普通小麥‘Holdfast’條銹病成株抗性QTL定位

楊芳萍 劉金棟 郭 瑩 賈奧琳 聞偉鄂 巢凱翔 伍 玲 岳維云 董亞超 夏先春,*

普通小麥‘Holdfast’條銹病成株抗性QTL定位

楊芳萍1,2,**劉金棟2,3,**郭 瑩1賈奧琳2聞偉鄂2巢凱翔4伍 玲5岳維云6董亞超2夏先春2,*

1甘肅省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所, 甘肅蘭州 730070;2中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所 / 國家小麥改良中心, 北京 100081;3中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所, 廣東深圳 518120;4西北農(nóng)林大學植保學院, 陜西楊凌 712100;5四川省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所, 四川成都 610066;6天水農(nóng)業(yè)科學研究所, 甘肅天水 741200

Holdfast是來自英國的小麥品種, 多年來一直保持良好的條銹病持久抗性。本研究目的是發(fā)掘Holdfast的條銹病成株抗性基因及其緊密連鎖的分子標記, 為小麥持久抗性品種選育提供材料和方法。利用銘賢169和Holdfast雜交后代重組自交系(recombinant inbred lines, RIL)群體, 于2014—2015和2015—2016年度在甘肅甘谷、甘肅中梁和四川成都進行條銹病成株抗性鑒定, 并統(tǒng)計最大嚴重度(maximum disease severity, MDS)。基于小麥660K SNP芯片和BSA (bulked segregant analysis)技術初步確定抗病基因所在的染色體后, 將目標區(qū)域的SNP標記轉化為KASP (Kompetitive allele specific PCR)標記, 檢測整個RIL群體, 進行基因型分析。最后進行RIL群體條銹病成株抗性的QTL分析, 在5AL和7AL染色體上發(fā)現(xiàn)了2個成株抗性QTL。5A染色體長臂上1個條銹病成株抗性QTL, 在所有環(huán)境下均存在, 可解釋6.5%~9.3%的表型變異;位于標記和之間, 連鎖距離分別為0.5 cM和1.1 cM。在7A染色體長臂上定位到1個條銹病成株抗性QTL, 在2015年和2016年甘谷環(huán)境中均穩(wěn)定存在, 分別解釋6.2%和7.3%的表型變異;位于標記和之間, 連鎖距離分別為0.5 cM和0.7 cM。攜帶和抗病等位基因家系的MDS顯著低于感病等位基因家系的MDS, 表明和可有效降低條銹病嚴重度, 可應用于小麥抗條銹育種。

普通小麥; 條銹病; 成株抗性; SNP標記; 連鎖分析

由小麥條銹菌(f. sp.)引起的小麥條銹病是世界范圍內(nèi)的重要病害, 可導致減產(chǎn)5%~25%[1], 嚴重威脅小麥生產(chǎn)。雖然條銹病可通過化學藥劑等措施防治, 但利用寄主抗性, 培育和推廣抗病品種是防治小麥條銹病最為經(jīng)濟、安全和有效的途徑。

小麥對條銹病的抗性可分為苗期抗性和成株抗性。苗期抗性一般由單個或少數(shù)主效基因控制, 又稱主效基因抗性、全生育期抗性或垂直抗性, 對條銹菌生理小種的抗性有高度特異性, 往往呈高抗或免疫。苗期抗性對病原菌有較強的選擇壓力, 過度應用會引起生理小種變異, 使品種喪失抗性。成株抗性由多個微效基因控制, 又稱部分抗性、水平抗性或慢病性。成株抗性品種往往苗期表現(xiàn)感病, 而成株期表現(xiàn)中抗或高抗, 對病原菌無小種專化性或?；匀酢３芍昕剐詫Σ≡x擇壓力較小, 大面積種植可有效減緩生理小種變異, 使抗性持久穩(wěn)定。長期以來, 大多數(shù)小麥育種家利用苗期抗性培育高抗至免疫的品種, 導致品種抗性頻繁喪失, 使抗條銹病育種工作長期處于被動狀態(tài)。前人研究表明, 成株抗性基因聚合是選育兼抗多種病害品種的重要方式, 聚合4~5個成株抗性基因(如、等)可將條銹抗性提升至高抗至近免疫水平, 且抗性持久穩(wěn)定[2]。

