大麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是由镰刀菌(Fusarium spp.)引起的一种穗部病害，主要分布于欧洲、东亚（主要是中国、日本）以及美国的北部和南部。病原菌的侵染时间主要是从大麦开花到蜡熟期。赤霉病一方面引起大麦产量的降低，如在1993-1996年造成美国中西部地区减产1.29亿蒲式耳(约为3.28×10⁶吨) (McMullen et al., 1997)。 减产的原因主要是小花不育、空秕和低千粒重籽粒的形成(McMullen et al., 1997)。另一方面，病麦粒中DON (Deoxynivalenol, 脱氧雪腐镰刀菌烯醇)、NIV (Nivalenol, 镰刀菌烯醇)等毒素的积累造成大麦品质的降低，进而危害人畜健康。病麦粒用于酿造，DON等毒素会引起啤酒喷涌, 且毒素会逐渐释放，影响人类健康；病麦粒用于饲料，会引起仔猪呕吐、拒食、体重生长迟缓。如2001年江苏镇盐都县龙岗镇一养猪场，将刚收获的新大麦作为饲料，并经机械粉碎后给猪直接喂食，次日猪即发病，第3天发病率达90%，死亡3头。经诊断为赤霉病麦中毒，治疗后第7天全群猪恢复食欲，转为正常(陈仁桃等, 2002, 中国动物检疫, 19(11):29)。

鉴于DON毒素危害人畜健康，啤酒工业大麦籽粒中DON检测量应低于0.5 ppm (Schwarz et al., 1995)，我国食品安全国家标准食品中DON毒素最高允许量含量应小于1 ppm。根据我国“配合饲料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的允许量”规定猪配合饲料中DON毒素含量应小于1 ppm，牛和家禽配合饲料中DON含量应小于5 ppm。因此赤霉病不仅使大麦减产，严重的使其降低市场价值，由啤酒大麦变为饲料大麦。

大麦赤霉病严重影响大麦生产及其商业价值，世界各国对赤霉病的研究都比较重视。采用轮作、耕作、化学药剂等方法虽有一定的效果，但难以解决病情的侵染和蔓延，而且化学药剂不可避免的造成环境污染。因此培育抗赤霉病新品种无疑是一种经济有效的措施(Mesfin et al., 2003)。然而传统育种方法培育抗病品种周期过长、耗费的人力物力财力过大，无法满足生产商的迫切需求。近二十多年来，随着分子生物学的发展，分子标记技术已经应用于大麦各性状的遗传研究。自1991年大麦第1张完整的分子标记连锁图谱(Heun et al., 1991)之后，诸多标记包括同工酶、表型标记、RFLP、AFLP、 SSR、STS、AFLP-STS、RAPD、DArT逐渐被应用于大麦连锁图谱的构建和赤霉病性状的QTL定位分析以及连锁分子标记的辅助育种应用，为大麦抗赤霉病分子标记辅助选择育种(Marker-assisted selection, MAS)奠定基础。本文主要介绍了大麦赤霉病的遗传特性、QTL定位、连锁分子标记的验证应用以及存在的问题和展望。

1 大麦赤霉病抗性的遗传特征
研究者通过对不同抗赤霉病材料和群体的研究，一致认为大麦赤霉病抗性表现为多基因控制的数量性状，表现典型的数量遗传(Steffenson, 1998)。通过对遗传群体的研究，发现群体中赤霉病抗性表现为连续分布，而且其遗传力因环境、抗病类型和接种方法的不同而不同(de la Pena et al., 1999; Zhu et al., 1999; Ma et al., 2000; Mesfin et al., 2003; Dahleen et al., 2003; Hori et al., 2005; 2006；Horsley et al., 2006; Sato et al., 2008)。Zhu等(1999)报道了大麦赤霉病抗性的狭义遗传率变幅为0.5~0.81。Ma等(2000)报道指出大麦赤霉病抗性的狭义遗传率为0.31。在Fredrickson/Stander RILs (Recombinant inbred line, 重组自交系)群体中，赤霉病抗性遗传力为0.31~0.61 (Mesfin et al., 2003)。Russia 6/H.E.S.4 RILs群体中2001年和2003年遗传力分别为0.79和0.52。不同的研究群体获得的赤霉病抗性遗传力变异范围较大，主要取决于基因型与环境的互作作用，而环境对抗病性的表现往往产生很大的影响，因此在不同年份和不同地区的鉴定结果有很大差异。

