一种快速高效的小麦抗赤霉病分子设计育种方法技术

本发明专利技术公开了一种快速高效的小麦抗赤霉病分子设计育种方法，包括在小麦主栽品种背景下，选择携带抗赤霉病基因Fhb1、抗赤霉病/穗粒数增效位点QFhb/GNS.yaas

【技术实现步骤摘要】
一种快速高效的小麦抗赤霉病分子设计育种方法


[0001]本专利技术属于小麦分子育种
，涉及一种快速高效的小麦抗赤霉病分子设计育种方法。

技术介绍

[0002]我国在世界上最早开展小麦抗赤霉病遗传改良工作，上世纪70年代就育成了高抗品种苏麦3号；80年代，我国小麦赤霉病研究协作组鉴定了3万多份材料，筛选出中抗以上材料1000多份，但只有极少材料达高抗水平。此后我国开展了以苏麦3号、望水白和小麦近缘种属为抗源的抗赤霉病育种工作，虽然选育出一些赤霉病抗性强而稳定的品种(系)如宁7840等，但是农艺性状较差，如植株偏高不抗倒、产量三要素不协调等，未能在生产上推广应用。此后，程顺和提出采用综合丰产性好、赤霉病轻的亲本进行配组，后代注重综合丰产性，兼顾抗病和抗逆性选择的抗赤霉病育种新策略，以此技术路线陆续育成了一批中抗赤霉病的大面积丰产小麦品种，如扬麦4号、扬麦5号、扬麦158、宁麦9号、生选6号和宁麦13等品种，显著提升了长江中下游麦区抗赤霉病总体水平。江苏省是我国最大的赤霉病重发区，抗赤霉病一直是小麦重要育种目标。2009～2020年国审小麦品种中仅有28个赤霉病抗性达到中抗(MR)，其中23个来自江苏省；而此期间江苏省能达到抗(R级)的品种仅有个别品种，也未能在生产上大面积推广应用，表明江苏省小麦品种的赤霉病抗性仍停留在中抗水平，抗赤霉病育种未取得明显突破，抗赤霉病品种的培育仍是制约小麦安全生产的“卡脖子”问题。
[0003]小麦的赤霉病抗性是典型的的数量性状，易受包括环境在内的多因素影响，而且不是单基因控制；育种低世代和高世代的赤霉病抗性鉴定非常复杂繁琐，需要投入大量的人力物力财力，往往还不能保证结果的稳定性和准确性。大多数育种单位采用的是田间自然发病筛选抗赤霉病材料的方法，这种方法对自然环境的依赖性很强，年份和地点之间差异很大，不具有参考性。仅有少数单位具有温室或者大棚条件进行抗赤霉病的精准鉴定，但是如何控制好温室和大棚的环境依旧是一个难题，温度过高会导致小麦生长过快，抽穗不理想，穗子太小不能用于鉴定赤霉病，而且结实困难；温度过低会导致小麦抽穗太晚甚至不抽穗，即使抽穗但是后面扬花期温度未达到赤霉病发病条件依然不能筛选出真实的抗赤霉病材料。因此，积极的因地制宜地创造一个适宜小麦生长且发病的环境尤为重要。
[0004]自21世纪以来，一些与小麦产量、品质和抗病基因紧密连锁的分子标记的开发为分子标记辅助选择(MAS)育种提供了技术支撑。美国2001年成立由20多个小麦育种项目参与的MAS协会，把27个不同的病虫害抗性基因、20个面包和饼干品质有益位点通过MAS回交转入美国主要小麦产区的约180个品系中。国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)成功将25个与病虫害、品质、农艺性状相关的标记应用在MAS育种项目中。中国农科院、四川省农科院等通过MAS育成农艺性状优良的兼抗白粉病、锈病等育种新材料100多份。分子设计育种能够彰显出比传统杂交育种更为突出的优越性。分子设计育种时代即将到来，它的标志是能够快速、合理和精确地将任何已知的优良等位基因组合到理想的背景中。一般来说,重要农艺性
状是由多个数量位点控制,并且不同农艺性状之间存在一定程度的相关性,并经常发生模块化调控。这种复杂性造成了传统杂交育种的主要障碍，而分子设计育种的最大挑战之一是打破不同性状之间不必要的连锁,特别是作物产量和非生物或生物抗逆性相关的性状。未来育种4.0时代的关键方案就是合理设计具有高产、优质、高抗等综合性状优良的作物。为了实现这一目标,阐明农艺性状形成的枢纽基因及其调控网络是极其重要的。小麦抗赤霉病是作物最复杂的数量性状之一，国内外定位了大量的抗赤霉病QTL，小麦赤霉病主效抗性基因Fhb1和Fhb7已被克隆，但由于抗病基因/QTL效应复杂，同时对与产量相关的农艺性状可能存在不利影响，实现赤霉病抗性和丰产性的结合非常困难。《江苏省农作物品种审定标准》中抗赤霉病小麦品种审定标准：淮南麦区抗性达到抗、淮北麦区抗性达到中抗及以上的品种。淮南麦区春性品种接种鉴定和自然鉴定抗性均达到抗，产量比对照减产≤5.0％，可以被推荐进入下一轮抗赤霉病鉴定和多点产量试验。目前审定的小麦品种中能达到“抗”的水平的品种很罕见。
[0005]因此，急需挖掘与抗赤霉病和农艺性状相关的关键基因/位点，解析调控机制，开发相应的分子标记，进行小麦抗赤霉病分子设计育种研究，寻求利用标记辅助选择聚合不同抗性基因培育抗赤霉病品种的有效途径。

