普通小麦是世界上广泛种植的粮食作物,小麦白粉病是由专化寄生菌小麦白粉菌侵染引起的真菌性病害,是目前世界上对小麦生产危害最严重的病害之一。发掘有效的抗白粉基因、培育抗白粉病小麦品种是防治小麦白粉病最有效的措施。本实验室前期培育了含有广谱抗白粉病基因Pm21的小麦-簇毛麦易位系T6VS·6AL,是国内小麦抗白粉病育种使用的重要亲本。前期研究表明携带6VS的小麦品种在西南、西北麦区分布较多,而在江苏省内的应用状况未作调查研究。本研究征集了江苏省内和省外的一些小麦品系/品种,进行了抗性表型鉴定和分子标记鉴定,分析6VS使用频率和抗性稳定性,可为生产上合理布局该基因提供参考。在对研究材料进行农艺性状考察时发现携带6VS的材料往往表现出穗子大、叶色深等与氮高效利用相关的特点,本研究对6VS基因组序列进行分析,在6VS染色体臂上发掘与氮代谢相关的基因,同时还利用一对近等基因系检测了携带6VS的材料对低氮胁迫的反应。本研究还围绕Pm21常规育种和分子育种需求开展了携带Pm21种质资源的创制,包括Pm21与抗赤霉病基因Fhb1的聚合、Pm21的基因转化,创制了一批兼抗白粉病和赤霉病小麦种质资源和抗病转基因新种质。1.小麦-簇毛麦易位系T6VS·6AL在部分育成品系/品种中的应用研究对从江苏省内征集的275份区试材料和从其他麦区收集的28份材料进行白粉病抗性表型鉴定,同时对这些材料进行6VS特异性分子标记检测。结果表明:从其他麦区6个育种单位征集的28份材料抗白粉病材料,离体抗病性鉴定均显示抗病,PCR分析结果显示都含有6VS特异性条带。对江苏范围内收集的275份区试材料进行6VS分子鉴定,结果显示其中52份材料中含有6VS特异性条带,表明在江苏省内的抗白粉病区试材料中约有19%的材料中含有T6VS·6AL易位系。2.6VS上氮素利用效率相关基因发掘及其对氮素利用效率的影响氮素是植物体内重要物质的组成成分,是作物生长和产量形成的首要营养因素,小麦-簇毛麦易位系T6VS·6AL易位系在外观上表现出穗粒大、叶色加深等特点。本研究对6VS上的氮素利用相关基因进行发掘,发现存在一个氮转运基因（NRT）家族,并且具有多个成员。本研究以T6VS·6AL/扬麦1588回交高代中的抗病材料和感病材料为近等基因系为材料,采用高氮和低氮处理,通过比较叶色、株高、根长、苗鲜重和根鲜重等表型指标,发现处理前后携带6VS的材料其叶色较对照都较深,并且发现携带6VS的材料对低氮具有一定耐受性,地上部分的生长受影响较小。3.携带Pm21基因的种质资源创制白粉病和赤霉病是小麦的两个重要病害,小麦育种中往往需要兼顾两个病害的抗性。本实验室前期创制并广泛利用的92R系列种质资源虽携带抗白粉病基因但不携带抗赤霉病基因。为了能创制适合多个麦区应用的兼抗多种病害的种质资源,本实验室前人将含有Pm21基因和Fhb1基因的材料进行杂交,并利用多个主推品种进行复交,本研究对实验室创制的大量种质资源进行白粉病和赤霉病抗性鉴定,同时对这些材料进行分子标记鉴定,创制了 21份兼抗赤霉病和白粉病的种质资源,为小麦抗病遗传育种提供了有利用价值的种质资源。转基因育种与传统育种相比具有高效、精准的优势,Pm21基因已被克隆,利用转基因技术将该基因导入更多的遗传背景,可促进其基因工程应用。然而,基于组织培养的转基因技术受基因型的影响较大,限制了目标基因在不同遗传背景下的应用。本研究引进了农杆菌胚芽鞘注射法,以南农06Y86为材料、以GV3101农杆菌为供试菌液,比较了不同参数下的转化效率,发现胚芽鞘0.5-0.7cm、农杆菌浓度为0.9-1.2 OD,均可实现基因的转化。利用该方法,对济麦22、矮抗58、宁麦9号、扬麦15等不同基因型进行了Pm21基因转化,初步获得了宁麦9号的抗白粉发病转化植株,但是仍需要利用更多的基因特异性引物和载体上的标记基因引物进行进一步分子鉴定。