫饶博士利用合成小麦在2D长臂上发现的抗赤基因位点累加策略。
我们课题组在小麦抗赤霉病育种尝试中，曾经利用从国际玉米小麦改良中心引进的具有一定抗赤性的人工合成小麦与苏麦3等抗源材料杂交，再利用当地主栽品种杂交改良农艺性状，获得了一些抗性比较理想的材料，例如品资96291（MAYOOR//TKSN1081/A.SQ(222)(R) /3/苏麦3/4/龙麦26）和品资12-297（BCN//DOY1/A.SQ(447) /3/苏麦3/4/2*龙麦26）,这些新抗源材料正在我们抗赤育种中发挥重要作用。
事实证明，不同来源的抗性基因累加的策略是可行的，利用业已累加的抗赤基因的材料作为基础材料，在杂种后代中分离出抗赤单株比例增加和出现理想抗性的单株就不难理解。
（2）、20P2564等抗赤材料的利用策略探讨
著名的小麦育种家Rajaram Sanjaya博士曾经说过：亲本无所谓好坏，关键要看怎么用。CIMMYT采用有限回交的策略取得了巨大成功。
我们育成的抗赤材料都是春性的，且光敏性很强，在我国小麦主产区表现得又晚又高，正是因为这一点，尽管去年我们分发给国内五十多家育种单位或课题组，但是很多育种家并没有在育种中利用。我们认为，这些材料的抗赤性是明确的，尽管抗性基因的定位工作尚没有结束，但是，具有两个以上的主效QTL应该没有问题,只要育种策略合适，是可以利用的，我们在育种中利用的初步探索也已经证明了这一点。
在我们利用远缘材料的过程中，大量采用了利用当地适应性好的材料进行三交或回交的策略，取得了较理想的效果。目前我们通过远缘杂交育成的品种中没有一个是通过单交育成的。在这两份抗赤材料的利用中，我们推荐采用回交或三交的利用策略，如果条件允许，在回交或三交F1进行单穗接种，以淘汰抗性不理想的单株，或许能取得理想的效果。
作者简介：孙连发研究员，从事小麦资源创新和植物新品种DUS测试工作。邮箱：sunlianfa@aliyun.com, 电话：18249793289
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