The Crop Journal|利用BSR-Seq分析小麦选品系LS5082抗白粉病基因
文摘
2024-11-15 20:00
陕西
白粉病是小麦最严重的三大病害之一，可造成小麦减产5%，严重时达50%以上。在所有小麦白粉病防控措施中，利用品种抗性是最有效和环保的措施。2022年1月24日，在The Crop Journal在线发表了题为“Genetic dissection of the powdery mildew resistance in wheat breeding line LS5082 using BSR-Seq”的研究论文。作者以一个优异育种品系LS5082为材料，挖掘到一个小麦抗白粉病新基因PmLS5082，对其进行候选基因分析，并对PmLS5082进行了育种标记筛选和转育利用。![]()
作者苗期接种Bgt分离物E09，LS5082表现免疫，感亲山农29号、石麦22号和辉县红表现高感，LS5082×山农29号、LS5082 ×石麦22号和LS5082 ×辉县红的F1植株与抗性亲本LS5082的反应相似（IT=0），其F2群体的表型均符合单基因分离的3:1，表明LS5082的白粉病抗性由单一显性基因控制。暂命名为Pm LS5082。BSR-Seq结果显示，在2BL末端处(652.4–714.4 Mb)有一个明显的SNP富集峰，Pm LS5082可能在此区间内。此处有1028 SNP，用于后续的标记开发和DEG分析。图1 基于ΔSNP指标值的21条染色体(A)和2B染色体臂(B)单核苷酸多态性（snp）差异分布利用与已知Pm52、Pm63、Pm64和PmQ相关的标记对LS5082和山农29号的F2:3家族进行基因分型，发现SSR标记WGGBH612-5, WGGBH913 和Xicsq405与Pm LS5082连锁，Pm LS5082两侧标记为WGGBH612-5和WGGBH913，遗传距离分别为0.3和7.1cM，将定位区间缩小到710.3-715.0
Mb。后利用BSR-Seq关联到的1028个SNP设计分子标记，筛选到7个SSR标记（YTU19-005、YTU19-007、YTU19-009、YTU19-011、YTU19-012、YTU19-014和YTU19-016）和2个KASP标记（YTU19-KASP26和YTU19-KASP96），利用上述所有连锁标记构建高密度连锁图谱（图2）。PmLS5082与WGGBH612-5和YTU19-005相邻，遗传距离分别为0.3 cM和0.4 cM，将定位区间又缩小到710.3-711.0 Mb。图2 PmLS5082的遗传定位及与2BL染色体上已知抗白粉病的位置比较2BL上有许多已报道的抗白粉病基因，如 Pm6， Pm33，Pm51，Pm52，Pm64，PmQ和PmKN0816等基因。在12株Bgt分离株的苗期试验中，LS5082
10株分离株（83%）具有抗性。且对高毒力菌株E05、E20和E21表现出免疫。同时，PmLS5082与已知的Pm基因具有显著不同的抗谱。这一结果表明PmLS5082有可能是一个新的Pm基因/等位基因。由于LS5082、良星99 （Pm52供体）和KN0816 （PmKN0816供体）均为中国育种系，为了进一步确认它们的亲缘关系，我们进行了PmLS5082与Pm52和PmKN0816的等位基因检测，结果表明PmLS5082与Pm52和PmKN0816亲缘关系密切，但又有所不同。结合抗谱分析和等位基因测试，证明PmLS5082是不同于任何一个已知的抗白粉病基因，很可能是一个新的抗白粉病基因。图3 已知Pm基因和LS5082对Bgt分离株A3、E09、E18和E21的表型利用BSR-Seq的差异基因表达分析和qPCR验证，在定位区间内筛选到了6个与PmLS5082显著相关的基因，尤其是编码一个LRR受体样蛋白激酶的TraesCS2B02G524300.1，可认为是PmLS5082的候选基因或关键调控基因。图4 PmLS5082定位区间内候选基因的qPCR分析作者筛选到10个标记，可在不同遗传背景下检测到PmLS5082，尤其是SSR标记YTU19-005和KASP标记YTU19-KASP96,非常适合用于MAS。作者利用这两个适合不同筛选平台的育种标记，正在对PmLS5082进行转育利用，已经筛选到两个抗性与农艺性状兼优的育种品系。