2 大麦抗赤霉病QTL定位概况
Parry等(1995)将赤霉病抗性分为3中类型，Ⅰ型为抗初次侵染；Ⅱ型为抑制菌丝在穗上扩展；Ⅲ型为抗DON积累。目前研究大麦赤霉病研究主要以Ⅱ型和Ⅲ型为主。从表1可以看出，大麦赤霉病分子标记的研究已经在2棱和2棱群体、6棱和6棱群体以及2棱和6棱群体中进行研究，取得了重要进展。迄今利用分子标记通过对7个抗病亲本、13个遗传群体进行分析，初步定位了95个赤霉病抗性的QTL和30个DON积累抗性的QTL；每个群体赤霉病抗性QTL检测个数范围为2~13个，DON积累抗性QTL检测个数范围为2~9个。每个群体能检测到1~2个效应较大的QTL，同时一些效应较大的QTL能被重复检测到，单个QTL对表型的贡献率不同，大多数赤霉病抗性QTL对表型效益的贡献率为0.6%~60%，DON积累抗性QTL对表型效益的贡献率为4%~30%。  
  

表1 不同群体赤霉病抗性和抗DON毒素积累相关QTLs Table 1 The QTLs associated with Fusarium head blight and deoxynivalenol (DON) accumulation by the different mapping population

 2.1 亲本遗传结构的影响
从表1可以看出，用于赤霉病病情研究群体的抗病亲本多数来自中国，而且不同群体控制赤霉病抗性和DON积累的QTL在染色体上分布存在较大差异，以2H染色体居多。即使是有共同的抗病亲本，由于感病品种不同，所检测到的赤霉病抗性QTL和DON积累QTL仍存在差异(de la Pena et al., 1999; Ma et al., 2000;Hori et al., 2006; Sato et al., 2008)。Chevron/M69 RILs群体中，赤霉病抗性QTL分布于除6H外的其他6条染色体(de la Pena et al., 1999)，DON积累抗性QTL位于2H、5H和7H。在另一具有共同抗病亲本Chevron的RILs群体Chevron/Stander中，赤霉病抗性QTL在7条染色体上都检测到，DON积累抗性QTL位于除4H外的所有染色体。Chevron/M69 RILs群体2HS上ABC311-MWG858标记区间存在1个来自抗病亲本Chevron的DON积累抗性QTL (de la Pena et al., 1999)，而在Chevron/Stander RILs群体中却未能检测到(Ma et al., 2000)。Chevron/Stander RILs群体6HL上标记Xwg719d-Xcdo785d区间存在赤霉病抗性QTL和抗DON积累QTL (Ma et al., 2000)，

Chevron/M69 RILs群体6H染色体上未能检测到任何相关QTL (de la Pena et al., 1999)。Sato等(2008)用抗赤霉病亲本Harbin 2-row与不同的感病亲本构建了5个RILs群体，结果发现各个群体所能检测到的赤霉病抗性QTL不尽相同。通过比较分析发现，5个群体所能检测到的QTL总共有14个，其中5个群体都检测到的QTL仅有1个，3个群体都能检测到的QTL有3个，2个群体都能检测到的QTL有5个，仅1个群体能检测到的QTL有5个。上述结果可能原因是另一亲本在该位点存在等位或非等位基因的差异，或者是亲本间非等位基因间的互作影响了两个遗传结构不同的群体共同QTL的检测(曹雅君等, 2003)，当然也不能排除环境因素的影响。

2.2 已经稳定表达的大麦赤霉病抗性相关QTL
根据各研究者检测到的大麦抗赤霉病相关QTL的情况来看，赤霉病抗性QTL和抗DON积累都以2H染色体居多，分别为30个和12个。这也表明，尽管不同群体、或相同群体不同环境均影响赤霉病相关QTL的检测，但利用不同的遗传群体也能检测到多个共有的赤霉病相关QTL。因此存在有表达的大麦赤霉病相关QTL。

