南京农大成功克隆小麦抗赤霉病关键基因

 

图：Fhb1导入显著提高小麦品种的赤霉病抗性(挂牌的标示单花接种赤霉菌后的穗子）

 

小麦赤霉病是由真菌镰刀菌引起的最具毁灭性的世界性小麦病害，堪称小麦“癌症”。小麦赤霉病的发生不仅导致严重的产量损失，还严重影响籽粒品质和食品安全，至今仍未得到有效解决。多年来，科学家一直在探索如何战胜小麦赤霉病的武器。

 

6月10日，《自然—遗传学》在线发表了南京农业大学教授马正强团队的研究论文。该文报道了小麦中一个极为重要的抗赤霉病基因Fhb1，为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机制奠定了重要基础。Fhb1基因的克隆也将大大提高小麦抗赤霉病育种效率，为我国和世界小麦生产和食品安全提供保障。

 

该研究以我国长江中下游的抗病优异小麦品种“望水白”和“苏麦3号”为研究材料，通过图位克隆的方式，找到了抵抗小麦“癌症”的关键基因Fhb1。研究发现，该基因编码一个注释为富含组氨酸的钙离子结合蛋白（His）。植物His同源基因的编码产物氨基端（N-端）序列和整个蛋白结构高度保守；在六倍体普通小麦中，His基因的Fhb1变异赋予了小麦赤霉病抗性。

 

马正强团队分析了643份普通小麦品种中Fhb1基因对应染色体区段的遗传变异，发现Fhb1基因很可能起源于我国长江中下游地区，是我国特有的优异小麦基因资源。该区域历来是赤霉病流行和暴发的区域，强大的选择压提供了抗赤霉病自然突变被保留下来的条件。Fhb1基因不仅可以提高小麦对赤霉病的抗性，在其他植物中利用该基因也有可能提高抗病能力。

 

Fhb1是小麦中目前已知的最重要抗赤霉病QTL，具有最强的抗扩展效应，还可降低籽粒中真菌毒素的积累。通过分子标记辅助选择的方法将Fhb1导入到来自江苏、山东、河南、四川等省的中感或高感赤霉病小麦品种中，抗赤霉病扩展能力的提高幅度能达到76%。