The Crop Journal | 中国农科院作科所创制适宜小麦高效遗传转化新种质

转基因和基因编辑等生物技术发展迅速，将逐步成为培育小麦新品种的主要手段。其中，遗传转化是小麦转基因育种、基因编辑育种和功能基因组学研究的基础，培养基、基因型、培养条件、管理措施等都会影响小麦的转化效率。Fielder等遗传转化模式基因型在自然栽培条件尤其在人工气候条件下，白粉病普遍发生，严重破坏转化用幼胚材料的生理状态，显著影响转化效果。频繁用药剂控制病害不但污染环境，而且也影响小麦母体材料的生理状态。需要改良Fielder等模式小麦基因型对白粉病的抗性，培育农艺性状优良、再生性能强、转化效率高、白粉病抗性好的小麦新材料，用于小麦转基因和基因编辑育种。近日，中国农业科学院作物科学研究所叶兴国团队在The Crop Journal发表了题为“Development of powdery mildew resistant derivatives of wheat variety Fielder for use in genetic transformation”的研究论文。该研究通过杂交和回交，结合分子标记辅助选择、染色体原位杂交鉴定、抗病性鉴定、组织培养性能评价和遗传转化效率评价，培育了白粉病抗性、再生性能、转化效率和农艺性状均得到改良的小麦模式基因型，为小麦转基因和基因编辑育种提供了新的种质资源。

课题组利用Fielder与分别携带Pm21、PmV抗白粉病基因的CB037和Pm97033杂交，后代中结合抗病性和分子标记鉴定，选择农艺性状优良、表现抗病或含有Pm21、PmV抗病基因的单株用Fielder回交2~4次，再经过3~4次自交和筛选，培育了5个遗传稳定的新材料NT89、NT90、NT154、WT48和FL347。抗病性、分子标记、原位杂交和农艺性状鉴定结果表明，培育的小麦新材料对白粉病混合菌表现免疫（图1），含有Pm21或PmV抗病基因（图1），携带一对T6V#2S⋅6AL或T6V#4S⋅6DL易位染色体（图2），穗长、小穗数、穗粒数和千粒重等主要农艺性状比对照Fielder增加或相似（图3）。新材料幼胚培养性能鉴定结果表明，植株再生率46.6%~100%（对照为47.6%），单个幼胚再生率347.0%~744.4%（对照为495.6%），其中，NT89、WT48、NT154和FL347再生能力高于对照。新材料幼胚转化性能鉴定结果表明，FL347和NT154的遗传转化均获得了转基因植株，转化效率31.7%~64.0%（对照为44.7%），其中，FL347的转化效率显著高于对照Fielder（图4）。进一步对获得的转基因植株进行了组织化学染色检测和分子检测，对部分转基因植株及其后代进行了拷贝数分析和遗传分离分析，认为新材料FL347可以取代Fielder，作为模式基因型用于小麦遗传转化。

作者和基金项目

中国农业科学院作物科学研究所博士后梁小娜、博士生邱玉亮和山东农业大学生命科学学院讲师别晓敏为该文共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所叶兴国研究员和林志珊研究员为共同通信作者，中国农业科学院作物科学研究所王轲副研究员、杜丽璞高级实验师和硕士研究生许志英、于美，以及电子科技大学生命科学学院杨足君教授和长江大学农学院实习生贾雨琪，也参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金项目（31971945）和国家重点研发计划项目（2016YFD0102002，2016YFD0102001）的资助。叶兴国团队主要从事小麦转基因和基因编辑技术与应用研究，以及小麦细胞染色体工程和分子标记辅助育种等工作，具体包括小麦及近缘种转基因体系建立、小麦近缘种属染色体分子标记开发、小麦再生相关基因克隆及应用、小麦-近缘种易位系培育和小麦新品系培育等。该团队近年来在Nature Plants、Plant Biotechnology Journal、Journal of Experimental Botany、Food Chemistry、Theoretical and Applied Genetics、Journal of Genetics and Genomics、The Crop Journal、Plant Cell Reports、BMC Plant Biology等学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

转自：植物生物技术Pbj

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