發(fā)掘成株抗性基因及其緊密連鎖的分子標記是有效利用成株抗性、培育持久抗性品種的重要手段[2-7]。近年來, 隨著分子生物學技術的快速發(fā)展, 小麥條銹病抗性基因發(fā)掘研究取得較大進展。迄今為止, 國際上正式命名的小麥條銹病抗性基因已有80個(~)[8-9]。在已正式命名的基因中, 55個為苗期抗病基因(、等), 其余25個為成株抗性基因(如等),其中、、、和為高溫成株抗性基因。除此之外, 還有40多個暫時命名的條銹病抗性基因。目前,、、、、和等[10-13]已被克隆。

近年來, 由于條銹菌生理小種的快速變異, 已定位的苗期抗性基因大多已喪失抗性, 給小麥生產(chǎn)帶來嚴重威脅。因此, 發(fā)掘成株抗性基因, 培育持久抗性小麥品種, 對于保證我國糧食安全具有重要意義。基于雙親群體的連鎖分析是發(fā)掘數(shù)量性狀位點的有效方法[14]。SNP標記在基因組中廣泛存在, 具有標記密度高、覆蓋范圍廣且可高通量檢測的優(yōu)點。隨著分子生物學技術的快速發(fā)展, SNP標記已逐漸應用于高密度遺傳圖譜構建和數(shù)量性狀基因定位研究, 有效提升QTL的檢測效率和精度。迄今為止, 國內(nèi)外已定位了150余個條銹病成株抗性QTL, 在小麥21條染色體上均有分布。

Holdfast是來自英國的小麥品種, 農(nóng)藝性狀優(yōu)良, 引進國內(nèi)后一直保持良好的條銹病成株抗性, 迄今仍是我國甘肅重要的抗病親本。前人研究表明, Holdfast不僅攜帶苗期抗病基因, 同時還攜帶成株抗性基因[15-16]。先前針對Holdfast的研究主要集中于不同生理小種的表型鑒定和初步遺傳學分析, 其攜帶的成株抗性基因仍不明確[15-17]。因此, 本研究基于SNP標記, 對Holdfast進行成株抗性QTL定位, 以明確其抗性遺傳機制, 為小麥條銹病持久抗性育種提供材料和分子標記。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以感病品種銘賢169為母本, 抗銹品種Holdfast為父本, 采用單粒傳法構建含有288個株系的F6代重組自交系(recombinant inbred lines, RIL)群體。2014—2015和2015—2016年度于甘肅中梁、甘肅甘谷和四川成都種植該群體及其親本, 以鑒定條銹病成株抗性。田間試驗采用單行區(qū)、隨機區(qū)組排列, 行長1.5 m, 行距25 cm, 3次重復。在試驗區(qū)垂直方向種植條銹病誘發(fā)行。甘肅甘谷和中梁誘發(fā)行品種為銘賢169和輝縣紅, 四川成都點誘發(fā)行品種為川育12和SY95-71。

1.2 條銹菌接種

為促進條銹發(fā)病, 在甘肅甘谷和中梁, 于小麥三至四葉期利用包含CYR32、CYR33、CYR34、水4、水7、Hybrid46-8和G22-14的混合菌種對誘發(fā)行人工噴霧接種(孢子懸浮液, 0.03%吐溫20), 接種后用塑料薄膜覆蓋保濕24 h。甘肅甘谷和中梁點條銹病混合菌種由甘肅省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供。在四川成都, 利用CYR32、CYR33、Hybrid46-8、G22-12等混合小種對銘賢169幼苗人工接種。隨后于植株三至四葉期, 在誘發(fā)行中移栽接菌發(fā)病的銘賢169幼苗。四川成都點菌種由四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供。

