小麦禾谷孢囊线虫病的抗病基因定位与种质创新

近几年小麦禾谷孢囊线虫（CCN）已经蔓延至全国13个省区，涵盖主要小麦生产区，特别是在黄淮麦区的一些地方（如河南省）已由次要病害上升为威胁小麦安全生产新的重要病害。更为严重的是我国目前还未建立有效的防控措施，而且针对CCN抗病育种的研究开展较少。当前，抗病育种面临的主要问题一是缺乏有效的抗病种质资源，二是抗CCN新品种培育研究投入的力量严重不足。我们通过连续抗病鉴定发现小麦品种Madsen对我国不同地区的小麦孢囊线虫具有极强的抗性。在前期研究的基础上，本项目进一步利用DH群体准确定位Madsen对禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的抗性基因进行定位，通过回交转育结合分子标记辅助选择技术，创造适合CCN严重发生地区（如黄淮麦区）的抗病新种质并提供利用，通过多年、多年、多重复田间和温室接种鉴定，明确抗病种质在该地区的利用价值，改善我国CCN抗性种质奇缺，抗病育种严重滞后于病害发生的现状。

小麦孢囊线虫（CCN）已经在16个省发生，特别在河南省危害严重。我国线虫发生的特点是两种线虫H. avenae和H. filipjevi并发，致病型多样，增加了防控线虫危害的难度。当前，抗线虫育种的主要问题是缺乏可资利用的有效抗源。我们发现美国小麦品种Madsen高抗对我国CCN种群。本项目围绕Madsen开展抗性鉴定、抗线虫QTL分析和种质创新研究。首先，抗性鉴定明确Madsen对河南、山东、安徽等地的两种线虫群体具有广谱抗性，在线虫发生地块根系正常生长。抗性主要表现限制侵入根系的线虫数目和最终根系上的孢囊数。由于线虫在Madsen根系中的繁殖系数低，收获后根际土壤中线虫群体数量较少。因此，利用抗线虫品种不但降低线虫对当季小麦的影响，而且降低下季作物土壤中的线虫群体。其次，根据对Madsen系谱涉及的品种抗性鉴定，Madsen的线虫抗性来自亲本VPM1。以Madsen × 良星99 F6:7重组近交系（RIL）为作图群体，采用Illumina iSelect 90K SNP芯片分析，构建了长度5753.742 cM，包括4698个SNP标记的遗传连锁图谱。根据2013-2015年对RIL群体3年田间病圃和2年温室接种H. filipjevi抗性鉴定结果，在7D染色体上发现一个QTL（QCre.ma-7D），可解释表型变异率19.3-36.7%。7D染色体上不曾报道抗线虫基因或QTL，因此，该QTL可能是一个新的抗H. filipjevi的QTL。另外，在2A染色体上发现一个抗H. avenae的QTL（QCre.ma-2A），解释变异率为18.2%，可能是以前在该染色体上发现的抗H. avenae基因Cre5或其等位基因。同时，获得与各个QTL紧密连锁的SNP标记，可以用于分子标记辅助选择。第三，虽然Madsen高抗线虫，但是该品种没有遗传其亲本VPM1的白粉病抗性，而且抽穗期极晚。为有效利用Madsen的线虫抗性，采用大面积推广品种良星99、济麦22、烟农21和济麦19与Madsen杂交和回交，获得5000多份稳定品系，从中培育出兼抗两种线虫和白粉病，而且农艺性状和生育期与当地推广品种相近的新种质24份，提供给有关育种单位利用，或进行产量和农艺性状评价，培育抗线虫新品种。本项目的研究结果为我国抗线虫育种提供了新抗源，有助于改善我国CCN抗性种质奇缺的现状。