技术实现思路

[0006]为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种快速高效的小麦抗赤霉病分子设计育种方法，分别采用含有抗赤霉病基因Fhb1、抗赤霉病/穗粒数增效位点QFhb/GNS.yaas
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2D和抗赤霉病/粒重增效位点QFhb/GW.yaas
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5A的性状和位点互补的亲本进行杂交或者复交，收获杂交或者复交后杂交种；并结合抗病性和农艺性状的精准鉴定，可以快速有效获得抗性和产量具有明显突破的小麦品种。
[0007]本专利技术提供了一种小麦抗赤霉病分子设计育种方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤S1，在小麦主栽品种背景下，选择携带抗赤霉病基因Fhb1、抗赤霉病/穗粒数增效位点QFhb/GNS.yaas
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2D和抗赤霉病/粒重增效位点QFhb/GW.yaas
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5A的位点互补的亲本，将选择出的亲本进行杂交或者复交，收获杂交或者复交后杂交种F1；
[0009]步骤S2，种植F1代杂交种，收获自交种F2；
[0010]步骤S3，在温室种植F2代进行抗白粉病、抗倒伏和分蘖性的筛选，淘汰自然条件下感病、易倒伏、株高大于80cm或发育不良的单株，收获中选单株种子；
[0011]步骤S4，在温室大棚种植F3世代，进行抗白粉病、抗倒伏和分蘖性的筛选，在扬花期喷赤霉病菌孢子液淘汰平均严重度≥25％、易倒伏、株高大于80cm或发育不良的单株，剩下的按照单株收种子；
[0012]进一步地，种植时上一代收的每1单株种子种成1行，行长1.6米，行距0.23米；
[0013]步骤S5，在田间种植F4，种成株行，首先在苗期利用分子标记筛选保留同时携有Fhb1、QFhb/GNS.yaas
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2D和QFhb/GW.yaas
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5A三个位点含杂合阳性的株行，挂牌标记，在扬花期对挂牌株行单花滴注接种赤霉病病原菌保留鉴定结果为“抗”的株行，然后根据育种目标，全面考察中选株行的综合农艺性状和其他抗病性等，选择优良的株行，其中收5～6个性状一致的单株，收获后进行产量鉴定，选择产量水平高于对照的株行种子；
[0014]进一步地，种植时上一代收的每1单株种子种成2行，行长1.6米，行距0.23米；
[0015]步骤S6，在田间种植F5，种成株系，首先在苗期利用分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小麦抗赤霉病分子设计育种方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1，在小麦主栽品种背景下，选择携带抗赤霉病基因Fhb1、抗赤霉病/穗粒数增效位点QFhb/GNS.yaas
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2D和抗赤霉病/粒重增效位点QFhb/GW.yaas
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5A的位点互补的亲本，将选择出的亲本进行杂交或者复交，收获杂交或者复交后杂交种F1；步骤S2，种植F1代杂交种，收获自交种F2；步骤S3，在温室种植F2代进行抗白粉病、抗倒伏和分蘖性的筛选，淘汰自然条件下感病、易倒伏、株高大于80cm或发育不良的单株，收获中选单株种子；步骤S4，在温室大棚种植F3世代，进行抗白粉病、抗倒伏和分蘖性的筛选，在扬花期喷赤霉病菌孢子液淘汰平均严重度≥25％、易倒伏、株高大于80cm或发育不良的单株，剩下的按照单株收种子；步骤S5，在田间种植F4，种成株行，首先在苗期利用分子标记筛选保留同时携有Fhb1、QFhb/GNS.yaas
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2D和QFhb/GW.yaas
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5A三个位点含杂合阳性的株行，挂牌标记，在扬花期对挂牌株行单花滴注接种赤霉病病原菌保留鉴定结果为“抗”的株行，然后根据育种目标，全面考察中选株行的综合农艺性状和其他抗病性等，选择优良的株行，其中收5～6个性状一致的单株，收获后进行产量鉴定，选择产量水平高于对照的株行种子；步骤S6，在田间种植F5，种成株系，首先在苗期利用分子标记筛选保留同时携有Fhb1、QFhb/GNS.yaas
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2D和QFhb/GW.yaas
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5A三个位点纯合的阳性株系，挂牌标记，在扬花期对挂牌株系单花滴注接种赤霉病病原菌保留鉴定结果为“抗”的株系，然后根据育种目标，全面考察中选株系的综合农艺性状和其他抗病性等，选择优良的株系，中选株系混收，收获后进行产量和粒重鉴定，选择产量和粒重水平均高于对照的株系；步骤S7，在田间种植F6，根据育种目标，全面考察小区品系的综合农艺性状和其他抗病性，收获后进行产量鉴定，选择产量水平与对照相比高出5％的小区，进入下一代多点产量鉴定。2.根据权利要求1所述的小麦抗赤霉病分子设计育种方法，其特征在于，所述抗赤霉病基因Fhb1的特异性检测引物序列为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。3.根据权利要求1所述的小麦抗赤霉病分子设计育种方法，其特征在于，所述抗赤霉病/穗粒数增效位点QFhb/GNS.yaas
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2D的特异性检测引物序列为SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6和S...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文静，高德荣，程顺和，张勇，陆成彬，吴宏亚，王慧，吕国锋，张春梅，张晓祥，
申请(专利权)人：江苏里下河地区农业科学研究所，
类型：发明
国别省市：