1.3 條銹病抗性鑒定

參照改良的Cobb方法[18]鑒定條銹病抗性。目測植株旗葉和倒二葉條銹菌孢子堆面積占葉片面積的百分比, 即病害嚴重度(disease severity)。感病親本銘賢169在成株期的條銹病嚴重度達80%~100%時, 分2次記載嚴重度, 并用2次調(diào)查的最大嚴重度(maximum disease severity, MDS)作為最終表型數(shù)據(jù)進行后續(xù)分析。根據(jù)發(fā)病時間的不同, 分別于4月上中旬(四川成都)、5月中下旬(甘肅甘谷)、5月底(甘肅中梁)進行條銹病MDS記載。

1.4 表型數(shù)據(jù)和等位基因效應分析

利用Microsoft Excel 2016對銘賢169/Holdfast RIL群體不同試驗點小麥條銹病MDS進行頻率分析和每個QTL等位基因效應的測驗; 利用SAS 9.3 (http://www.sas.com/) PROC GLM程序進行方差分析(analysis of variance, ANOVA)。

1.5 基因型分析

采用集群分離分析法(bulked segregant analysis, BSA)分別選擇20株高抗家系(MDS<25%)和20株高感家系(MDS>80%)構建兩組抗感池。利用小麥660K iSelect SNP芯片(633,562個SNP位點)[20]對構建的2組抗感池和親本進行掃描(北京博奧生物技術有限公司, http://www.capitalbiotech.com/)。使用Affymetrix公司的GTC軟件(http://www.affymetrix. com/estore/)進行SNP分型和聚類分析。為保證結果準確性, 剔除無多態(tài)性及低質量的SNP標記(缺失率>20%)。

基于SNP分型數(shù)據(jù), 確定銘賢169/Holdfast RIL群體抗感池間差異SNP主要集中區(qū)域。根據(jù)差異SNP及其所在的染色體物理位置, 利用在線平臺Poly Marker網(wǎng)站(http://polymarker.tgac.ac.uk/)設計KASP特異引物。隨后, 在2條正向KASP引物5￠端添加FAM或者HEX熒光接頭序列, FAM接頭序列為5￠-GAAGGTGACCAAGTTCATGCT-3￠, HEX接頭序列為5￠-GAAGGTCGGAGTCAACGGATT-3￠。所有引物均由華大生物技術有限公司合成(北京, http://www.genomics.cn/)。將合成后的引物配置成引物Mix (2條正向引物為12 mmol L–1, 反向引物為30 mmol L–1), 并用親本和抗感池驗證標記的多態(tài)性,然后進行遺傳群體的基因型分析。

KASP檢測基于LGC Genomics公司(https://www. lgcgroup.com/cn)提供的方法。反應體系為2.5 μL 2×KASP V4.0 Mastermix, 0.056 μL引物mix, 20~50 ng μL–1的DNA模板1 μL, ddH2O補足至5 μL。PCR程序為95 ℃預變性5 min; 94℃變性20 s, 65℃退火20 s, 每循環(huán)一次降1℃, 9個循環(huán); 95℃變性10 s, 59℃退火60 s, 35個循環(huán), 于4~10℃環(huán)境下保存產(chǎn)物。PCR完成后放在酶標儀中讀取終端熒光數(shù)據(jù), 隨后導入Kluster Caller軟件進行基因分型。

1.6 遺傳連鎖圖譜及QTL分析

采用JoinMap v4.0, 基于Kosambi函數(shù)(Kosambi, 1943)計算遺傳距離, 構建連鎖圖?；谶z傳圖譜, 利用QTL Cartographer v2.5 (http:// statgen.ncsu.edu/qtlcart/WQTLCart.ht)的復合區(qū)間作圖法(composite interval method, CIM)對不同環(huán)境下條銹病抗性及其均值進行QTL分析。若單個QTL可在2個及以上的環(huán)境下重復檢測到, 則認為該QTL穩(wěn)定存在[14]。

