專利名稱：中間偃麥草中優(yōu)良基因向小麥的轉(zhuǎn)移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
中間偃麥草中優(yōu)良基因向小麥的轉(zhuǎn)移屬于分子生物學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中 間 偃 麥 草 [Elytigia intermedium (Host) Nevski ， Thinopyrumintermedium(Host)Barkworth禾口 Dewey或Agropyron intermedium(Host)Beauv. 2n = 6x=42]又名天藍(lán)冰草，是禾本科小麥族(Triticeae)中的多年生野生草本植物。中間偃麥草是小麥的三級(jí)基因源，耐寒、耐旱、多花、抗倒、優(yōu)質(zhì)，高抗小麥的黃矮病，對(duì)小麥的三繡免疫，是小麥遺傳改良中具有重要利用價(jià)值的寶貴資源。

發(fā)明內(nèi)容
(1)黃矮病抗性基因向小麥的轉(zhuǎn)移 小麥黃矮病(Wheat Yellow Dwarf)是小麥重要病害之一，是一種由蚜蟲傳播大麥黃矮病毒(Barley Yellow Dwarf Virus,BYDV)而引起的病毒病。目前，栽培小麥品種黃矮病抗性基因貧乏(Fedak-G，2001)，只能向小麥的近緣物種尋找抗源。中間偃麥草對(duì)黃矮病表現(xiàn)免疫，因而被研究和利用最多。孫善澄(1981)、辛志勇等(1991)都開展了向小麥導(dǎo)入黃矮病抗性基因的研究，選育出中1 中5等八倍體小偃麥，其中多個(gè)小偃麥高抗黃矮病，尤以中4和中5抗性最強(qiáng)；以此為基礎(chǔ)選育出了 Zl Z6 (2n = 44)等多個(gè)異附加系、HG295、遺4212等異代換系、易位系HW240、 YW060等多個(gè)抗黃矮病的小麥新種質(zhì)，抗性均來源于中間偃麥草(聶道泰等，1994 ;艾山江等，1997 ;唐順學(xué)等，2000 ;張?jiān)銎G等，1998， 1999， 2001，2002a ;Zhang等，2001)，該抗性基因是一個(gè)單顯性基因，被定位于中間偃麥草的2Ai_2染色體上。法國(guó)的Canderor運(yùn)用小麥與中間偃麥草雜交、回交選育出部分雙二倍體TAF-46 (2n=56)并進(jìn)而選育出Ll L7等異附加系(2n = 44)，其中，Ll高抗黃矮病，以此為基礎(chǔ)，選育出了 YW243、 YW443、 H960642等多個(gè)高抗黃矮病的易位系(謝皓等，2000 ;張?jiān)銎G等，2002a， b)，抗性均來源于中間偃麥草，其中的抗性基因被定位于中間偃麥草的7Ai-l長(zhǎng)臂上，是一個(gè)單顯性基因，并被命名為Bdv2 (陳孝等，1998 ;Stout jesdi jik等，2001)。
(2)銹病基因向小麥的轉(zhuǎn)移 小麥三銹(條銹、葉銹、稈銹)是小麥重要的病害，在世界很多國(guó)家都發(fā)生。目前，防治該病最安全和有效的方法就是選育抗性品種。中間偃麥草對(duì)三銹免疫，是小麥抗銹病育種的良好抗源。 小麥條銹病(Puccinia striformis f. sp. tritici)是小麥的主要病害之一，目前，已經(jīng)命名的抗條銹病基因28個(gè)，主要來自于小麥，其余來自于黑麥(Scale, 2n = 2X =14， RR)、頂芒山羊草(Aegilops comosa Sibth禾口 Sin，2n = 2x = 14，匪)、野生二粒小麥(Triti固dicoccoides，2n = 4x = 28， AABB)、斯卑爾脫小麥(Triticeae spelta，2n = 6x=42， AABBDD)等小麥野生近緣種，還沒有來自于中間偃麥草而被命名的基因(馬漸新等，1999)。但是，中間偃麥草對(duì)條銹病免疫，國(guó)內(nèi)外利用中間偃麥草與小麥雜交，已經(jīng)選育出多個(gè)高抗條銹病的小麥_中間偃麥草的異附加系、異代換系和易位系(艾山江等，1997 ;王長(zhǎng)有等，1999,2002 ;胡英考等，2002 ;張宏等，2003 ;Friebe等，1992， 1993 ;Banks等，1993 ;Larkin等，1995)，抗性鑒定結(jié)果表明，這些種質(zhì)(系)的條銹病抗性均來源于中間偃麥草。