2.2.1 1H染色体上赤霉病抗性相关QTL比较
de la Pena 等(1999)利用Chevron/M69的101个F_4:7 RILs群体在1H染色体上检测到位于标记ABG452与ABG74之间的赤霉病抗性QTL。整合比较染色体图谱，确定该QTL区域与Ma等(2000)在1H染色体上RFLP标记Xcdo431-Xcmwg706之间的DON积累抗性QTL区域相近；与Mesfin等(2003)检测到的位于标记HVM20-Bmac0090之间的赤霉病抗性QTL也相近。de la Pena等(199)与Ma等(2000)所用的群体有共同的抗病亲本Chevron，表明抗赤霉病基因能在不同的群体检测到。Mesfin等(2003)所用的抗病亲本为来自日本的Fredrickson，说明不同的抗病亲本存在相同的抗病基因。

2.2.2 2H染色体上赤霉病抗性相关QTL比较
所有的被检测群体都能在2H染色体上都能检测到赤霉病抗性相关QTL，而且多数群体的QTL能在多年多点环境中检测到，表明2H染色体对赤霉病抗性研究的重要性。综合分析已经研究的群体发现，不同群体在2H上的QTL主要集中在两个区域，一个是Vrs1基因区域，另一个是cly1/Cly2基因区域。

Vrs1基因和Int-c基因是控制大麦侧小穗的大小及其可育性，因此2棱大麦的基因型为Vrs1、int-c/int-c (Lundqvist and Franckowiak, 1997)，6棱大麦的基因型为vrs1/vrs1、Int-c/Int-c (Hockett and Nilan, 1985)。Vrs1基因被定位在2H染色体Bin10区域(Wolfe et al., 1996; Mesfin et al., 2003; Dahleen et al., 2003; Hori et al., 2005; Horsley et al., 2006)。de la Pena等(1999)首次在标记MWG887和ABG14之间检测到赤霉病抗性QTL和DON积累抗性QTL。通过与一致性图谱比较发现，这两个标记区域位于2H上的Bin6-Bin9区域，离Vrs1基因区域较近。同年，Zhu等(1999)利用Gobernadora/CMB643 DH (Double haploid, 双单倍体)群体，在2H染色体上检测到与 MWG503 (Bin11)标记连锁的Ⅰ、Ⅱ型赤霉病抗性QTL，而且在墨西哥的托卢卡试点Ⅱ型赤霉病抗性QTL效应最大，能解释33%的表型变异。Chevron/Stander RILs群体中，2H 上RFLP标记Xbcd339c-Xbcd1407之间连续两年5个试点都能检测到赤霉病抗性和DON积累抗性QTL (Ma et al., 2000)。由于该区域附近有标记ABC306、ABG14和ABC171，因此推测该区域与de la Pena等(1999)报导的赤霉病抗性相关QTL区域MWG887-ABG14具有共线性。在2棱和6棱分离群体Fredrickson/Stander RILs 群体(Mesfin et al., 2003)、Zhedar2/ND9712//Fo-ster DH群体(Dahleen et al., 2003)、Russia 6/ H.E.S.4 RILs 群体(Hori et al., 2005)以及Foster/CIho4196 RILs群体(Horsley et al., 2006)中，由于存在棱形的分离，因此各连锁图谱都有Vrs1位点，QTL分析发现，该基因区域都能检测到效应较大的赤霉病抗性和DON积累抗性QTL位点。上述结果表明无论群体棱形是否分离，该基因区域都能检测到赤霉病抗性相关QTL。当然目前的研究尚不能确定该区域赤霉病抗性QTL是由于Vrs1基因多效性造成还是其与赤霉病抗性相关基因连锁引起的。

cly1/Cly2是控制大麦闭花受精的位点，位于大麦2H长臂Bin14区域(Turuspekov et al., 2004)。Hori等(2005)报导在Russia 6/H.E.S.4 RILs群体中，cly1/Cly2位点距离赤霉病抗性QTL效应最大的区域(MegacMacc314-FegtaMacg677) 1.7 cM，同时认为该区域与Ma等(2000)、Mesfin等(2003)和Dahleen等(2003)在标记区间ksuD22-ABC153检测到的赤霉病抗性QTL具有共线性。以Harbin 2-row 为抗赤霉病亲本与不同的感病亲本构建的5个RILs群体，通过对这些群体的赤霉病抗性QTL检测发现，各群体都在cly1/Cly2位点区域检测到赤霉病抗性QTL (Hori et al., 2006; Sato et al., 2008)。虽然群体间的QTL峰值位点有所差异，但其遗传效应和解释的表型变异都是最大的(Sato et al., 2008)。Yu等(2010)报导Zhenongda 7/PI643302 RILs群体中，2HL上检测到位于DArT标记bpb5755-bpb1181之间的赤霉病抗性QTL。该QTL在6个试验环境中都能检测到，与一致性图谱比较发现该区域位于2H染色体的Bin14。通过对近等基因系的研究发现赤霉病抗性和开花类型相关，推断开花类型在很大程度上决定赤霉病抗性(Yoshida et al., 2005)。虽然目前还没有足够的证据排除抗病基因与cly1/Cly2的连锁，但多数研究者认为这是表型性状的多效性引起的抗病性。因为闭花受精是一个天然的屏障，在一定程度上能阻止病原菌的侵染。开花类型影响FHB抗性(Steffenson, 2003; Turuspekov et al., 2004; Yoshida et al., 2005)。

