Plant Communications | 一个集成流程加速了从小麦野生近缘种小伞山羊草克隆新的白粉病抗性基因
文摘
2024-09-09 21:04
陕西
普通小麦（Triticum aestivum L.，2n = 6x = 42，AABBDD）是全球大约30%人口食用的主要谷物作物。小麦生产不断受到多种真菌病害的挑战，包括白粉病、锈病和赤霉病（Singh等，2016）。普通小麦有许多栽培和野生近缘种，例如小伞山羊草（Aegilops umbellulata，2n = 2x = 14，UU），是与栽培小麦密切相关的二倍体物种，对多种小麦病原体具有抗性，因此成为改良小麦抗病性基因的重要来源，是改良小麦的宝贵资源。然而，远缘杂交障碍和连锁累赘阻碍了外来优良基因向普通小麦中的转移，限制了它们在育种中的应用。外来染色体与小麦染色体之间的抑制重组也阻碍了尽管外来基因已导入小麦背景下，仍难以克隆外来基因。一种替代且高效的策略是直接从小麦的近缘种中克隆目标基因并将其转入精英品种中。2024年8月22日，江苏大学何华纲团队联合中国科学院分子植物科学卓越创新中心王亚军团队在Plant Communications上在线发表了题为“An integrated pipeline facilitates fast cloning of a new powdery mildew resistance gene from the wheat wild relative Aegilops umbellulata”的研究论文。在本研究中，作者评估了小伞山羊草不同种质对白粉病菌Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt) 的多样反应。创建分离抗病性的双亲群体结果表明，AE 1617中的抗性由单一显性基因控制，命名为PmAeu1。得益于小伞山羊草相对较小的二倍体基因组（4.25 Gb），作者能够通过BSR-Seq和精细定位快速将PmAeu1定位到2UL染色体的287-kb区间。在此，低深度的AE 1617 PacBio测序提供了覆盖PmAeu1区间的contig组装。将BSR-Seq数据比对到该参考序列，使作者能够鉴定候选基因，并通过稳定转基因进行功能验证。作者设计并使用特异性标记调查了一个小伞山羊草种质库中的PmAeu1分布，结果表明PmAeu1位点解释了小伞山羊草中31.4%的白粉病抗性。系统发育分析表明，来源于小伞山羊草的PmAeu1是一个新的抗性基因，其直系同源基因尚未被克隆。该集成方法（BSR-Seq + 精细遗传定位 + 低深度PacBio测序与组装）对于从二倍体野生小麦种中快速克隆基因非常高效，提供了一种利用其遗传资源的替代途径。