小麥口十誘病(Pucciniarecodcita f. sp. tritici)禾口禾干誘病(Puccinia coriticioidesf. sp. tritici)的發(fā)生也很普遍。截至1999年，已正式登記命名了 58個(gè)抗葉銹病基因(Lr基因)，統(tǒng)一編號(hào)到L r47 (Mcintosh等，1995a， b)，其中Lr38來源于中間偃麥草(陳萬全等，2002)，在八倍體小偃麥中4中被發(fā)現(xiàn)。另外，國(guó)內(nèi)外選育出小麥-中間偃麥草異代換系、附加系等抗葉銹或(和)稈銹的的種質(zhì)材料(艾山江等，1997 ;Friebe等，1993)，其抗性來源于中間偃麥草。 (3)白粉病抗性向小麥的轉(zhuǎn)移 小麥白粉病(Erysiphe grami皿s DC. f. sp. tritici)是小麥?zhǔn)澜缧圆『?，近年來在我?guó)各麥區(qū)常有發(fā)生和流行，已成為我國(guó)小麥生產(chǎn)的第一大病害。培育和推廣抗病品種被公認(rèn)為是防治小麥白粉病最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的途徑。據(jù)研究(Franke， 1992)，中間偃麥草對(duì)白粉病基因表現(xiàn)抗性，其中可能含有抗性基因。本實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，中間偃麥草對(duì)白粉病免疫，其中可能含有新的抗白粉病基因，位于中間偃麥草的E基因組染色體上(劉樹兵等，2002);在開展小麥與中間偃麥草雜交親和性和雜種后代育性研究基礎(chǔ)上，選育出了多個(gè)小麥-中間偃麥草的八倍體小偃麥，并篩選出多個(gè)抗白粉病的異附加系、異代換系、易位系(王洪剛等，1996， 1999， 2000b， 2001 ;李平路等，2003 ;丁斌等，2003)。
(4)條斑病抗性基因向小麥的轉(zhuǎn)移 小麥條斑病(wheat streak mosaic virus, WSMV)是由小麥巻口十喊(wheat curlmite， WCM)作介體傳播的一種病毒病，是小麥的一種很重要的病毒病，曾在加拿大、美國(guó)引起毀滅性災(zāi)害，在其他國(guó)家也時(shí)有發(fā)生，其研究引起世界的關(guān)注。目前，普通小麥中缺乏該病的抗性基因，需要到小麥的近緣物種尋找抗源。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，中間偃麥草對(duì)該病表現(xiàn)免疫。利用小麥與中間偃麥草雜交，已經(jīng)選育出抗小麥條斑病的中5、TAF46、CI15092等多個(gè)材料(Chen等，1998b)，經(jīng)鑒定，這些材料的抗性均來源于中間偃麥草，其中CI 15092中的抗性基因被定位于中間偃麥草的4M-2染色體上(Friebe等，1991 ;Wang等，1996 ;Chen等，1998b)。 (5)其他優(yōu)良基因向小麥的轉(zhuǎn)移 除將中間偃麥草中上述抗性基因轉(zhuǎn)移進(jìn)小麥之外，還有報(bào)道向小麥轉(zhuǎn)移抗寒、耐旱、耐鹽抗性以及增加蛋白質(zhì)含量的報(bào)道(Chen等，1998a ;Mcguide等，1981 ;Dewey等1984 ;Fedak等，1985 ;LittleJohn等，1988)。但是對(duì)于轉(zhuǎn)移其他農(nóng)藝性狀，鮮見報(bào)道。
本實(shí)驗(yàn)室利用普通小麥煙農(nóng)15與中間偃麥草雜交，除選育出若干個(gè)八倍體小偃麥、附加系以及抗白粉病的材料外，還從中選育出一個(gè)農(nóng)藝性狀和細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定的材料山農(nóng)0095 (2n = 42)，該材料與其親本煙農(nóng)15相比，莖稈粗壯，葉片長(zhǎng)且寬，尤其是旗葉既長(zhǎng)又寬，繁茂性明顯增強(qiáng)，具有中間偃麥草的特點(diǎn)。經(jīng)細(xì)胞學(xué)、生化和分子生物學(xué)綜合鑒定，結(jié)果表明，該材料可能是一個(gè)小麥-中間偃麥草的異代換系(王黎明，2005a)。據(jù)此，初步認(rèn)為，中間偃麥草中可能含有控制小麥產(chǎn)量相關(guān)性狀的基因。