2.2.3 4H 染色体上赤霉病抗性相关QTL比较
de la Pena等(1999)在Chevron/M69 RILs群体中，4H染色体上检测到位于标记ABG705b与ABC303区域来自抗病亲本Chevron赤霉病抗性QTL。利用相同抗赤霉病亲本，Ma等(2000)在Chevron/Stander RILs群体中4H染色体RFLP标记Xabg3-Xabg472区域存在一个控制赤霉病抗性的QTL也是来自Chevron。根据标记在染色体上的相对位置，以及标记区间的共同标记CDO795，推测这两个QTL为同一位点，表明该位点的抗赤霉病基因能在不同的遗传背景和不同环境条件表达。Horsley等(2006)利用Foster/CIho4196 RILs群体为材料，在研究的4个环境中，有3个环境能检测到位于4HS染色体标记MWG077-Bmag0375 区域的DON积累抗性QTL，能解释9%~14%的表型变异。通过与其他研究群体的比较推断，该QTL可能与Zhu等(1999)报导的位于4H染色体Phy2位点附近的DON抗性QTL距离最近。

2.2.4 5H 染色体上赤霉病抗性相关QTL比较
de la Pena等(1999)和Ma等(2000)都在5H染色体RFLP标记CDO400附近检测到赤霉病抗性QTL。该位点与Hori等(2005)利用Russia 6/H.E.S.4 RILs群体在AFLP-STS标记NeaacMcat28-Meccg-Macg1057之间的QTL位点亦相似。

2.3 QTL效应及QTL与环境互作
QTL×QTL互作效应在大麦抗赤霉病研究中非常重要。虽然在不同群体中QTL×QTL互作效应大小不一，但其作用不容忽视。如在Gobernadora/CMB643 DH群体中，在特定环境下抗病QTL所能解释的遗传变异范围在8%~60%，表明赤霉病抗性相关QTL互作效应非常显著(Zhu et al., 1999)。Sato等(2008)在研究的5个RILs群体中，其中有3个群体检测到互作，分别是Harbin 2-row/Khanaqin7 RILs群体2H上的k08168-k04213 和5H上的k03846-k04431，Harbin 2-row/Katana 1 RILs群体中1H上的k06992-k09230和2H上的cly1/Cly2-k03299，Harbin 2-row/Khanaqin 1 RILs群体6H上的k07387-k00885和1H上的k08497-k09-230都有互作。这些互作效应所能解释的遗传变异相对主效QTL较低，为3.3%~8.6%，加性效应为(-0.4)~(-0.3)。虽然这些QTL效应较小，但正是因为这些互作效应的存在，育种家可以将不同的抗病基因聚合，更有利于提高抗病性。

