小麦-长穗偃麦草抗赤易位系的创建与应用研究

Diploid Thinopyrum elongatum（2n=2x=14）is an important wild relative of wheat, it is favored by many researchers for its E genome being of excellent characters, such as anti-disease, anti-adversity and high protein, etc. Some studies have showed that chromosomes 7E of Thinopyrum elongatum might carry important resistance genes to wheat Fusarium head blight (FHB). If these useful genes could be introgressed into common wheat, development and selection of anti-FHB wheat-Thinopyrum elongatum translocation lines will greatly enrich the anti-FHB genetic stocks for wheat. In this study, Chinese Spring ph1b mutant and irradiation were respectively used to induce chromosome recombination between Thinopyrum elongatum 7E chromosome and wheat chromosomes. New translocations with shortened 7E chromosome fragments were developed and identified through molecular markers specific to 7E chromosome and cytological analysis. Then, the anti-FHB wheat-Thinopyrum elongatum translocation lines will be selected by single floret injection. This study will explore a simply but efficient way to establish and detect anti-FHB wheat-Thinopyrum elongatum translocation lines and provide important genetic stocks for cultivating anti-FHB wheat varieties.

二倍体长穗偃麦草（Thinopyrum elongatum, 2n=2x=14）是小麦的重要近缘野生种，因其染色体上含有抗病、抗逆、高蛋白等优异性状而倍受青睐。研究表明，长穗偃麦草7E染色体上具有重要的小麦赤霉病抗性基因，将这些抗赤基因将其导入普通小麦中，创制和选育小麦-长穗偃麦草抗赤易位系，将为小麦抗赤育种提供重要的遗传材料。本研究分别利用中国春ph1b突变体和电离辐射的方法诱导长穗偃麦草7E染色体片段与小麦染色体片段发生重组，并通过已开发的长穗偃麦草7E染色体特异分子标记和细胞学分析选育和鉴定新的异源染色体易位。采用单花滴注法等对其进行赤霉病抗性鉴定，从而选育小麦-长穗偃麦草抗赤易位系。本研究将探索出一条简便而可靠的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的创建及鉴定途径，为抗赤霉病小麦育种提供重要的遗传材料。

长穗偃麦草是重要的小麦野生近缘种，因具有抗病、耐寒、耐盐碱、耐干旱等优良特性，且易与普通小麦进行杂交，从而培育易位系等重要遗传材料，已成为小麦遗传改良的优异基因供体。基于长穗偃麦草染色体特异分子标记，通过Ph-体系及辐射技术创建小麦-长穗偃麦草易位系并在栽培小麦中进行应用，为有效利用长穗偃麦草的优良抗性基因提供了重要借鉴。本项目研究内容及结果如下：(1) 利用Ph-系统创建中国春-长穗偃麦草抗赤霉病易位系:通过将中国春-长穗偃麦草7E染色体代换系与中国春ph1b隐性纯合体杂交而获得含一条7E染色体的ph1b隐形纯合体植株，以此为出发单株，进一步通过赤霉病抗性鉴定及分子标记、GISH等进行选择，获得中国春-长穗偃麦草抗赤霉病易位材料；通过中国春ph1b隐性纯合体与栽培小麦扬麦22、扬辐麦5号等杂交及鉴定，将其背景中的中国春替换，以便更好的利用Ph-系统。(2) 通过辐照技术创建中国春-长穗偃麦草抗赤霉病易位系:通过将中国春-长穗偃麦草7E染色体代换系与优良栽培小麦，如扬麦158、扬麦16等杂交，通过辐照，促进长穗偃麦草7E染色体与小麦染色体的断裂并发生染色体片段易位而获得易位系，进一步通过赤霉病抗性鉴定及分子标记、GISH等进行选择，获得了3个小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位材料.(3) 通过常规杂交创建中国春-长穗偃麦草抗赤霉病易位系:通过将中国春-长穗偃麦草7E染色体代换系与优良栽培小麦，如扬麦16、扬辐麦5号等杂交及后代的不断自交，通过赤霉病抗性鉴定及分子标记、FISH等进行选择，以获得小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位材料.(4) 易位系在小麦育种过程中的应用:通过分子标记辅助选择、田间赤霉病抗性筛选以及根据农艺性状进行选择的三者有机结合，从小麦-长穗偃麦草易位系后代或其与优质、高产小麦的杂交后代中获得具有长穗偃麦草种质的小麦抗赤霉病中间材料或品系。