The Crop Journal | 江苏大学何华纲团队创制了两个抗白粉病小麦-黑麦6RL易位系

白粉病是全球小麦生产广泛发生的真菌病害，可导致小麦减产10%~15%，甚至50%以上。发掘抗白粉病新基因进而培育抗性品种是控制小麦白粉病的有效途径。黑麦对多种小麦病害有良好的抗性，是小麦遗传改良的重要基因资源。在已定名的80多个抗白粉病基因及等位基因中，Pm7、Pm8、Pm17、Pm20、Pm56等基因都来自黑麦。其中，位于黑麦6RL染色体的抗白粉病基因Pm20，自1994年报道以来一直保持着良好的抗性，然而晚熟、灌浆不足等连锁累赘限制了该基因的育种利用。发掘不同来源的黑麦6RL上的抗白粉病新基因或Pm20等位基因，尤其是具有较少连锁累赘和较好农艺、产量性状的育种材料，对拓宽小麦抗白粉病遗传基础、创制高育种潜力的抗白粉病新材料具有重要意义。

近日，江苏大学何华纲团队联合烟台大学和河南农业大学在The Crop Journal在线发表了题为“Molecular cytogenetic analyses of two new wheat-rye 6RL translocation lines with resistance to wheat powdery mildew”的研究论文。该研究利用远缘杂交技术创制和鉴定了两个携带新的白粉病抗性位点的小麦-黑麦6RL易位系，并开发了6RL特异性KASP标记以加速6RL新易位系的育种利用。

以黑麦W2A基因组DNA为探针进行的GISH分析显示，扬麦23/黑麦W2A的衍生后代JS016和JS110均含有一对不完整的黑麦染色体，其中JS110的黑麦染色体片段更小。随后使用混合探针进行多色FISH（mc-FISH）鉴定，结果表明JS016为T6BS.6RL易位系，JS110为T6BS.6BL6RL 易位系（图1）。

图1 小麦-黑麦6RL易位系JS016、JS110的GISH和mc-FISH分析

利用黑麦基因组序列开发了10个6RL特异性分子标记，其中7个标记（Xsc01、Xsc02、Xsc03、Xsc04、Xsc07、Xsc08、Xsc09）在JS016和JS110中都有扩增产物，另外3个标记（Xsc10、Xsc11、Xsc13）只出现于JS016，进一步证实了GISH和mc-FISH的分析结果。此外，有3个标记（Xsc03、Xsc04、Xsc08）能够区分JS016和前人创制的携带Pm20的6RL易位系TAM104/Thatcher（TT）（图2）。

图2 JS016、JS110的分子标记分析

利用小麦55K芯片在 JS016和JS110中检测到了32,343个高质量SNP，其中分别有2198和2195个SNP由于没有物理位置而被删除。因此，分别使用JS016和JS110的30,237和30,240个SNP做进一步分析。通过分析每条染色体上SNP的分布，分别发现723和491个SNP在JS116和JS110中没有被检测到，其中绝大多数分布在6B染色体上。除了6B以外，其他染色体的SNP丢失率很低，说明6B染色体受到易位事件的影响，这也与GISH/FISH鉴定结果一致，进一步确定了JS016和JS110分别是T6BS.6RL和 T6BS.6BL6RL易位系。芯片分析结果还表明，JS016和JS110的6B染色体上分别有456个（98.70%）和238个（98.35%）缺失的SNP分布在430.9~720.5 Mb 和 523.0~720.5 Mb区间（图3），进一步说明JS016和JS110易位事件的断点分别位于6B染色体的430.9和523.0 Mb处。

图3 小麦55K芯片分析易位染色体

采用白粉菌菌株E09接种两个F2群体（JS016 ×扬麦23和 JS110 ×扬麦23），随后用该研究开发的6RL特异性KASP标记YTU6RL鉴定所调查的各个单株，发现所有抗病单株都含有6RL，而所有感病单株不含6RL，确定了JS016和JS110的抗性来源于6RL染色体。进而调查了JS016和JS110在苗期对18个菌株的反应，发现它们高抗其中的15个菌株，而TAM104/Thatcher（TT，含Pm20）能抗所有菌株。在成株阶段，JS016和JS110对混合菌株表现出显著的过敏反应（HR），而TAM104/Thatcher未出现HR（图4A）。为了进行基因等位测试，构建了JS016 × TAM104/Thatcher群体，并从5002个F2单株中筛选到5个感病单株。综上推测，JS016和JS110可能含有不同于Pm20的抗白粉病基因。

为了评价小麦-黑麦6RL易位系的育种价值，研究者比较分析了JS016、JS110和TAM104/Thatcher的农艺性状，发现JS016和JS110显著提高了株高、穗长、穗粒数、千粒重和单株产量（图4B），显著降低了不育小穗数。与其亲本扬麦23相比，JS016和JS110仍然有不少令人满意的突出性状。这表明，从综合农艺性状和育种潜力方面讲，JS016、JS110与已报道的携带Pm20的6RL易位系相比，是更优秀的桥梁亲本。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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