小麦是我国主要粮食作物之一,小麦叶枯病(Spot Blotch)近年来从原来的点片发生发展到较大地区范围,且危害逐年加重,在部分地区成为常发生的重要病害。Theoretical and Applied Genetics在线发表题为“Fine genetic mapping of spot blotch resistance gene Sb3 in wheat
(Triticum aestivum)”的文章，本研究分离并鉴定了叶枯病病原菌为平脐蠕孢菌(Bipolaris
sorokiniana);利用BSA、粗山羊草序列信息、中国春3B的参考序列将抗蠕孢叶枯病基因Sb3定位在0.15cM的遗传区间,该区间对应的中国春物理区间为602 kb,基因注释表明该区间存在四个抗病相关基因。Sb3的精细定位和物理图谱的构建为蠕孢叶枯病基于图位克隆和分子标记辅助选择育种提供了一个框架。![]()
通过组织分离法从621-18-3中感病叶片上分离出平脐蠕孢菌（B. sorokiniana）真菌小种。其在感病品系621-18-3离体叶片上产生深棕色病斑，而在抗病品系621-7-1离体叶片上未产生深棕色病斑；在田间感病材料叶片、穗部及茎秆上都出现了病斑，抗病材料均正常。2.叶枯病抗性遗传分析及Sb3初定位
将621-18-3、621-7-1及其杂交后代F1，116株F2代单株和F2:3家系进行蠕孢叶枯病抗性鉴定，亲本621-18-3易感，621-7-1高抗，F1杂交种(图1c)具有高度抗性，表明621-7-1具有抗叶枯病基因的优势性质。F2群体抗性95株，易感21株，符合3:1的比例，F2:3的后代分离为27个纯合子抗性:68个分离:21个纯合子易感，单基因分离比为1:2:1。这些结果表明，621-7-1的叶枯病抗性是由一个单一的显性基因控制的，暂时命名为Sb3。![]()
图1 抗病亲本、感病亲本和F1代杂种蠕孢叶枯病抗性鉴定为了定位抗性基因Sb3，选择240对SSR引物(Xgwm、Xwmc、Xbarc、Xcfa和Xcfd)，利用BSA，在亲本621-7-1和621-18-3之间以及抗、感池进行多态性分析，标记Xbarc133和Xbarc147检测到多态性差异。对116株F2植株进行基因分型后，这两个标记在距Sb3 0.86 cM处被定位(图2b)。Xbarc133和Xbarc147被定位在3BS上，我们利用定位在3B染色体上的85个EST-STS标记和50个Xcfp标记在两个亲本以及抗、感池上进行多态性筛选。发现EST-STS标记BE398268、Xcfp标记Xcfp30以及两个新开发的EST-STS标记XWGGC5969 (BF484268)和XWGGC6119 (BE398279)具有多态性，并将Sb3定位在BE398268和XWGGC6119之间(图2b)。EST-STS标记XWGGC5969和XWGGC6119的多态性带均定位在3BS远端区0.78-1.00cM上（图3)，表明叶枯病抗性位点Sb3也位于该区(图2a)。![]()
图2 抗叶枯病基因Sb3的比较连锁图谱
3.利用粗山羊草序列对Sb3遗传图谱进行加密
EST标记BF484268和BE398279(图2c)同时定位在粗山羊草的3DS上，说明抗蠕孢叶枯病基因Sb3在粗山羊草3DS上的同源区间位于SNP标记BE398279和BF484268之间。用AT3D2320到AT3D2344之间和其两侧的SNP延伸序列BLAST获得中国春3B上对应序列，开发设计7对标记：WGGC5911、XWGGC3957、XWGGC6125、XWGGC6135、XWGGC6137、XWGGC5963和XWGGC43207，对116个F2单株进行基因分型，构建Sb3遗传连锁图谱。最终将蠕孢叶枯病抗性基因Sb3被定位在在XWGGC5911和XWGGC4320之间，遗传间隔为2.15cM，并与标记XWGGC3957共分离(图2b)。4.抗蠕孢叶枯病基因Sb3的物理和精细遗传定位
利用621-7-1和621-18-3的杂交组合，构建4320株的F2分离群体，并用XWGGC5911和XWGGC6119标记进行了基因分型。共鉴定出XWGGC5911和XWGGC6119标记间的572个F2重组体，并对其F3后代对蠕孢叶枯病的反应进行田间鉴定，以精细定位蠕孢叶枯病抗性基因Sb3。通过序列比对，抗蠕孢叶枯病基因Sb3位于中国春3B染色体9 Mb-11Mb之间范围内。利用中国春3B染色体上9Mb-11Mb的序列进行分子标记开发，对Sb3进行精细定位。最终将Sb3定位在XWGGC12798和 XWGGC12530之间的0.15cM遗传距离内，并与多态性标记XWGGC10235，XWGGC3957，XWGGC12022，XWGGC10210，XWGGC11618，XWGGC12282和XWGGC9893共分离（图3）。两侧标记XWGGC12798和XWGGC12530的物理间隔为602 kb，共注释到27个候选基因，其中有四个与抗性相关的基因，包括一个NB-ARC结构域基因（CS_GENE02），两个类受体激酶结构域基因（CS_GENE07和CS_GENE14）和一个SER/THR类受体激酶结构域（CS_GENE15）。![]()
图3 小麦抗蠕孢叶枯病基因Sb3在中国春上的物理图谱
