一作解读 | TAG-一整套来源于八倍体小偃麦小偃7430的附加系的创制与鉴定

通过远缘杂交，将野生近缘种中的抗病基因导入到小麦中，是提升小麦抗病性状的重要手段。长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum, 2n = 10x = 70, E^eE^bE^xStSt或者JJJJ^sJ^s）是改良小麦的重要野生近缘种，但由于杂交结实率低、育种过程繁琐，常规应用于小麦育种较为困难。八倍体小偃麦为利用长穗偃麦草的抗病基因改良普通小麦搭建起一座“桥梁”，小偃7430就是其中之一。前期研究表明小偃7430高抗小麦秆锈病、条锈病及白粉病。然而，由于这些抗性基因的染色体定位不清，限制了小偃7430在小麦育种中的应用。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李振声研究组长期从事小麦-偃麦草远缘杂交及染色体工程育种研究。通过分子细胞遗传学分析，小偃7430包含22对小麦染色体和6对长穗偃麦草染色体。其中5对外源染色体来自St基因组，1对外源染色体来自E基因组。

利用小偃7430与普通小麦杂交、回交并连续自交，李振声研究组创制了一整套小麦-长穗偃麦草附加系(图1)。顺序GISH-FISH分析表明，WTA54、WTA30、WTA6、XY85、WTA4和WTA55分别携带1对小偃7430中的1-6号长穂偃麦草染色体 (图2)。

图1 小偃麦附加系及其回交亲本小偃81的整株及穗部表型

图2 小偃麦附加系的分子细胞遗传学分析

借助小麦660K SNP芯片计算各附加系中杂合SNP的染色体分布，结合细胞学分析，推测XY85、WTA30、WTA4、WTA6、WTA55和WTA54分别携带1St、3St、4E、5St、6St和7St染色体(图3)。通过SLAF-seq技术，以小偃7430为材料开发了45个长穂偃麦草特异分子标记，将其中27个标记定位于特定的外源染色体上(图4)，并获得了1个长穗偃麦草特异的FISH探针pThp7430-35。

图3 小偃麦附加系的SNP芯片分析

图4 小偃麦附加系中特异长穂偃麦草染色体标记的开发

经抗病性鉴定，附加系WTA55苗期对条锈菌CYR34表现近免疫(图5a)，成株期对混合条锈菌CYR32、CYR33和CYR34表型免疫(图5b)。利用长穂偃麦草已知抗条锈病基因YrTp1、YrTp2及Yr69的紧密连锁标记扩增WTA55，结合本研究中长穗偃麦草染色体特异标记的扩增结果，推断WTA55的抗性可能来源于一个新的基因，即长穗偃麦草第六同源群含有新的抗条锈病基因。WTA55为小麦抗病育种提供了新的种质资源。

图5 小偃麦附加系及其亲本的苗期(a)及成株期(b)抗条锈病鉴定

该论文于2022年8月2日在线发表于Theoretical and Applied Genetics，李振声组研究生贾宏伟为该文章的第一作者，郑琪副研究员为通讯作者，四川农业大学符书兰教授参与该项工作。该研究得到中国农业科学院张学勇研究员和山西农业大学畅志坚研究员的帮助！相关研究得到国家自然科学基金(31971875)和国家重点研发计划(2016YFD0102001)的资助。