小麦新Ph基因研究取得进展

   操控Ph基因诱导小麦-外源部分同源染色体配对重组，形成高遗传补偿性的染色体易位，是利用近缘属种优良基因的重要方式。目前，仅有普通小麦中国春背景下的Ph1和Ph2基因被深入研究。其中，Ph1的缺失突变基因ph1b被广泛应用于诱导易位。研究表明，在小麦自然群体中可能存在促进部分同源染色体配对的天然Ph基因。其中，中国地方小麦品种开县罗汉麦（KL）和近缘属杂种F₁表现出较高水平的染色体配对水平，并得到较为详细的研究（Hao et al. 2011）。截至目前，其诱导远缘杂种F1配对染色体的组成以及诱导配对基因的遗传基础还不清楚。针对这两个问题，本研究进行了相应研究，获得以下结果：

      1. 荧光原位杂交分析表明，开县罗汉麦与秦岭黑麦（QL）杂种F1，超过90%减数分裂中期I配对发生在小麦部分同源染色体臂之间，其中A-D部分同源配对占主要类型（79.33%; 图1），与前人对ph1b的研究结果相似。同时，也发现低频率的小麦-黑麦配对，且参与配对的黑麦染色体与ph1b不同。

图1. KL/QL F1减数分裂中期I染色体配对情况

     2. 利用开县罗汉麦分别与普通小麦中国春（CS）和人工合成小麦Syn-SAU-5杂交，杂种F₁再用秦岭黑麦杂交形成基因组组成为ABDR的多单倍体分离群体（图2A）。对两个分离群体的每个单株的染色体配对水平进行统计获得表型数据。利用小麦660K和15K SNP芯片、DArT和SSR标记对两个群体分型并构建遗传图谱。两个群体QTL分析均只在3AL检测到一个QTL，且位置相邻，将其合并命名为QPh.sicau-3A，对应的中国春参考基因组（v1.0）物理位置为696-725 Mb区间（图2B）。

     3. 与KL/Syn-SAU-5//QL群体中QTL连锁的SNP标记被转化为KASP标记。这些标记在KL/CS//QL和KL/川麦32//QL群体中与染色体配对水平同样连锁，证明QPh.sicau-3A的真实性（图2C）。同时表明，这些KASP标记可用于对QPh.sicau-3A的追踪。

参考文章

Chaolan Fan, Jiangtao Luo, Shujie Zhang, et al. 2019 Genetic mapping of a major QTL promoting homoeologous chromosome pairing in a wheat landrace. Theoretical and Applied Genetics.

Ming Hao, Jiangtao Luo, Min Yang, et al. 2011Comparison of homoeologous chromosome pairing between hybrids of wheat genotypes Chinese Spring ph1bandKaixian-luohanmai with rye. Genome 54:959-964.