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小麦赤霉病(Fusarium head blight)由禾谷镰孢菌复合种引起,是小麦生产中的一种毁灭性病害。发掘抗病新基因并培育抗病品种是防控赤霉病最经济有效的策略。偃麦草(Elymus repens, StStStStHH)是小麦族披碱草属的多年生物种,具有抗病、耐逆等优良性状,是小麦遗传改良的宝贵资源。小麦-偃麦草部分双二倍体P1142-1-2(2n=8x=56, AABBDDStH),高抗小麦赤霉病,为小麦抗赤霉病育种提供了新的遗传资源。
近期,四川农业大学小麦研究所的研究团队完成的题为“Identification and transfer of resistance to Fusarium head blight from Elymus repens chromosome arm 7StL into wheat”的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年11期正式发表。
利用抗赤霉病的小麦-偃麦草部分双二倍体P1142-1-2与感赤霉病小麦品种川农16和川麦42先后进行杂交,通过基因组原位杂交(GISH)鉴定,获得了一个细胞遗传学稳定的小麦-偃麦草7D·St易位系K140-7。通过荧光原位杂交(FISH)、寡核苷酸FISH涂染(Oligo-FISH painting)、单拷贝基因FISH(Singlegene FISH)和小麦55K SNP芯片分析表明,K140-7是一个具有遗传补偿性的7DS·7StL易位系(图2)。
利用单花滴注法接种禾谷镰刀菌PH-1和四川省优势镰刀菌种混合菌株进行赤霉病抗性鉴定,发现小麦亲本Crocus、川农16和川麦42高感赤霉病,T7DS·7StL与亲本P1142-1-2高抗赤霉病。基于课题组测序组装的二倍体拟鹅观草St基因组序列,开发了21个7StL片段特异的SSR标记,构建了7StL的物理图谱。通过3个F2群体进行遗传效应分析,表明7StL片段与小麦赤霉病抗性连锁,显著降低了每穗病小穗百分比(PDS),且表现出剂量效应,因此,将该抗性位点暂命名为QFhb.Er-7StL(图3)。
为了进一步转移利用QFhb.Er-7StL,将T7DS·7StL与多个四川主栽小麦品种进行杂交,创制了三份产量性状和赤霉病抗性协同改良的育种中间材料(图6)。

图2 T7DS·7StL中外源St片段的部分同源关系和易位结构鉴定

图3 7StL赤霉病抗性的遗传效应分析

图6 7DS·7StL易位系的育种转移
综上,创制的小麦-偃麦草7DS·7StL易位系高抗小麦赤霉病,具有较高的育种应用潜力,开发的7StL特异分子标记可用于标记辅助选择育种。
四川农业大学小麦研究所康厚扬教授和吴丹丹副教授为本文共同通信作者,博士研究生王飞和已毕业硕士研究生赵鑫为本文的共同第一作者。
该研究得到国家自然科学基金项目(31971883和32200180)、国家农业科技重大专项(NK20220607)、中央引导地方科技发展专项项目(2023ZYD0088)、四川省科技厅项目(2021YFYZ0002,2022ZDZX0014和2023NSFSC199)和成都市科技局项目(2022-YF05-00449-SN)的资助。
点击链接查看全文:Fei Wang, Xin Zhao, Xianghai Yu, Wei Zhu, Lili Xu, Yiran Cheng, Yazhou Zhang, Yi Wang, Jian Zeng, Xing Fan, Lina Sha, Haiqin Zhang, Yonghong Zhou, Dandan Wu, Houyang Kang. 2025. Identification and transfer of resistance to Fusarium head blight from Elymus repens chromosome arm 7StL into wheat. Journal of Integrative Agriculture, 24(11): 4138-4152.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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