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小麦-簇毛麦易位系抗条锈病基因：遗传剖析与SSR分子标记定位研究

一、引言

1.1研究背景与意义

小麦作为全球最重要的粮食作物之一，在保障人类粮食安全方面发挥着举足轻重的作用。在中国，小麦的种植面积广泛，是人们日常生活中的主要口粮来源之一。然而，小麦条锈病的频繁爆发给小麦生产带来了巨大的挑战。小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型（Pucciniastriiformisf.sp.tritici）引起的一种极具破坏力的气传性真菌病害，具有传播速度快、流行范围广、危害损失大等特点。

从历史数据来看，小麦条锈病曾多次在中国大面积流行，给小麦产量和质量造成了严重损失。如在20世纪50年代、60年代和90年代，均出现了大规模的条锈病流行，导致小麦产量大幅下降，部分地区甚至出现绝收的情况。在流行年份，小麦条锈病可导致小麦减产20%-40%，严重时减产可达50%以上。这种产量的减少不仅直接影响农民的经济收入，还对国家的粮食安全构成了威胁。

小麦条锈病对小麦的危害是多方面的。它会破坏小麦叶片的叶绿素，导致叶片光合作用面积减少，光合作用效率降低，使小麦生长发育所需的能量和养分供应不足，植株生长衰弱，分蘖减少，成穗率降低。其次，条锈病会影响小麦的灌浆过程，导致麦粒灌浆不充分，千粒重下降，严重影响小麦的产量。而且，染病小麦的品质也会受到影响，如蛋白质含量降低、面粉加工品质变差等，从而降低了小麦的市场价值和经济收益。

长期以来，防治小麦条锈病主要依赖化学药剂，但这种方法存在诸多弊端。化学药剂的大量使用不仅增加了生产成本，还对环境造成了严重污染，破坏了生态平衡。同时，频繁使用化学药剂还容易导致条锈菌产生抗药性，使得防治效果逐渐下降。因此，寻找更加绿色、可持续的防治方法迫在眉睫。

利用小麦-簇毛麦易位系中的抗条锈病基因进行小麦抗病育种，是解决小麦条锈病问题的有效途径之一。簇毛麦（Haynaldiavillosa，2n=14）作为小麦的近缘野生种，具有对小麦条锈病、白粉病、全蚀病等多种病害良好的抗性，同时还具有分蘖能力强、耐干旱、耐盐碱等优良性状。通过将簇毛麦的优良基因导入小麦中，培育出具有持久抗病性的小麦新品种，不仅可以减少化学药剂的使用，降低生产成本和环境污染，还能提高小麦的产量和品质，保障国家粮食安全，对于农业的可持续发展具有重要意义。

1.2国内外研究现状

国内外众多学者围绕小麦-簇毛麦易位系抗条锈病基因展开了丰富的研究。在国外，研究人员较早关注到簇毛麦优异抗性基因在小麦遗传改良中的潜在价值，通过远缘杂交、染色体工程等技术，成功将簇毛麦的部分染色体片段导入小麦基因组，获得了一系列小麦-簇毛麦易位系，并对这些易位系的抗病性进行了初步鉴定和分析。他们利用分子标记技术，初步定位了一些与抗条锈病相关的基因位点，但在基因的精细定位和克隆方面进展相对缓慢。

在国内，相关研究也取得了显著进展。科研人员通过不懈努力，培育出多个小麦-簇毛麦易位系，并对其抗条锈病特性进行了深入研究。例如，利用我国当前流行的多个条锈菌生理小种对不同易位系进行抗锈性评价，明确了部分易位系对特定条锈菌小种具有良好的抗性。在遗传分析方面，通过构建易位系与感病品种的杂交群体，如F1、F2、F3和BC1代等，运用经典遗传学方法，确定了一些易位系抗条锈病的遗传规律，发现其抗病性由一对或多对显性或隐性基因控制。

在分子标记研究上，国内学者紧跟国际前沿，利用SSR、AFLP、SNP等多种分子标记技术，筛选与抗条锈病基因紧密连锁的分子标记，取得了一定成果。如通过SSR标记技术，筛选到位于小麦特定染色体上的多个SSR位点与抗条锈病基因连锁，为后续基因定位和分子标记辅助选择育种奠定了基础。然而，目前的研究仍存在一些不足之处。一方面，虽然已定位了一些抗条锈病基因，但大多数基因尚未被克隆，其抗病分子机制仍不明确；另一方面，已开发的分子标记在实际育种中的应用效率有待提高，标记的稳定性和通用性还需进一步验证和优化。

本研究正是基于以上背景，旨在深入分析小麦-簇毛麦易位系抗条锈病基因的遗传规律，通过优化SSR分子标记筛选方法，开发更加高效、稳定的分子标记，为小麦抗条锈病分子育种提供更有力的技术支持和理论依据。

1.3研究目标与内容

本研究的主要目标是深入分析小麦-簇毛麦易位系抗条锈病基因的遗传规律，并进行SSR分子标记，为小麦抗条锈病育种提供理论依据和技术支持。

具体研究内容如下：首先，选用多个中国当前流行的条锈菌生理小种，对小麦-簇毛麦易位系进行抗条锈性评价，明确其抗谱范围和抗性水平，筛选出具有良好抗条锈性的易位系。其次，以筛选出的抗条锈性易位系与感病品种为亲本，配置杂交组合，获得F1、F2、F3和BC1代群体。