南京农业大学马正强团队发现小麦抗赤霉病关键作用位点

来源：iNature

主要由禾谷镰刀菌引起的镰刀菌赤霉病（FHB）是全球小麦生产面临的最严重的疾病之一。由于复杂的抗性机制和缺乏对该疾病免疫的种质，育种者已经尝试开发抗FHB的栽培种，尽管不是很成功。全球数以千计的种质资源调查，WSB和苏麦3号（S3;苏州地区农业科学研究所培育，与WSB位于同一地区）起源于两个具有强FHB抗性的种质，与谱系无关。数量性状基因座（QTL）作图显示，两个种质都在3BS染色体上携带一个主效QTL，赋予花序或穗内FHB扩散抗性。该S3 QTL命名为Fhb1。最近，提出编码具有凝集素结构域的嵌合凝集素和Fhb1区间中的成孔毒素样结构域（PFT）的基因是Fhb1赋予的FHB抗性的原因。

WSB 3BS QTL，Qfhs.njau-3B8，对小麦FHB抗性育种很有价值。其向易感品种的基因渗入可导致病害小穗数和病害的显着减少。为了克隆该QTL，我们使用530个重组自交系（RIL）敏感品种Nanda2419（ND2419）×WSB8和两个F2群体进行精细定位，共有10,986株来自Qfhs.njau-3B近等基因系的杂交。 （NILs）R-7及其轮回亲本绵阳99-323，R-43及其轮回亲本PH691，以及通过细菌人工染色体重叠群组装的物理作图。与敏感品系中国春，MN97448和Remus13一样，绵阳99-323在定义的360千碱基（kb）Qfhs.njau-3B间隔中与S3 / WSB的结构不同。基于这些序列变异开发的大多数标记是R-7显性或绵阳99-323显性和与R-7×绵阳99-323群体中的抗性表型共分离，可能是由于重组抑制。然而，随着来自R-43×PH691的F2群体，我们最终在重组类型的帮助下将Qfhs.njau-3B定界为23.8-kb区域，其用Xmag8937和Xmag9404鉴定。这个小间隔仅包含两个开放阅读框，编码注释为富含组氨酸的钙结合蛋白（His）和萜烯合酶样蛋白（TS）。

利用151个品种群体进行单倍型分析

为了比较Qfhs.njau-3B和S3 Fhb1，研究还使用类似的方法精确映射了这个S3 QTL，发现Fhb1位于几乎与Qfhs.njau-3B区间相同的区域。 WSB和S3 QTL间隔仅通过重复或内含子DNA序列中的三个单核苷酸多态性（SNP）彼此不同（补充说明）。 因此得出结论，WSB在Fhb1区间中具有与S3相同的FHB抗性等位基因。

与PH691序列相比，23.8-kb WSB序列具有两个插入/缺失（indel）变异和三个SNP。 SNP和indel 2不位于预测的基因内。 Indel 1是His的5'末端内的752碱基对（bp）缺失。 除了蛋白质编码基因外，研究还检查了这个序列片段中是否存在小RNA基因，发现只有21个小RNA读数映射到由镰刀菌感染的WSB和S3刺突组织产生的小RNA文库中的靶区域，这些都是 从TS的单态第二内含子转录而来。 因此，似乎WSB / S3 His等位基因（HisR）是唯一的Fhb1候选者。 用镰刀菌感染的WSB组织产生的RNA测序（RNA-Seq）数据进一步支持了这一点，其中只有HisR与大量读数相匹配，平均每百万个转录物中每百万个转录物平均读数为10.7个片段。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41588-019-0426-7