小偃6号高温持久抗条锈基因Yrxyh的精细定位

Wheat stripe rust, caused by Puccinia striiformis Westend. f. sp. tritici Eriks., is one of the most devastating diseases that plagues wheat production globally, especially in China. Six to seven nationwide stripe rust epidemics have been recorded in China since 1950, which resulted to large economic loss. Growing cultivars with high-temperature durable resistance genes is an effective approach to control the disease. Development of specialized molecular markers is essential for marker-assisted selection. It also sets the platform for further cloning the gene and studying the resistance mechanism. In our preliminary study, the high-temperature resistance gene in Xiaoyan 6 has been located on wheat chromosome 3BL. This research will construct the fine-mapping population by screening recombinant plants in 5000 F2 individual plants from the cross Mingxian 169/Xiaoyan 6. Using SSR, ISBP, DArT, SNP, EST and markers from wheat chromosome 3B physical map, and wheat-cereal crop comparative genomics and bioinformatics, a high-density map will be constructed. Chromosome walking will be employed to further narrow down the region if needed. Effective and reliable molecular markers will be developed for marker-assisted selection.

小麦条锈病是世界范围内小麦上最重要病害之一，在我国已发生6-7次大区域的流行，造成重大经济损失。利用高温持久抗病基因培育抗条锈病小麦品种是控制小麦条锈病的有效策略。开发专化性的分子标记，采用分子辅助选育是加速培育抗病品种的关键，也是克隆基因研究该类抗病机制的前提。本项目利用前期已经定位和作图的小偃6号中高温抗条锈基因Yrxyh的研究结果，筛选铭贤169/小偃6号杂交F2代5000个单株中的重组植株来构建精细作图群体，并采用ISSR、ISBP、DArT、SNP以及小麦染色体特异区域EST、小麦3B染色体物理图谱等标记，以及小麦-禾谷作物比较基因组学等生物信息学技术，构建小偃6号高温持久抗锈基因Yrxyh的精细高密度分子图谱。如有需要将采用染色体步移进一步逼近基因位点，开发可用于多个小麦遗传背景下的高温抗条锈基因的专化性分子标记。

小偃6号是以染色体工程技术导入长穗偃麦草基因育成的高产优质抗病小麦良种，自大面积种植以来，一直保持良好的田间抗锈性。本研究利用我国当前流行的条锈菌生理小种CYR32对小偃6号、铭贤169及其杂交后代进行苗期抗病性鉴定，其F2代群体抗感分离比符合3:1（χ2=0.07，P=0.93），分离后代F5:6家系抗感分离比符合1:2:1（χ2=0.32，P=0.85），表明小偃6号对CYR32的抗性是由一对显性基因控制，暂命名为Yrxyh。为了进一步发掘其抗性基因及紧密连锁的分子标记，本研究采用集群分离分析法（Bulked segregant analysis，BSA）结合660K SNP芯片分型技术开发KASP分子标记，并利用已公布的SSR分子标记进行检测，最终筛选出与Yrxyh紧密连锁的6个KASP标记和1个SSR标记，其侧翼分子标记为AX-108728380和AX-110952580，遗传距离分别为1.5和2.2 cM，将Yrxyh定位在3B染色体上。由系谱分析和已知抗条锈基因的分子标记鉴定推测，Yrxyh可能是一个新的抗条锈病基因。利用最紧密的两对标记对80份陕西省区试品种进行分子检测，结果表明供试品种均未能扩增到与小偃6号在两个侧翼分子标记处相同的单倍型且表现为抗病，推断这80份陕西省区试品种中可能不含有Yrxyh。本项目所鉴定的分子标记可以为抗病育种中合理利用该类高温抗条锈病基因提供理论依据和技术支持。