源于长穗偃麦草抗赤霉病基因Fhb7短片段易位系及其应用
【技术领域】：
[0001] 本发明属于遗传育种领域，涉及源于长穗偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7短片段易位 系及其应用。
【背景技术】：
[0002] 小麦（Triticum aestivum，2n = 6X = 42, BAD)是世界上最重要的粮食作物之一， 其产量仅次于玉米和水稻，是第三大粮食作物。全世界小麦种植面积占全世界粮食种植总 面积（2. 17亿公顷）的17. 0%，我国小麦常年种植面积在2500万公顷左右（FA0, 2012 ;中 国国家统计局，2014)。小麦之所以是最重要的粮食作物之一，原因是它养活着世界上40% 的人口，并提供人类19%的能量和蛋白质供应。
[0003] 小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的一种重要的穗部病害，该病害（位列第6位） 被评为植物十大真菌病害之三（Dean et al.，2012)。它不仅造成小麦产量的降低，而且还 造成小麦品质的下降。目前，共计发现了 130个II型抗性QTL，其中有11个QTL位点得到 了证实，这些被证实的QTL中，有4个来自于苏麦3号及其衍生系，有5个来自于中国小麦 地方品种望水白。抗源相对单一，亟需发掘新的赤霉病抗源（Buerstmayr et al.，2009)。
[0004] 十倍体长糖偃麦草（Thinopyrum ponticum，2n = IOX = 70，EeEbExStSt)是小麦 的近缘植物，抗病能力强，对小麦白粉病、锈病、条纹花叶病等高抗至免疫，且对赤霉病具 有很强的抵抗能力（李振声等，l977;Friebe et al.，l"6;Jin et al.，2〇〇8;Liu et al.，2010 ;Zhang et al.，2011 ;何方，2014)。研究表明，十倍体长穗偃麦草7el2染色体上 携带有一个Π 型抗赤霉病基因，命名为Fhb7,能够解释~30%左右的表型变异，其抗性与 Fhbl 的抗性相当（Shen et al.，2004 ;Shen and Ohm, 2007 ;Miller et al.，2011 ;Zhang et al.，2011;Fu et al.，2012;Guo et al.2015)。然而，由于连锁累赘问题，至今Fhb7仍未在 生产上得到应用，因此，如何创制小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系，并将其转移到 我国大面积推广小麦品种（济麦22、良星99等）中是一个亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明以中国春phIbphIb为媒介，通过将其与携 带长穗偃麦草染色体的种质KS24-2杂交和回交，并利用与Fhb7连锁的分子标记进行辅助 选择，同时结合原位杂交和赤霉病抗性鉴定，仓Il制小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位 系；最后，将创制的短片段易位系与我国大面积推广小麦品种（济麦22、良星99等）杂交， 结合分子标记和原位杂交鉴定，选择携带长穗偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7的改良株系，并对 其抗性进行鉴定，结果表明改良株系的赤霉病抗性显著提高，这说明源于十倍体长穗偃麦 草抗赤霉病基因 Fhb7的抗性强而稳定，并且能够稳定遗传，可以用于小麦抗赤霉病育种研 究。本发明提供的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系对于我国小麦抗赤霉病育种具 有重要意义。
[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0007] 提供携带长穗偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片易位 系 SDAU1881 和 SDAU1886 ;
[0008] 上述两个易位系发明人已在之前申请的申请号为2015100016023,发明名称为"一 种快速检测长穗偃麦草抗赤霉病基因的分子标记及应用"的发明专利申请中公开，并保存 于山东农业大学小麦分子育种研究室小麦种质保藏中心，保藏日期为2014. 06. 20,保藏编 号分别为SDAU1881和SDAU1886,并对公众开放该种质资源。上述的小麦-长穗偃麦草短片 段易位系是以中国春Phlbphlb为媒介，构建的小麦-长穗偃麦草染色体重组交换群体，结 合分子标记辅助选择、原位杂交和赤霉病抗性鉴定，创制小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片 段易位系，发明人在此不再赘述。
[0009] 除此之外，发明人进一步公开了上述SDAU1881和SDAU1886在小麦抗赤霉病育种 中的利用；
[0010] 为了配合对获得的株系进行选择，本发明的发明人还提供了一个与十倍体长穗偃 麦草抗赤霉病基因 Fhb7紧密连锁分子标记XsdauK66,其正向引物核苷酸序列如SEQ ID No. 13所示；其反向引物的核苷酸序列如SEQ ID No. 14所示。利用该分子标记结合原位杂 交技术对Fhb7进行分子标记辅助选择即可获得目标株系。
[0011] 本发明还提供我国大面积推广小麦品种（济麦22、良星99等）背景下，携带长穗 偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7的抗赤霉病改良株系SDAU2002、SDAU2003、SDAU2008、SDAU2014、 SDAU2017、SDAU2028和SDAU2032及其在小麦抗赤霉病育种中的利用。
[0012] 为方便进行研究，发明人将其保存于山东农业大学农学院小麦种质保藏中心， 保藏日期为 2015.07. 10,保藏编号分别为 SDAU2003、SDAU2008、SDAU2014、SDAU2017、 SDAU2028和SDAU2032,并对公众开放这些种质资源。
