陜西
赤霉病(
Fusariumhead blight) 是小麥生產(chǎn)上一種常發(fā)性重大病害。該病害不僅直接導(dǎo)致小麥嚴(yán)重減產(chǎn)，還會(huì)造成籽粒積累多種真菌毒素，嚴(yán)重威脅人類(lèi)食品安全。選育和推廣抗赤霉病小麥品種，是最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的防控策略。然而，目前小麥中可用的抗赤霉病種質(zhì)和主效基因資源非常稀少且較為單一。小麥的野生近緣植物蘊(yùn)含豐富的遺傳變異，是天然的抗性基因資源庫(kù)。因此，從野生種中發(fā)掘抗病遺傳資源并應(yīng)用于小麥育種，是小麥赤霉病抗性遺傳改良的重要途徑。
近日，Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所康厚揚(yáng)教授團(tuán)隊(duì)題為“
Identification of a major locus
Fhb.Er-3StS
from
Elymus repens
conferring Fusarium head blight resistance in wheat”的研究論文。該研究發(fā)掘了偃麥草(
Elymus repens) 3St染色體短臂端部片段上的抗小麥赤霉病位點(diǎn)Fhb.Er-3StS并創(chuàng)制抗病的小麥-偃麥草易位系為小麥抗赤霉病育種提供重要基因資源和育種材料
研究團(tuán)隊(duì)前期利用高抗赤霉病的小麥-偃麥草部分雙二倍體P1142-1-2與普通小麥雜交，創(chuàng)制了抗赤霉病的易位系K15-1194-2。該材料攜帶7D·St和St-3D-St兩種易位染色體，其中7D·St易位已被鑒定為T(mén)7DS·7StL，是主效的赤霉病抗源。該研究在K15-1194-2/川麥42的F3:4群體中鑒定到St-3D-St易位系K22-W9，其在兩年的溫室和田間赤霉病抗性評(píng)價(jià)中均表現(xiàn)出穩(wěn)定抗性。液相芯片和細(xì)胞遺傳學(xué)分析表明St-3D-St易位為T(mén)3StS-3DS·3DL-3StL。隨后基于基因組簡(jiǎn)化測(cè)序數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)了41個(gè)3St特異的分子標(biāo)記，并構(gòu)建一個(gè)覆蓋3StS和3StL片段的物理圖譜。在F2和F2:3群體中的遺傳效應(yīng)分析表明，T3StS-3DS·3DL-3StL與赤霉病抗性連鎖。進(jìn)一步通過(guò)群體篩選獲得3StS與3StL片段分離的染色體結(jié)構(gòu)變異體，其中3DL-3StL端體/等臂染色體系均表現(xiàn)為高感赤霉病，而3DS-3StS端體系表現(xiàn)為高抗赤霉病，說(shuō)明抗性位點(diǎn)位于3St染色體短臂片段。通過(guò)分子標(biāo)記分析，進(jìn)一步將該抗性位點(diǎn)定位到對(duì)應(yīng)3St參考基因組0~94.19Mb區(qū)間，初步命名為Fhb.Er-3StS。隨后利用雙頂交-兩段選擇育種技術(shù)獲得127份攜帶Fhb.Er-3StS且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的小麥育種中間材料。
小麥-偃麥草T3StS-3DS·3DL-3StL易位系的開(kāi)發(fā)和赤霉病抗性位點(diǎn)Fhb.Er-3StS的定位
A: T3StS-3DS·3DL-3StL易位系K22-W9及其衍生群體的系譜。B和C: 使用 GISH 和順序的FISH鑒定K22-W9的基因組組成。D: K22-W9在St基因組上的reads覆蓋度。E: T3StS-3DS·3DL-3StL易位結(jié)構(gòu)示意圖。F: 2025年田間接種禾谷鐮刀菌PH-1 21天后，K22-W9、K15-1194-2和CM42的赤霉病癥狀。G: 3St片段的特異性分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)。H: 三種3St染色體結(jié)構(gòu)變異體。I: 2025年溫室接種14天后，七個(gè)基因型的癥狀。J: 七個(gè)基因型的平均病小穗百分比統(tǒng)計(jì)分析。K: 3StS和3StL片段的物理圖譜和Fhb.Er-3StS的物理定位。
綜上所述，該研究發(fā)掘和定位了一個(gè)外源抗小麥赤霉病位點(diǎn)Fhb.Er-3StS，開(kāi)發(fā)與之連鎖的分子標(biāo)記，并培育攜帶該位點(diǎn)的育種中間材料，為小麥抗赤霉病基因的精細(xì)定位、克隆及育種應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
作者簡(jiǎn)介
四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所博士研究生王飛和碩士研究生韋寒玉為該論文共同第一作者。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所康厚揚(yáng)教授和李映輝副教授為共同通訊作者。相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、四川省科技廳項(xiàng)目及成都市科技局項(xiàng)目資助。
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