The Crop Journal | 一个控制赤霉病抗性和产量性状的QTL簇的鉴定及功能分析

赤霉病（Fusarium head blight, FHB）是对小麦产量和食品安全危害最大的病害之一，主要由镰刀菌（Fusarium graminearum Schwabe）引起，严重危害小麦等谷物生产和粮食安全。赤霉菌在开花期感染小麦小穗，沿穗轴扩散，在籽粒中产生和积累毒素。赤霉病可防不可治，培育和种植抗病小麦品种是降低赤霉病损害最经济、有效和环保的策略。在赤霉病遗传研究方面，学者们鉴定出大量抗赤霉病数量性状遗传位点（QTL），已定名的抗赤霉病主效基因是Fhb1~7，其中仅有Fhb1和Fhb7被克隆。在小麦育种中，同时提高赤霉病抗性和产量是一大挑战，而且小麦的某些农艺性状与赤霉病抗性也会相互影响，但是它们之间的实质性关系并不明确。以往大多数赤霉病遗传研究仅针对赤霉病本身的发病程度，而将赤霉病抗性与产量性状分隔开来。了解产量相关性状与赤霉病抗性之间的遗传关系，探索控制赤霉病抗性和产量性状的多效QTL或QTL区域，可促进分子标记辅助同步提高小麦赤霉病抗性和籽粒产量。

扬麦品种是江苏里下河地区农业科学研究所小麦育种团队育成的一系列抗赤霉病与产量结合较好的品种，在长江中下游麦区大面积推广和应用。经过前期研究发现大多数扬麦系列品种不携带Fhb1等已知的抗赤霉病主效基因。近日，该团队在The Crop Journal在线发表了题为“Identification of a pleiotropic QTL cluster for Fusarium head blight resistance, spikelet compactness, grain number per spike and thousand-grain weight in common wheat”的研究简报，利用中抗小麦品种扬麦12与感赤霉病小麦品种偃展1号杂交的重组自交系群体进行赤霉病抗性和产量性状QTL定位。 在2D染色体上首次检测到同时控制赤霉病抗扩展性（II型抗性）、小穗着生密度、穗粒数和千粒重的QTL簇（Qclu.yas-2D），并开发出Qclu.yas-2D区间两侧的等位基因特异性KASP标记（图1），对赤霉病抗性的表型解释率为8.63%~23.92%。在166个小麦品种和育成品系中验证结果表明，该QTL簇区间的扬麦12等位变异可以显著提高赤霉病抗扩展性、小穗密度度和穗粒数，但对千粒重具有负效应（图1）。研究开发的KASP标记在选育抗赤霉病高产小麦品种方面具有很大应用潜力。

图1 Qclu.yas-2D的染色体定位区域和等位变异分别对赤霉病严重度、小穗着生密度、穗粒数和千粒重的效应

作者和基金项目

江苏里下河地区农业科学研究所胡文静副研究员为该文第一作者，江苏里下河地区农业科学研究所程顺和院士、河南省农业科学院许为钢院士和中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员为共同通信作者，江苏里下河地区农业科学研究所高德荣研究员参与了此项研究，并给与大力支持，硕士研究生廖森也参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金项目(31901544)和江苏里下河地区农业科学研究所专项基金(SJ (21)101)资助。江苏里下河地区农业科学研究所小麦育种团队主要从事小麦遗传育种工作，已育成41个“扬麦”系列小麦品种并推广应用。2020年育成高抗赤霉病且高产品种扬麦33，实现了赤霉病抗性和丰产性协同提高的突破。该团队获得国家科技进步一等奖2项，二等奖1项，省部级科技奖10项；植物新品种权14项，授权发明专利15项。育成品种累计推广种植4300多万公顷，增产粮食200多亿千克。近几年，该团队与中国农业科学院等多家单位合作，已对部分扬麦品种的抗赤霉病遗传基础进行了初步解析，同时也挖掘到扬麦系列品种携有的高产相关位点，研究结果已在The Crop Journal、Plant Disease、BMC Plant Biology、Journal of Integrative Agriculture、 Plant Breeding、《作物学报》、《中国农业科学》和《植物遗传资源学报》等学术期刊上发表。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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