小麦抗赤霉病育种回顾与展望

摘要

由禾谷镰刀菌复合种引起的赤霉病是全世界最重要的小麦病害之一,严重影响小麦的产量和品质,受病原菌侵染的籽粒还会产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)为主的毒素,进一步威胁人畜健康。抗赤霉病品种选育与应用是解决小麦赤霉病及毒素危害的有效途径,中国自20世纪50年代开始抗赤霉病育种研究,70年代成立全国协作组,建立的人工接种鉴定方法被广泛用于赤霉病抗性评价,筛选出的苏麦3号、望水白等抗源被国内外广泛用于抗赤霉病研究,育成的农艺性状优良且中抗赤霉病的扬麦158号和宁麦9号等品种是抗赤霉病育种的重要突破,不仅在生产上得到大面积应用,而且作为亲本分别育成了20多个小麦品种。除常规育种外,还利用染色体工程技术将外源种质赤霉病抗性导入小麦栽培品种中,基于细胞工程技术的体细胞无性系变异和加倍单倍体创制在小麦赤霉病遗传改良中拓宽了遗传变异背景,提高了育种效率。20世纪90年代赤霉病在北美洲的流行促使欧美重视小麦赤霉病研究。国际合作促进了小麦赤霉病育种的资源、技术和信息交流,赤霉病抗性类型、鉴定技术和评价指标研究、抗赤霉病种质发掘、QTL定位、关键基因克隆、标记辅助选择及抗病品种培育等方面均取得了明显进展,利用双亲连锁作图和全基因组关联分析定位了600多个赤霉病抗性相关QTL,涉及小麦所有21条染色体,定名了Fhb1-Fhb77个赤霉病抗性基因/QTL。针对苏麦3号和望水白等中国抗源的主效QTL(Fhb1),克隆了其关键基因并进行了功能验证,开发了基因的功能标记,并成功应用于标记辅助选择,培育出赤霉病抗性显著改良的小麦新品种。来自长穗偃麦草的Fhb7候选基因也被克隆,并用于提高栽培小麦品种赤霉病抗性。在精细定位的基础上,开发了紧密连锁分子标记,利用标记辅助选择将不同位点抗性QTL聚合,进一步提高了小麦赤霉病抗性。展望未来,应研究建立精准的赤霉病抗性表型评价体系、加强抗赤霉病新种质和新基因发掘、克隆主效抗病QTL的关键基因并明确其分子机制,将标记辅助选择或基因组选择与常规育种相结合,不断提升小麦抗赤霉病育种效率和水平,培育赤霉病抗性显著提高、综合性状优良的小麦品种。