小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系的创制方法及其应用

本发明属于小麦遗传育种领域，具体涉及小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系的创制方法及其应用。

背景技术：

1、小麦是全球重要粮食作物之一。然而，目前小麦产量的增长速度难以满足未来全球人口增长的需求。应对这一挑战的一项关键措施是提高小麦对各种病害的抗性，这样可以挽回每年因病害导致的15-20％的产量损失。茎基腐病是小麦真菌病害的一种，近年来在我国黄淮麦区呈逐年加重趋势，已成为严重威胁小麦生产的重要病害，2022年被列为我国10个产业技术问题之一。

2、研究表明，培育和种植抗病品种是解决小麦茎基腐病问题最经济有效的措施。然而，目前生产上可以利用的有效抗源却很少，来自长穗偃麦草的fhb7是目前唯一的一个已知的主效抗病基因，利用生物技术的方法，可以将该基因转移到推广小麦品种中，培育出抗病新品种。本实验室已利用中国春ph1b突变体诱导部分同源染色体联会重组，创制了携带fhb7的第一代小麦-长穗偃麦草易位系sdau2028(t7ds.7dl-7el2l)，外源染色体占易位染色体的比例为16.1％。但是，由于fhb7与八氢番茄红素合成酶基因psy-e2(可催化合成黄色素)紧密连锁，相距仅18mb，所创制的小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病易位系如sdau2028等面粉呈黄色，影响了其面粉及其制品的传统商品性。消费市场对面粉色泽多样化的需求,导致小麦育种目标不同，为了使fhb7在生产上更好地推广应用，打破fhb7与psy-e2的连锁，创制只携带fhb7的小麦-长穗偃麦草短片段易位系具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有进展存在的上述问题，本发明以携带fhb7的第一代小麦-长穗偃麦草易位系sdau2028(t7ds.7dl-7el2l)作为供体亲本，通过cs ph1b突变体诱导7d和7el2部分同源区之间的减数分裂重组，打破fhb7与psy-e2的连锁，利用分子标记与基因组原位杂交技术，同时结合茎基腐病抗性鉴定进行验证，创制了小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系山农2-16和山农16-1；并以山农2-16为fhb7的供体亲本，将fhb7转移至我国主栽小麦品种孟麦023中，创制出携带fhb7的改良株系，茎基腐病抗性鉴定结果表明，改良株系的茎基腐病抗性显著提高，这说明源于十倍体长穗偃麦草抗茎基腐病基因fhb7的抗性强并且能够稳定遗传，可以用于小麦抗茎基腐病育种应用。本发明创制的小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系，为从源头上解决我国小麦抗茎基腐病难题提供了有效抗源。

2、本发明公开了一种小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系的创制方法，其特征在于步骤如下：

3、(1)以携带fhb7的小麦-长穗偃麦草短片段易位系sdau2028为父本，以中国春ph1b突变体(cs ph1b)为母本，杂交获得f1；

4、(2)f1与cs ph1b回交，从bc1f1代植株中提取基因组dna，利用ph1b基因的特异分子标记xpsr128、xpsr574和xawjl3以及与fhb7紧密连锁的7el2特异分子标记xcfa2240和xsdauk66进行检测；筛选到ph1b基因纯合而fhb7基因杂合的单株，这些单株自交后获得若干bc1f2代植株并全部提取基因组dna；

5、(3)利用上述与fhb7紧密连锁的7el2特异分子标记xcfa2240以及psy-e2的功能标记k-psy对bc1f2代植株进行基因分型，筛选携带长穗偃麦草抗茎基腐病基因fhb7而不含黄色素基因psy-e2的小麦-长穗偃麦草短片段易位系，自交纯合；

6、(4)pcr扩增反应产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳以及琼脂糖凝胶电泳分析纯合体的基因型；

7、(5)进行荧光原位杂交鉴定。

8、上述步骤(2)中所述分子标记如下：

9、xpsr128，正向引物p1，序列为seqidno.1；反向引物p2，序列为seqidno.2；

10、xpsr574，正向引物p3，序列为seqidno.3；反向引物p4，序列为seqidno.4；

11、xawjl3，正向引物p5，序列为seqidno.5；反向引物p6，序列为seqidno.6；

12、xcfa2240，正向引物p7，序列为seqidno.7；反向引物p8，序列为seqidno.8；

13、xsdauk66，正向引物p9，序列为seqidno.9；反向引物p10，序列为seqidno.10；

14、上述步骤(3)中所述分子标记如下：

15、k-psy，正向引物p11，序列为seqidno.11；反向引物p12，序列为seqidno.12。

16、本发明提供的方法创制的含有小麦抗茎基腐病基因fhb7的小麦-长穗偃麦草短片段易位系可在小麦抗茎基腐病育种中应用。

17、本发明提供了小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系中与小麦抗茎基腐病基因fhb7紧密连锁的分子标记k-7396，其正向引物核苷酸序列如seqidno.13所示；其反向引物的核苷酸序列如seqidno.14所示。

18、小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系中与小麦抗茎基腐病基因fhb7紧密连锁的分子标记k-7396可在小麦抗茎基腐病育种中应用。

19、分子标记k-7396也可检测目标株系中是否携带fhb7。

20、本发明提供了一种携带小麦抗茎基腐病基因fhb7的遗传改良系的创制方法，其特征在于：以创制的小麦-长穗偃麦草短片段易位系为fhb7的供体亲本，以我国主栽小麦品种为轮回亲本，连续回交2次后自交6次，并利用与fhb7紧密连锁的分子标记k-7396进行辅助选择鉴定，保留携带fhb7的单株；获得了遗传改良系。

21、本发明提供的遗传改良系可在小麦抗茎基腐病育种中应用。

22、本发明提供的方法创制了携带fhb7的小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片易位系山农2-16和山农16-1，并公开了其在小麦抗茎基腐病育种中的应用；

23、本发明的发明人还提供了一个与小麦抗茎基腐病基因fhb7紧密连锁的分子标记k-7396，其正向引物核苷酸序列如seqidno.13所示；其反向引物的核苷酸序列如seqidno.14所示。利用该分子标记可以检测目标株系中是否携带fhb7。

24、本发明还提供了我国主栽小麦品种孟麦023背景下，携带fhb7的抗茎基腐病改良株系山农0601、山农00602、山农0603、山农0604、山农0605、和山农0606及其在小麦抗茎基腐病育种中的应用。

25、本发明的有益效果主要在于：利用染色体工程的方法，结合分子标记辅助选择、原位杂交鉴定技术和茎基腐病抗性鉴定，打破了fhb7与psy-e2的连锁，创制了携带fhb7的小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系山农2-16和山农16-1，它们不仅保持了稳定的茎基腐病抗性，而且面粉色泽呈现白色，可以更好地在生产上推广应用。利用山农2-16与我国主栽小麦品种孟麦023进行杂交、回交和自交，结合分子标记辅助选择、人工气候室加代和茎基腐病抗性鉴定等技术创制了一批携带fhb7的抗茎基腐病改良材料，结果表明，与亲本孟麦023相比，携带fhb7的改良株系的茎基腐病抗性显著提高，这说明源于十倍体长穗偃麦草抗茎基腐病基因fhb7的抗性强并且能够稳定遗传，可以用于小麦抗茎基腐病育种应用。本发明创制的小麦-长穗偃麦草抗茎基腐病短片段易位系，为从源头上解决我国小麦抗茎基腐病“卡脖子”难题提供了有效抗源。