除了QTL与QTL互作，通常情况下，植物抗病性都与环境有密切的关系(左示敏等, 2006)。Tinker (1996)报导一些QTL与环境互作总是存在的。同一群体在不同环境QTL变异是由基因与环境互作导致的，环境的不同导致不同试验地检测到QTL数量和位置的不同(Ma et al., 2000)。在Chevron/M69 RILs群体中，研究的6个环境下，赤霉病病情仅在2个环境中存在相关性，表明抗病基因和环境存在显著互作(de la Pena et al., 1999)。Dahleen等(2003)在Zhedar2/ND9712//Foster DH群体中赤霉病抗性和DON积累抗性QTL均检测到与环境互作。这些互作主要是由于环境条件引起的：如光周期、温度、降雨量和湿度。正因为与环境互作的存在，使得一些QTL仅在特定环境下表达。这些与环境互作的QTL难以用于分子标记辅助选择育种(MAS)。环境依赖型QTL的存在进一步说明了要提高赤霉病的抗性需要将一些稳定的抗病QTL进行聚合育种。另有些QTL与环境的互作还存在等位变异。Fredrickson/Stander RILs群体中，2H染色体上位于标记Ebmac0521a-Bmag0140区域赤霉病抗性QTL，在St. Paul2000环境下的抗病基因来自感病亲本Stander，其他3个环境都来自抗病亲本Fredrickson，可能是由于接种后环境条件的显著差异影响赤霉病病情的发展(Mesfin et al., 2003)。环境分析发现St. Paul2000环境与其他3个环境存在负相关，因为在St. Paul2000，病原菌接种是根据抽穗期分批进行的，这便是导致不同抽穗期的品种处于不同的环境中引起的。QTL与环境互作、病情数据采集的误差都导致不同环境下QTL的检测效率(Beavis，1998)。

2.4 赤霉病与农艺性状
研究发现决定大麦发育和株型形态的基因位点对赤霉病抗性有很大影响。迄今鉴定的抗赤霉病资源发现，抗病材料一般都是高杆、2棱、抽穗迟等性状。相关性分析发现抽穗和株高与赤霉病抗性存在显著的负相关性，2棱大麦对赤霉病的抗性明显优于6棱大麦(de la Pena et al., 1999; Zhu et al., 1999; Ma et al., 2000; Urrea et al., 2002; Mesfin et al., 2003; Dahleen et al., 2003)。抽穗期和株高QTL与赤霉病抗性相关QTL重叠或是在相近位置，进一步证实他们之间的相关性。如在Vrs1基因区域，Chevron/M69 RILs群体的MWG887-ABG14 标记区间有赤霉病抗性、DON积累抗性和抽穗期QTL，在相应区域，Chevron/Stander RILs群体、Zhedar2/ND9712//Foster DH群体和Foster/CIho4196 RILs群体中也检测到赤霉病抗性、DON积累抗性、抽穗期和株高QTL。光周期基因Eam6位于2HL近着丝粒端(Toho-oka et al., 2000; Franckowiak and Konishi, 2002)，一些研究者认为该区域抽穗期QTL可能是由于Eam6基因引起的(Dahleen et al., 2003; Horsley et al., 2006)。同时由于hcm1 (矮杆)基因可能位于Vrs1基因附近(Franckowiak, 1997)，因此该株高QTL可能是由hcm1基因引起的(Dahleen et al., 2003; Horsley et al., 2006)。 Zhedar2/ND9712//Foster DH群体中，5个赤霉病抗性相关QTL与抽穗期相关(Dahleen et al., 2003)。仅有赤霉病抗性和农艺性状QTL重叠，无法说明它们之间的相关性是由于控制不同性状的基因连锁还是基因多效性引起的。要进一步解释它们之间的相互关系，还需要建立更大的群体或是针对某一特定QTL区域建立近等基因系，进行深入系统的研究。因为大群体的病情鉴定以及数据采集需花费更大的财力、物力和人力，而建立近等基因系也很费周期。迄今，仅有Qrgz-2H-8 (位于2H染色体Bin8)区域的赤霉病抗性和抽穗期的相互关系被进一步深入探讨，其他区域还在研究中。Horsley等(2006)在Foster/CIho4196 RILs群体中，将ABG461C-BF263615标记区域定义为Qrgz-2H-8，该区域大小在在Fredrickson/Stan-der RILs群体(Mesfin et al., 2003)约为22 cM，在Chevron/M69 RILs (de la Pena et al., 1999)和CIho4196/Foster RILs群体约为45 cM。Nduulu等(2007)将CM62(来自Chevron/M69 RILs群体，在Qrgz-2H-8区域携带Chevron位点)与感病亲本M69回交建立，并用RFLP标记ABG619、ABG14、ABC306和MWG887筛选，建立BC₅近等基因系来研究抽穗期与赤霉病病情的相互关系。通过精细定位和不同重组子的表型发现，赤霉病抗性QTL位于标记GMS03 附近6 cM区域，而抽穗期QTL位于紧邻的8.1 cM区域(GMS03-Bmag0140)，还发现其中一个近等基因系结合了亲本Chevron的抗病性和M69的早抽穗的特性。因此Nduulu等(2007)认为Qrgz-2H-8区域赤霉病抗性和抽穗期是紧密连锁而不是基因多效性造成的。