2 結果與分析

2.1 銘賢169/Holdfast RIL群體條銹病MDS表型分析

成株抗性品種Holdfast在成都2015、甘谷2015、中梁2015、成都2016和甘谷2016五個環(huán)境下平均MDS分別為2.0%、20.1%、19.8%、20.0%和17.0%, 銘賢169在5個環(huán)境下平均MDS分別為50.8%、73.3%、69.0%、78.3%和65.3%。銘賢169/Holdfast RIL群體在5個環(huán)境下平均MDS值分別為46.7%、70.1%、73.7%、72.9%和67.6%, 變異范圍分別為0~90.0%、20.0%~100.0%、10.5%~100.0%、20.0%~ 100.0%和15.0%~90.0%。RIL家系MDS值在多數(shù)環(huán)境間相關系數(shù)達顯著或極顯著水平(表1), 表型數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定。

銘賢169/Holdfast RIL群體的MDS值在5個環(huán)境下均呈現(xiàn)連續(xù)性變異, 表明該群體條銹病成株抗性為典型的數(shù)量性狀遺傳(圖1)。此外, 方差分析表明, 該群體后代MDS在不同環(huán)境、不同株系、環(huán)境內(nèi)不同重復以及基因型與環(huán)境互作間差異均達到極顯著水平(< 0.001)(表2), 其MDS的廣義遺傳力為0.65。以上結果表明抗病基因和環(huán)境共同影響條銹病成株抗性。

**顯著性水平(< 0.01);*顯著性水平(< 0.05)。**Significance at< 0.01;*Significance at< 0.05.

a: 中梁2015; b: 成都2015; c: 甘谷2015; d: 成都2016; e: 甘谷2016; f: 總平均。

a: Zhongliang 2015; b: Chengdu 2015; c: Gangu 2015; d: Chengdu 2016; e: Gangu 2016; f: mean MDS across five environments.

表2 銘賢169/Holdfast RIL群體小麥條銹病MDS方差分析

**代表0.01顯著水平。**Significance at< 0.01.

2.2 銘賢169/Holdfast RIL群體抗感池及其親本SNP芯片分析

利用小麥660K SNP芯片對基于條銹病抗性構建的2組抗感池和雙親進行掃描。參照660K芯片SNP公共遺傳圖譜[19], 共計1748個具有染色體位置信息的多態(tài)性SNP位點在抗感池和親本間均存在差異。在小麥21條染色體中, 7A染色體上的多態(tài)性位點最多且分布集中(421.1~439.8 Mb區(qū)段), 其次為5B和5A染色體(圖2)。

圖2 銘賢169/Holdfast RIL群體中多態(tài)性SNP在基因組中的分布

2.3 基因型信息分析

參照小麥IWGSC v1.0參考基因組(https://urgi. versailles.inra.fr/jbrowseiwgsc/gmod_jbrowse/?data=my Data% 2FIWGSC_RefSeq_v1.0), 利用本地Blast獲取差異SNP側翼序列。基于差異SNP側翼序列, 在Poly Marker網(wǎng)站設計特異性引物。選擇位于4B、5B、5A、6A和7B染色體上的96對KASP引物, 利用抗、感池和親本對96對引物進行篩選。用篩選后的多態(tài)性引物對銘賢169/Holdfast RIL群體目標區(qū)段進行掃描, 最終在5A染色體上有3個可用標記(、和), 7A染色體上有15個可用標記(、、、、、、、、、、、、、和)。在5B染色體上開發(fā)了21個KASP標記, 但通過酶標儀對抗感株系檢測時, 多態(tài)性標記分散, 無法構建完整的連鎖圖, 在5B染色體上未檢測到QTL。