本發(fā)明的有益效果 中間偃麥草既是一種牧草又是小麥的近緣植物，而且容易與普通小麥雜交，在小麥遺傳改良中具有重要作用。加強(qiáng)對(duì)中間偃麥草的遺傳及其應(yīng)用研究，進(jìn)一步發(fā)掘和利用其優(yōu)異基因資源，對(duì)于促進(jìn)小麥育種的提高具有重要意義。
權(quán)利要求
黃矮病抗性基因向小麥的轉(zhuǎn)移小麥黃矮病(Wheat Yellow Dwarf)是小麥重要病害之一，是一種由蚜蟲傳播大麥黃矮病毒(Barley Yellow DwarfVirus，BYDV)而引起的病毒病，目前，栽培小麥品種黃矮病抗性基因貧乏(Fedak-G，2001)，只能向小麥的近緣物種尋找抗源，中間偃麥草對(duì)黃矮病表現(xiàn)免疫，因而被研究和利用最多。
2. 銹病基因向小麥的轉(zhuǎn)移小麥三銹(條銹、葉銹、稈銹)是小麥重要的病害，在世界很多國(guó)家都發(fā)生。目前，防治 該病最安全和有效的方法就是選育抗性品種，中間偃麥草對(duì)三銹免疫，是小麥抗銹病育種 的良好抗源。
3. 白粉病抗性向小麥的轉(zhuǎn)移小麥白粉病(Erysiphe grami皿s DC. f. sp. tritici)是小麥?zhǔn)澜缧圆『?，培育和推廣 抗病品種被公認(rèn)為是防治小麥白粉病最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的途徑。據(jù)研究(Franke， 1992)， 中間偃麥草對(duì)白粉病基因表現(xiàn)抗性，其中可能含有抗性基因，本實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，中間 偃麥草對(duì)白粉病免疫，其中可能含有新的抗白粉病基因，位于中間偃麥草的E基因組染色 體上；在開展小麥與中間偃麥草雜交親和性和雜種后代育性研究基礎(chǔ)上，選育出了多個(gè)小 麥_中間偃麥草的八倍體小偃麥，并篩選出多個(gè)抗白粉病的異附加系、異代換系、易位系。
4. 條斑病抗性基因向小麥的轉(zhuǎn)移小麥條斑病(wheat streak mosaic virus,WSMV)是由小麥巻口十螨(wheat curl mite， WCM)作介體傳播的一種病毒病，是小麥的一種很重要的病毒病，曾在加拿大、美國(guó)引起毀 滅性災(zāi)害，在其他國(guó)家也時(shí)有發(fā)生，其研究引起世界的關(guān)注，目前，普通小麥中缺乏該病的 抗性基因，需要到小麥的近緣物種尋找抗源，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，中間偃麥草對(duì)該病表現(xiàn)免疫，利 用小麥與中間偃麥草雜交，已經(jīng)選育出抗小麥條斑病的中5、 TAF46、 CI15092等多個(gè)材料 (Chen等，1998b)，經(jīng)鑒定，這些材料的抗性均來源于中間偃麥草，其中CI 15092中的抗性基 因被定位于中間偃麥草的4Ai-2染色體上。
5. 其他優(yōu)良基因向小麥的轉(zhuǎn)移本研究利用普通小麥煙農(nóng)15與中間偃麥草雜交，除選育出若干個(gè)八倍體小偃麥、附加 系以及抗白粉病的材料外，還從中選育出一個(gè)農(nóng)藝性狀和細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定的材料山農(nóng)0095(2n =42)，該材料與其親本煙農(nóng)15相比，莖稈粗壯，葉片長(zhǎng)且寬，尤其是旗葉既長(zhǎng)又寬，繁茂性 明顯增強(qiáng)，具有中間偃麥草的特點(diǎn)，經(jīng)細(xì)胞學(xué)、生化和分子生物學(xué)綜合鑒定，結(jié)果表明，該材 料可能是一個(gè)小麥_中間偃麥草的異代換系，據(jù)此，初步認(rèn)為，中間偃麥草中可能含有控制 小麥產(chǎn)量相關(guān)性狀的基因。
全文摘要
中間偃麥草既是一種牧草又是小麥的近緣植物，而且容易與普通小麥雜交，在小麥遺傳改良中具有重要作用。加強(qiáng)對(duì)中間偃麥草的遺傳及其應(yīng)用研究，進(jìn)一步發(fā)掘和利用其優(yōu)異基因資源，對(duì)于促進(jìn)小麥育種的提高具有重要意義。
文檔編號(hào)A01H1/04GK101755675SQ20081023866
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者李祥 申請(qǐng)人:李祥