研究者还报道了着粒密度、侧小穗大小、每穗粒数、开花类型、芒长、穗下节长度、千粒重、颖片长、穗轴节长度、穗角和赤霉病相关性(Zhu et al., 1999; Mesfin et al., 2003; Hori et al., 2005; 2006; Horsley et al., 2006)。相应的QTL与赤霉病抗性QTL也有重叠，如Gobernadora/CMB643 DH群体中，2H MWG503标记不但与Ⅰ型和Ⅱ型赤霉病病情连锁，还与每穗粒数和侧小穗大小QTL连锁；4H Phy2与Ⅰ型赤霉病抗性、DON积累、每穗粒数和侧小穗大小QTL连锁(Zhu et al., 1999)。Russia 6/H.E.S.4 RILs群体中，Vrs1-cMW699标记区域不但检测到赤霉病抗性QTL，同时还检测到千粒重、穗下节长和芒长QTL (Hori et al., 2005)。上述这些性状或多或少影响大麦的穗形。由于病原菌侵染需要一定的外部条件，穗部结构会影响穗部小气候，如着粒密度大、每穗粒数多、侧小穗小、穗轴节小不利于水分的驻留，从而降低穗部湿度，不利于病原菌生长。

3 与赤霉病抗性连锁分子标记的筛选与验证以及在品种改良上的作用
由于不同定位群体间相同的标记少，可比性差；而且对于赤霉病这样一个易受环境和基因型互作影响的性状来说，获得准确的表型数据比较困难(Mesfin et al., 2003; Hori et al., 2005)，因此对于不同群体获得的赤霉病病情相关QTL存在不同程度的误差。通常QTL的试验误差有3个来源：(1) 群体样本；(2)试验环境；(3)表型数据的获得(Mesfin et al., 2003)。因此在对赤霉病病情相关标记进行分子标记辅助选择育种(MAS)之前有必要进行QTL效应的进一步验证和基因组位置的确认(Mesfin et al., 2003)。迄今已经报导的赤霉病病情相关QTL，仅有少量的QTL被验证；而且用于验证的群体和定位群体具有相同的抗病亲本。Mesfin等(2003) 用Fredrickson/Stander RILs群体获得的2个主效赤霉病抗性QTL Ebmac0521a-Bmag0140和Vrs1-Bmag0125，这2个QTL分别与标记HVBKasi和Vrs1连锁。为了验证这2个主效QTL可靠性，通过标记-标记回归的方法在 Fredrickson/Stander//M81回交群体中验证应用，其中5个试验环境中有4个环境条件，2个标记都与抽穗期和赤霉病抗性相关。HVBKasi标记还在其中1个环境与低DON积累相关。表明主效赤霉病抗性QTL能在育种群体中成功验证。

Canci等(2004)将来自定位RILs群体Chevron/M69 (简称CM)的2个抗病株系MNS93和M92-299分别与Stander和M81构建2个RILs群体，Stander/MNS(简称SMN)和M92-299/M81 (简称MM)。利用群体的共同标记来确定相同的染色体区域，发现在CM群体中检测到的9个赤霉病抗性和DON积累抗性QTL中，3个QTL能在2个群体中得到验证，2个QTL能在1个群体中得到验证，2个QTL区域由于在SMN和MM群体中无多态性，无法验证。这些得到验证的QTL主要集中在2H和6H染色体上。2H上有4个QTL (#1, #3, #4, #5)得到验证，赤霉病抗性QTL#3和QTL# 4在2个群体中都检测到；DON积累抗性QTL#4也在2个群体中检测到。赤霉病抗性QTL#1和QTL#5仅在SMN群体中检测到。6H上的赤霉病抗性和DON积累抗性QTL#10在2个群体中都有检测到。研究者还比较了在QTL#3和#4区域携带Chevron抗病位点的株系和携带M69感病位点的株系，发现这两个区域能降低赤霉病病情42%和DON积累68%。Hori等(2005)在Russia 6/ H.E.S.4 RILs群体中，发现群体中携带3个Russia6 抗病位点的株系的抗病性优于携带3个H.E.S.4感病位点的株系。在Harbin 2-row/Turkey 6重组自交系群体中携带Harbin 2-row 3个抗性位点的株系比携带Turkey 6 3个感病位点的株系赤霉病病情要低。与这些位点连锁的标记对赤霉病分子标记有助于辅助选择育种。