[0013] 本发明的有益效果主要在于：利用染色体工程的手段，结合分子标记技术、原位杂 交鉴定技术和赤霉病抗性鉴定，创制了携带Fhb7的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位 系；利用创制的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系与我国大面积推广小麦品种（济 麦22、良星99等）进行杂交、回交和自交，分子标记辅助选择、原位杂交和赤霉病抗性鉴定 等技术创制抗赤霉病育种新材料。结果表明，与对照（济麦22、良星99等）相比，携带长穗 偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7改良株系的赤霉病抗性显著提高，这表明源于十倍体长穗偃麦 草抗赤霉病基因 Fhb7的抗性强而稳定，并且能够稳定遗传，可以用于小麦抗赤霉病育种研 究。本发明创制的小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系对于我国小麦抗赤霉病育种具 有重要意义。
【附图说明】
[0014] 图IA为小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系（SDAU1881和SDAU1886)的赤 霉病抗性鉴定不意图；
[0015] 图IB为图IA的彩色示意图；
[0016] 结合图1可知，与对照中国春（CS)相比，携带十倍体长穗偃麦草短片段的两个株 系（338-29和338-63)的赤霉病抗性水平显著提高，发病小穗数NDS分别为1. 4和1. 5 (P = 0. 05)，说明这两个株系均携带源于十倍体长穗偃麦草的抗赤霉病基因 Fhb7,并将这两个株 系命名为 SDAU1881 和 SDAU188 ;
[0017] 图2为小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系的原位杂交（GISH)鉴定结果图； 图中A为CS ;B为KS24-2 ;C为SDAU1881 ;D为SDAU1886 ;Bars, 10 μ m ;图中箭头所示绿色部 分（亮灰色）是长穗偃麦草的染色体片段，蓝色部分（浅灰色）是小麦的染色体；由图2可 见，鉴定结果表明与对照KS24-2相比（49% )，小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系SDAU1881 和SDAU1886中外源染色质所占比例分别为16. 1%和17. 3%，说明这两个小麦-长穗偃麦 草抗赤霉病易位系均具有较小的外源染色体片段；
[0018] 图3A为小麦-长穗偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7遗传改良系SDAU2002 (济麦22背 景）的赤霉病抗性鉴定图；
[0019] 结果表明与对照济麦 22 相比，SDAU2002、SDAU2003、SDAU2008、SDAU2014、 SDAU2017、SDAU2028和SDAU2032的赤霉病抗性水平显著提高，说明源于十倍体长穗偃麦草 抗赤霉病基因 Fhb7的抗性能够在普通小麦背景下表达；
[0020] 图3B为图3A的彩色示意图；
[0021] 图 4 为与 Fhb7 紧密连锁分子标记 XsdauK66 在 SDAU1881、SDAU1886、CS、KS24-2、 7el2(7D)和十倍体长穗偃麦草中的扩增情况；
[0022] 图中M为IOObp ladder;l为十倍体长穗偃麦草；2为7el2(7D) ;3为KS24-2;4为 SDAU1881 ;5 为 SDAU1886 ;6 为中国春；7 为 Thatcher ;8 为 K11463 ;9 为 K11695 ;
[0023] 图5A为在济南17、泰山23等背景下携带长穗偃麦草抗赤霉病基因 Fhb7遗传改良 系的赤霉病抗性鉴定图；
[0024] 其中SDAU2040和SDAU2041是以济南17为背景的改良株系；SDAU2050是以良星 99为背景的改良株系；SDAU2053是以山农14为背景的改良株系；SDAU2055是以山农22为 背景的改良株系；SDAU2058以泰山23为背景的改良株系；
[0025] 结果可知小麦-长穗偃麦草遗传改良系的赤霉病反应型NDS值均显著低于其亲本 (LSDaffi= 1.7)，但是在不同背景中，其抗性略有差异，这说明来自长穗偃麦草的抗赤霉病 基因 Fhb7可以在不同小麦背景下表达；
[0026] 图5B为图5A的彩色示意图。
【具体实施方式】
[0027] 实施例1小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系的创制（分子标记和赤霉病抗 性鉴定）
[0028] 具体方法为：
[0029] (1)将KS24-2与中国春Phlb突变体（CS phlb)杂交，获得杂种F1。
[0030] (2)F1与中国春phlbphlb回交，从BClFl植株中提取基因组DNA，利用phlb 基因的特异分子标记Xpsrl28(正向引物X1:(SEQ ID N0.1)和反向引物X2:(SEQ ID NO. 2))，Xpsr574(正向引物 X3 : (SEQ ID NO. 3)和反向引物 X4 : (SEQ ID NO. 4))和 XAWJL3(正向引物 X5 : (SEQ ID NO. 5)和反向引物 X6 : (SEQ ID NO. 6)) (Roberts et al.，1999)和7el2L染色体的特异分子标记Xcfa2240(正向引物Pl:(SEQIDN0.7)和 反向引物 P2:(SEQ ID NO. 8))，Xgwm333(正向引物 P3:(SEQ ID NO. 9)和反向引物 P4: (SEQIDN0·10))，Xswesl30(正向引物P5:(SEQIDN0·ll)和反向引物P6:(SEQID NO. 12))，XsdauK66(正向引物 P7:(SEQ ID NO. 13)和反向引物 P8:(SEQ ID NO. 14))和 Xmagl759(正向引物P9:(SEQIDNαl5)和反向引物P10:(SEQIDNαl6))筛选phlb基 因纯合而7el2L染色体杂合的单株，这些单株自交后获得后代群体BC1F2。其中，分子标记 Xcfa2240和XsdauK66与抗赤霉病基因 Fhb7紧密连锁（Guo et al.，2015)。
[0031] (3)利用上述7el2L染色体的特异分子标记（Xcfa2240、Xgwm333、Xswesl30、 XsdauK66和Xmagl759)对获得的208个BC1F2群体进行基因型分析，目的是获得仅含有分 子标记Xcfa2240和Xsd