2.4 遺傳連鎖圖譜和成株抗性QTL分析

結合基因型數(shù)據(jù)和條銹病MDS表型數(shù)據(jù), 對銘賢169/Holdfast RIL群體進行條銹病成株抗性基因定位。結果在5A染色體長臂上定位到1個條銹病成株抗性位點, 與KASP標記和緊密連鎖, 距離分別為0.5 cM和1.1 cM, 命名為, 在中梁2015、成都2015、成都2016、甘谷2015年和甘谷2016以及均值環(huán)境下均存在, 可解釋6.5%~9.3%的表型變異。在7A染色體長臂上定位到1個穩(wěn)定的條銹病成株抗性QTL, 命名為, 在甘谷2015和甘谷2016兩個環(huán)境中存在, 分別解釋6.2%和7.3%的表型變異, 兩側標記分別為(0.5 cM)和(0.7 cM)。

圖3 銘賢169/Holdfast RIL 群體條銹病成株抗性QTL (5AL和7AL)的LOD值曲線圖

對含有和抗病等位基因和感病等位基因的家系分析發(fā)現(xiàn), 含有抗病等位基因家系的MDS要顯著低于含有感病等位基因家系的MDS值(圖4, 附表1)。

圖4 銘賢169/HoldfastRIL群體中Qyr.gaas-5AL和Qyr.gaas-7AL對條銹病抗性的等位基因效應

*顯著性水平(<0.05)。*Significant at<0.05.

3 討論

近年來, 我國小麥條銹菌生理小種變異加速, 多個具有較大推廣面積、攜帶苗期抗性基因的品種喪失抗性, 嚴重威脅我國小麥生產(chǎn)安全。尋找新的抗病資源, 發(fā)掘抗性基因及其緊密連鎖標記, 對于解析條銹病抗性遺傳機制, 加快抗病育種進程具有重要作用。甘肅隴南地區(qū)是小麥條銹菌最大的越夏區(qū)和新小種發(fā)源地, 為小麥主產(chǎn)區(qū)條銹病的發(fā)生提供大量的菌源[20-21]。因此, 甘肅隴南地區(qū)是我國小麥條銹病防治的關鍵地帶。發(fā)掘新的抗病基因, 培育適宜于甘肅隴南地區(qū)種植的抗病品種是防治我國小麥條銹病的重要措施[22]。成株抗性小麥品種成株期病害嚴重度低, 田間病情動態(tài)消長慢, 病斑面積小, 潛育期長, 對產(chǎn)量的影響較小, 且抗性可維持時間較長。當前, 國際上多數(shù)國家和地區(qū)已將成株抗性的利用作為小麥抗病育種的主攻方向[23-26]。20世紀60年代至今, 國際玉米小麥改良中心(International Maize and Wheat Improvement Center, CIMMYT)選育出一大批成株抗性品種, 如Parula、Trap、Jupateco 73R、Pavon 76、Attila等, 均攜帶或及其他2~3個微效基因[27-28]。美國、澳大利亞和歐洲也對條銹病成株抗性進行了深入研究, 并成功用于生產(chǎn)實踐。近年來, 我國在成株抗性研究和應用方面也取得了快速進展, 對部分優(yōu)良成株抗性品種(如咸農(nóng)4號、平原50、Libellula、魯麥21、百農(nóng)64等)進行遺傳分析, 并利用分子標記輔助選擇(Molecular marker assisted selection, MAS)培育出一批優(yōu)良的成株抗性品系[29-30]。Holdfast在甘肅隴南地區(qū)長期種植, 攜帶多個抗性基因, 在小麥成株抗性育種中被廣泛應用[15-17]。中梁30是由天水市農(nóng)業(yè)科學研究所以Holdfast為母本選育而成的冬小麥新品種, 農(nóng)藝性狀優(yōu)良, 對小麥條銹病具有持久抗性[31]。發(fā)掘Holdfast中的條銹病成株抗性基因, 對于培育適宜于甘肅隴南地區(qū)種植的持久抗性品種具有重要意義。