上述QTL验证都是在同一抗病亲本中进行，其优点在于进行遗传作图的同时，能为育种选育做准备。而且作图和验证获得的有用信息能有效的进行分子标记辅助选择育种(MAS)。Wingbermuehle等(2004)将来自Chevron/M69 RILs群体的6个QTL，通过选择基因型分析方法，对9个不同抗病亲本的高代群体进行验证应用，结果发现其中6个群体能验证了6个抗赤霉病QTL，每个QTL只能在1~2个群体中得到验证。一些QTL不能被验证的原因是：亲本之间在相应QTL区域没有多态性；在对高代材料进行抗赤霉病育种过程中，相应的QTL区域聚合了感病亲本的等位基因(Wingbermuehle et al., 2004)。

上述验证工作仅仅是开始，目前大麦赤霉病QTL定位工作还不能满足育种要求。但美国明尼苏达大学农业试验站于2010年育成的抗赤霉病啤酒大麦新品种Quest令人振奋。Quest籽粒积累的DON毒素的量只是普通品种的一半，而且其产量与覆盖美国中西部70%大麦种植面积的品种Tradition和Lacey相同。该品种的抗赤霉病基因来自两个亲本，1个是来自中国的Zhedar1，另一个是来自瑞士的Chevron。

4 大麦赤霉病QTL定位存在的问题
4.1 赤霉病鉴定技术有待完善
大麦赤霉病是寄主与病原菌在一定的环境条件下相互作用的结果。因此在研究大麦赤霉病抗性遗传规律时，寄主与病原菌的互作关系应得到充分体现，否则难以获得准确可靠的试验结果。由于大麦的生长发育与赤霉病的发生有密切关系，植株高、抽穗迟的品种可能不易感染赤霉病。但是这类植株可能不具有抗病的遗传基础，其表现出的抗性实质是一种避病性。大麦赤霉病的鉴定应选择合适的方法，尽量减轻植株株型和发育对病情的影响。

目前大麦赤霉病鉴定方法有四种：土表病麦粒接种法、穗部喷雾孢子液接种法、单花滴注接种法和切穗接种法。土表病麦粒接种法和穗部喷雾孢子液接种法相对简单，应用较多。这两种方法根据抽穗期分批次进行病原菌的接种，但由于不同的材料抽穗期不同，导致不同材料受病原菌侵染的环境条件不同，容易因环境的变异影响病情数据。单花滴注接种法和切穗接种法都是针对各材料的抽穗期进行接种，而且都是在可控制的环境下进行，因此受环境影响小。但对设施要求较高，如需要温室或生长室，而且需要更多的人力和物力，对于大群体很难进行。单花滴注接种法主要应用于对Ⅰ型赤霉病抗性的研究。切穗接种法是将抽穗期的麦穗采集后进行接种调查，因此无法进行籽粒DON等毒素的测定(Takeda and Heta, 1989)。Zhu等(1999)报导接种方法对鉴定Ⅰ型赤霉病抗性影响很大，而且接种方法的选择对各性状的相关性也有重大影响。在其研究中指出，利用单花滴注法鉴定Ⅰ型赤霉病抗性与株高、抽穗期不相关；若采用土表病麦粒接种法，Ⅰ型和Ⅱ型赤霉病抗性与农艺性状相关。Mesfin等(2003)将土表病麦粒接种法和穗部喷雾孢子液接种法用于整个抽穗期，结果显示赤霉病抗性还是与抽穗期相关，两种接种方法在2H上获得了不同的QTL。在环境控制相对严格的温室条件下，利用穗部喷雾孢子液接种法进行赤霉病鉴定，结果发现在不同试验地检测到的赤霉病病情相关主效QTL都能在温室鉴定条件下获得，因此温室是一个较好的进行大麦赤霉病材料筛选和QTL定位的条件(Mesfin et al., 2003)。

鉴于赤霉病病情鉴定易受环境影响的特性，在对大麦赤霉病病情进行鉴定时，最好结合多种方法，鉴于单花滴注接种法和切穗接种法的较大工作量，可精选部分材料进行。利用田间和温室结合的多环境综合进行赤霉病鉴定，有利于获得准确可靠的病情数据。

