野生一粒小麦抗条锈病基因YrZ15-1370鉴定

小麦条锈病是威胁小麦生产的重要真菌病害。野生一粒小麦(T. monococcum L. ssp. aegilopoides, 2n=2x=14, A^bA^b)是小麦条锈病抗性改良的重要资源。课题组前期将感病普通小麦Crocus与抗病野生一粒小麦G52杂交并连续自交，获得抗条锈病小麦-野生一粒小麦渗入系Z15-1370。细胞学鉴定表明Z15-1370具有普通小麦的42条染色体，且染色体配对正常。

条锈病抗性鉴定结果表明，Z15-1370苗期感病，成株期表现高抗。为定位Z15-1370携带的条锈病抗性基因，以Z15-1370为母本和感病普通小麦铭贤169杂交，构建F₁、F₂和F_2:3群体。遗传分析表明，Z15-1370的抗性由隐性单基因控制，暂定名为YrZ15-1370。对抗、感双亲以及抗、感混池进行转录组分析，在中国春参考基因组6AL的597Mb-606Mb区间获得116个SNP富集。其中的5个SNP被成功开发成KASP标记，且与抗病性状连锁。YrZ15-1370定位于分子标记KASP1370-3和KASP-1370-5之间的4.3cM遗传区间，对应中国春基因组的1.8Mb物理区间（601.5 Mb -603.3 Mb）。对Z15-1370进行55K芯片分析，在6A染色体上鉴定到5个潜在的G52供体片段(0-3.0Mb、6.0-24.0Mb、43.1-82.1Mb、405.2-434.0Mb、519.0-607.8Mb)。其中(519.0-607.8Mb)区段与YrZ15-1370的抗病区间(600.4-604.4Mb)重合(图1），5个连锁KASP标记在Z15-1370和G52中表现相同基因型，这些结果证明YrZ15-1370来源于野生一粒小麦。

图1. YrZ15-1370连锁图谱与G52供体片段分析

YrZ15-1370定位区间分别对应中国春和乌拉尔图小麦参考基因组6A染色体的601.5Mb-603.3Mb和557.4Mb-560.2Mb区段，分别注释有5个和4个激酶蛋白基因，并且这些基因之间有较好的共线性。比对这些基因在G52、Z15-1370和Crocus的部分序列，发现G52和Z15-1370中的TraesCS6A01G385000编码区序列一致，在Crocus中有6个SNP差异（图2），为潜在的候选基因。本研究开发的与YrZ15-1370连锁的标记可用于后续的分子标记辅助育种。

图2. TraesCS6A01G385000部分测序结果

该研究结果发表在Theoretical and Applied Genetics （http://link.springer.com/ article/10.1007/s00122-021-03866-3）。四川农业大学小麦研究所在读博士生张明虎为第一作者，刘登才教授团队的黄林副教授和张连全教授为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金面上项目（31671682, 31671689）的资助。