前人研究報道, Holdfast不僅攜帶苗期抗性基因, 還同時攜帶成株抗性基因[15-16]; 但關于Holdfast的抗病基因研究主要集中于表型鑒定和初步遺傳學分析, 其攜帶的成株抗病基因未見定位報道[15-17]。本研究基于BSA方法, 利用660KSNP芯片, 在銘賢169/Holdfast RIL群體中快速定位到2個條銹病成株抗性QTL:和, 在多個環(huán)境下穩(wěn)定存在, 分別解釋6.5%~9.3%和6.2%~7.3%的表型變異。

3.1 QYr.gaas-5AL

小麥5AL染色體上存在多個成株抗性基因, 如[32]、[33]、[34]、[26]和[3]。其中,的供體親本是Wawht2046, 連鎖標記為。來自于PI610750, 與春化基因共分離, 定位于5A長臂的端粒附近, 兩側標記為和遺傳距離分別為4.4 cM和0.3 cM。對平原50/銘賢169 DH群體進行條銹病成株抗性定位, 在5AL染色體上檢測到1個抗性位點, 標記區(qū)間為–, 可解釋5.0%~19.9%的表型變異;的供體親本為Opata 85, 與和緊密連鎖, 距離遠端26 cM處, 可解釋15.0%的表型變異[27,34];供體親本為Pau 14087, 在遠端68.7 cM處, 標記區(qū)間為-[3,34]?；贗WGSC物理圖譜及Maccaferri等[36]構建的整合遺傳圖譜,與以上QTL均不同, 該位點有可能是一個新的條銹病抗性QTL。

3.2 QYr.gaas-7AL

小麥7AL染色體上也存在多個條銹病抗性位點。來自于法國品種Recital, 位于7AL染色體上, 連鎖標記區(qū)間為b–[37]; Zwart等[38]在小麥品種CPI133872檢測到一個條銹病抗性QTL, 位于–區(qū)間;是來自Avocet感病植株的一個效應微小的QTL, 兩側標記為和1[39];與位于同一遺傳區(qū)域(726.5 Mb處), 與緊密連鎖, 而的遺傳標記為[40]?；贗WGSC小麥物理圖譜及Maccaferri等[36]構建的整合遺傳圖譜,與以上位點位置不同, 可能是一個新的條銹病抗性QTL。

前人研究表明, 聚合4~5個條銹病成株抗性QTL的小麥品種在田間表現(xiàn)高水平抗性[2,29,41], 是實現(xiàn)品種持久抗性的重要方法。在本研究中,和均表現(xiàn)出穩(wěn)定的條銹病成株抗性。和及其緊密連鎖的KASP標記, 可以用于分子標記輔助選擇, 進行小麥條銹病成株抗性QTL聚合育種。

3.3 KASP分型的優(yōu)勢

近年來, KASP技術發(fā)展迅速, 廣泛應用于QTL精細定位、種子質量檢測、分子標記輔助育種和種質資源鑒定工作, 可快速準確確定品種的基因型。KASP平臺是基于PCR的高通量SNP分型檢測技術, 通過引物末端堿基特異性匹配來實現(xiàn)對SNP位點的檢測。在實際應用中, 樣品經(jīng)PCR擴增后可立即放入酶標儀中進行熒光信號檢測, 大大縮短了操作時間。與SSR標記相比, 每人每天至少可完成384×20個樣品的KASP標記檢測, 是SSR標記分析的20倍, 大大提高了工作效率[42]。本研究結合基因芯片和KASP平臺, 利用BSA方法, 在短時間內(nèi)完成了銘賢169/Holdfast RIL群體條銹病成株抗性QTL定位工作。KASP平臺可有效提升數(shù)量性狀基因發(fā)掘效率, 大幅促進小麥分子標記輔助選擇育種進程。

4 結論

利用銘賢169/Holdfast RIL群體, 在多個環(huán)境下對條銹病MDS進行鑒定, 結合660K SNP芯片和BSA快速基因定位技術, 在5A和7A染色體上檢測到2個條銹病成株抗性位點和, 分別解釋6.5%~9.3%和6.2%~7.3%的表型變異。RIL群體中攜帶和優(yōu)異抗病等位基因家系的MDS顯著低于感病等位基因家系。