4.2 遗传图谱饱和度低和QTL位置估算不够精确
由于大麦基因组较大，约有5.1×10⁹ bp，基因总数大概超过3.2万个(Mayer et al., 2011)。早期大麦遗传图谱的构建主要是RFLP (限制性片段长度多态性)标记，如Chevron/Stander RILs群体(de la Pena et al., 1999)、Gobernadora/CMB643 RILs群体(Zhu et al., 1999)和Chevron/Stander DH群体(Ma et al., 2000)的遗传图谱构建都是采用RFLP标记，不利于不同群体间的比较。其后，AFLP、SSR、EST以及DArT标记逐渐用于连锁谱图的构建，增加了图谱的密度。迄今用于赤霉病病情研究的群体中，其图谱大小从1 026 cM (Ma et al., 2000)-1 595.7 cM (Hori et al., 2005)，标记密度从1.4 cM (Hori et al., 2005)-13.5 cM (Zhu et al., 1999)不等，但多数群体的标记密度大于5 cM。从大麦赤霉病病情相关QTL定位结果来看，大多数QTL的范围超过10 cM，这个区段内可能会有几个甚至几十个基因。利用常规遗传分离群体无法区分该区段内是一个效应较大的基因，还是一簇紧密连锁的效应较小基因，这就为QTL的应用带来了困难。另一方面由于赤霉病的特殊性以及复杂的遗传机制导致难以获得准确的表型数据，QTL互作上位效应、QTL与环境互作、试验的误差和有限的群体大小限制了QTL检测效力(Dahleen et al., 2003; Hori et al., 2005; Horsley et al., 2006)。这些因素都是导致MAS选择效率降低或无法进行。

4.3 重要农艺性状的干扰
迄今鉴定的大麦赤霉病抗病品种多数具有高杆、抽穗迟等不良性状。为了成功筛选效应值大的QTL，研究者总是选择赤霉病病情、农艺性状差异大的抗病和感病亲本构建遗传群体用于QTL定位分析。结果发现目标QTL区域同时也是影响株高、抽穗期等性状的QTL区域。Nduulu等(2007)通过回交群体证实了Qrgz-2H-8区域赤霉病抗性和抽穗期QTL受不同位点的基因控制。因此针对这些重叠的QTL区域还需进行精细定位，有助于揭开两者性状是由不同位点的基因控制还是由基因多效性引起的。这些QTL区域进行MAS育种时，必须谨慎对待。由于连锁效应的存在，大群体的选育有利于不良性状基因和抗病基因分离，才能有效提高育种工作。

5 展望
分子标记辅助选择法在选育大麦抗赤霉病品种的有效开展，需要与赤霉病连锁的分子标记能在不同的群体中获得验证。虽然不同群体的比较因缺乏共同的标记，但随着大麦遗传图谱日趋饱和、以及即将完成的基因组测序工作以及QTL定位方法不断革新将使现存的问题将不断得到解决。未来大麦赤霉病的研究工作可以进一步开展如下工作：(1)鉴定新的大麦抗赤霉病资源，拓宽抗病基因的遗传多样性。(2)选取抽穗期、株高等农艺性状相近，赤霉病抗性有差异的亲本构建遗传群体进行赤霉病抗性QTL定位分析，以减少农艺性状的干扰。(3)利用前期的QTL定位结果，针对效应较大的QTL区域构建近等基因系(NIL)大群体，进一步对大麦赤霉病进行精细定位，为分子标记辅助选择育种(MAS)奠定研究基础材料。(4)通过聚合育种技术将与赤霉病抗性QTL连锁的分子标记进行定向选育，获得优异抗病新品种。抗赤霉病基因的成功导入Quest品种就是一个成功的例证，相信在不久的将来，MAS选育抗病高产优质大麦新品种将展示出美好的前景。

作者贡献
贾巧君、汪军妹和朱靖环收集和整理参考资料；贾巧君完成论文初稿的写作，汪军妹和朱靖环在论文写作过程中起重大作用；林峰、尚毅、华为参与论文校对工作；杨建明是论文构思者，指导写作与修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由国家自然科学基金(30800686)、浙江省国际合作项目(2008C14072)、浙江省自然科学基金(Y308495)和现代农业产业体系建设CARS-大麦共同资助。

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