本文是由陈天青、李红艳、王伟、隋建枢、罗永露、吴文强、程斌和何庆才等作者共同完成的研究论文，发表于《种子》期刊2023年第8期。该研究由贵州省科技计划项目、贵州省高层次留学人才创新创业择优资助项目等多个基金支持，主要研究单位为贵州省农业科学院旱粮研究所和贵州医科大学。

研究背景与目的

小麦赤霉病（Fusarium Head Blight, FHB）和条锈病（Stripe Rust, SR）是影响小麦产量和品质的两种主要病害。赤霉病由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）引起，主要为害小麦穗部，影响籽粒的储藏物质合成，并可能产生真菌毒素，危害人畜安全。条锈病由条形柄锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起，破坏叶片表皮组织，降低光合作用，导致小麦产量下降。贵州省由于气候潮湿多雨，近年来赤霉病逐渐成为该地区小麦的主要病害之一。

抗病基因的发掘和抗病育种是防治小麦病害的有效方法。贵协2号是贵州大学张庆勤教授通过远缘杂交选育的小麦新品系，对条锈病具有高抗性，但对赤霉病敏感。nmas22是南京农业大学马正强教授团队选育的新品系，携带4个赤霉病抗病基因（Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5），对赤霉病表现为高抗。本研究旨在通过将贵协2号与nmas22杂交，利用分子标记辅助选择技术，筛选出同时抗赤霉病和条锈病的小麦植株，为抗病品种的选育提供基础材料。

研究方法与流程

研究分为以下几个步骤：

1. 材料准备：选用贵协2号和nmas22作为亲本，构建F2代分离群体。禾谷镰刀菌菌株由贵州省农业科学院植物保护研究所提供。

2. 田间试验设计：将F2代籽粒播种，采用单行区设计，行长2米，行距0.3米，每5厘米播种1粒，每行播种40粒，共播种20行。在小区四周种植条锈病诱发材料SY95-71。

3. 条锈病抗性鉴定：采用自然诱发法对F2代群体进行成株期条锈病抗性鉴定，观察记录植株对条锈病的反应型，抗性分级参考0~4级标准。

4. 赤霉病抗性鉴定：在小麦扬花初期，采用单花滴注法接种禾谷镰刀菌分生孢子液（10^5个/ml），接种后21天调查病小穗率和病害发生等级，计算平均严重度，并根据标准划分为免疫（I）、高抗（HR）、中抗（MR）、中感（MS）、高感（HS）。

5. 分子标记检测：提取具有条锈病抗性植株的DNA，采用与Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5紧密连锁的6个分子标记进行PCR扩增，通过琼脂糖凝胶电泳分析扩增产物，筛选携带抗赤霉病基因的单株。

6. 数据分析：采用Excel 2013进行一般统计分析，使用SPSS 20进行赤霉病抗病基因型与田间抗性的相关性分析。

研究结果

1. 田间抗性表现：在732个F2代单株中，349株表现为抗条锈病，467株表现为抗赤霉病。其中，332株对赤霉病表现为高抗，135株为中抗。

2. 分子标记检测结果：在349份条锈病抗性植株中，检测到携带Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5的单株分别为201、245、248、194株。同时携带2、3、4个抗赤霉病基因的单株分别为79、140、85株。

3. 相关性分析：Fhb1基因位点的标记与赤霉病抗性呈极显著负相关，表明Fhb1基因在抗赤霉病中具有重要作用。Fhb2、Fhb4、Fhb5基因位点与赤霉病抗性相关性不显著。

4. 基因组合分析：在85份携带4个抗赤霉病基因的单株中，25份携带1个纯合基因，37份携带2个纯合基因，20份携带3个纯合基因，仅3份携带4个纯合基因。

结论与意义

本研究通过分子标记辅助选择技术，成功筛选出同时抗赤霉病和条锈病的小麦植株，为抗病品种的选育提供了重要的基础材料。Fhb1基因在抗赤霉病中表现出显著效应，而Fhb2、Fhb4、Fhb5基因的作用相对较弱。研究结果表明，分子标记辅助选择技术在小麦抗病育种中具有重要应用价值，能够有效提高育种效率。

研究亮点

1. 抗病基因的聚合：本研究成功将多个抗赤霉病基因聚合到同一植株中，为抗病品种的选育提供了新的思路。
2. 分子标记辅助选择技术的应用：通过分子标记辅助选择技术，能够快速、准确地筛选出抗病植株，显著提高了育种效率。
3. Fhb1基因的显著效应：研究进一步验证了Fhb1基因在抗赤霉病中的重要作用，为该基因的广泛应用提供了理论支持。

未来展望

本研究筛选出的抗病植株中，部分基因型为杂合型，后续研究需进一步对中选单株后代进行赤霉病抗病基因的追踪与分析，以确保抗病基因的稳定遗传。此外，Fhb4和Fhb5基因在抗侵染方面的作用仍需进一步研究，以全面评估其在抗病育种中的应用潜力。