附表 請見網(wǎng)絡版: 1) 本刊網(wǎng)站http://zwxb.china-crops.org/; 2) 中國知網(wǎng)http://www.cnki.net/; 3) 萬方數(shù)據(jù)http://c.wanfangdata.com.cn/Periodical-zuowxb. aspx。

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QTL mapping of adult-plant resistance to stripe rust in wheat variety holdfast

YANG Fang-Ping1,2,**, LIU Jin-Dong2,3,**, GUO Ying1, JIA Ao-Lin2, WEN Wei-E2, CHAO Kai-Xiang4, WU Ling5, YUE Wei-Yun6, DONG Ya-Chao2, and XIA Xian-Chun2,*

1Wheat Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, Gansu, China;2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Wheat Improvement Center, Beijing 100081, China;3Institute of Shenzhen Agricultural Genome, Chinese Aca-demy of Agricultural Sciences, Shenzhen 518120, Guangdong, China;4College of Plant Protection, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;5Crop Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, Sichuan, China;6Tianshui Institute of Agricultural Sciences, Tianshui 741200, Gansu, China

Holdfast is an elite wheat cultivar from the United Kingdom with well durable resistance to stripe rust for many years. The aim of the present study was to identify adult-plant resistance (APR) genes to stripe rust in Holdfast and closely linked molecular markers to provide materials and methods for breeding wheat cultivars with durable resistance. A recombinant inbred lines (RIL) population, generated from the cross between Mingxian 169 (highly susceptible) and Holdfast, was planted in Zhongliang and Gangu of Gansu province, and Chengdu of Sichuan province during 2014?2015 and 2015?2016 cropping seasons for evaluating maximum disease severities (MDS) of stripe rust. The chromosomal locations of QTL were firstly determined based on the wheat 660K SNP array and bulked segregant analysis. Then kompetitive allele specific PCR (KASP) markers were developed to genotype the entire RIL population. Finally, the quantitative trait loci (QTLs) mapping of adult-plant resistance to stripe rust in the RIL population were performed, and two QTLs for APR to stripe rust were mapped on chromosomes 5AL and 7AL, respectively. The QTL on chromosome 5AL, designated, was identified in all environments, including Zhongliang 2015, Chengdu 2015, Chengdu 2016, Gangu 2015, Gangu 2016, explaining phenotypic variances ranging from 6.5% to 9.3%.was flanked by markersandwith genetic distances of 0.5 cM and 1.1 cM, respectively. The 7AL QTL, designated, was detected in two environments Gangu 2015 and Gangu 2016, explaining 6.2% and 7.3% of the phenotypic variances, respectively.was mapped between markersandwith genetic distances of 0.5 cM and 0.7 cM, respectively. The RILs containing the resistance allele atandloci were more resistant to stripe rust and had significantly lower MDS than those without the resistance alleles ofand, indicating thatandcan effectively reduce stripe rust severities, thus may be used in wheat breeding for improvement of stripe rust resistance.

common wheat; stripe rust; adult-plant resistance; SNP markers; linkage analysis

本研究由國家自然科學基金項目(31360336), 蘭州市科技計劃項目(2019-1-81)和甘肅省農(nóng)業(yè)科學院青年基金項目(2019GAAS41)資助。

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31360336), the Program of Science and Technology of Lanzhou (2019-1-81), and the Youth Fund of Gansu Academy of Agricultural Sciences (2019GAAS41).

夏先春, E-mail: xiaxianchun@caas.cn

**同等貢獻(Contributed equally to this work)

楊芳萍, E-mail: yfp1023@163.com; 劉金棟, Liujindong_1990@163.com

2019-04-02;

2019-06-24;

2019-07-19.

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20190719.1457.006.html

10.3724/SP.J.1006.2019.91026