南京农大成功克隆小麦抗赤霉病关键基因
2019-06-14
(点击数:178 )(来源:科学网 www.sciencenet.cn )

         图:Fhb1导入显著提高小麦品种的赤霉病抗性(挂牌的标示单花接种赤霉菌后的穗子)
 
  
 
    小麦赤霉病是由真菌镰刀菌引起的最具毁灭性的世界性小麦病害,堪称小麦“癌症”。小麦赤霉病的发生不仅导致严重的产量损失,还严重影响籽粒品质和食品安全,至今仍未得到有效解决。多年来,科学家一直在探索如何战胜小麦赤霉病的武器。
 
  
 
    6月10日,《自然—遗传学》在线发表了南京农业大学教授马正强团队的研究论文。该文报道了小麦中一个极为重要的抗赤霉病基因Fhb1,为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机制奠定了重要基础。Fhb1基因的克隆也将大大提高小麦抗赤霉病育种效率,为我国和世界小麦生产和食品安全提供保障。
 
  
 
    该研究以我国长江中下游的抗病优异小麦品种“望水白”和“苏麦3号”为研究材料,通过图位克隆的方式,找到了抵抗小麦“癌症”的关键基因Fhb1。研究发现,该基因编码一个注释为富含组氨酸的钙离子结合蛋白(His)。植物His同源基因的编码产物氨基端(N-端)序列和整个蛋白结构高度保守;在六倍体普通小麦中,His基因的Fhb1变异赋予了小麦赤霉病抗性。
 
  
 
    马正强团队分析了643份普通小麦品种中Fhb1基因对应染色体区段的遗传变异,发现Fhb1基因很可能起源于我国长江中下游地区,是我国特有的优异小麦基因资源。该区域历来是赤霉病流行和暴发的区域,强大的选择压提供了抗赤霉病自然突变被保留下来的条件。Fhb1基因不仅可以提高小麦对赤霉病的抗性,在其他植物中利用该基因也有可能提高抗病能力。
 
  
 
    Fhb1是小麦中目前已知的最重要抗赤霉病QTL,具有最强的抗扩展效应,还可降低籽粒中真菌毒素的积累。通过分子标记辅助选择的方法将Fhb1导入到来自江苏、山东、河南、四川等省的中感或高感赤霉病小麦品种中,抗赤霉病扩展能力的提高幅度能达到76%。
 
  
 
    相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0426-7

 

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