小麦成株期抗叶锈病新基因Lr16G216的精细定位和候选基因克隆
批准号:
32101737
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
赵仁慧
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵仁慧
中文摘要
小麦叶锈病是危害小麦生产的重要病害之一,挖掘和鉴定抗病基因是培育抗病品种的关键。前期以成株抗叶锈病亲本‘扬16G216’和感叶锈病亲本‘扬16M6393’杂交并构建了RIL群体,基于“55K SNP芯片-BSA”策略,在6B染色体长臂末端(712.3~714.6 Mb)定位到一个新的小麦成株期抗叶锈病主效基因Lr16G216。本研究拟通过构建次级F2大规模群体,利用660K SNP芯片、外显子捕获及‘中国春’参考基因组序列,开发靶区间多态性标记,构建高密度连锁图谱,实现对Lr16G216的精细物理定位,挖掘候选基因;通过EMS诱变创制感病突变体,对目标区域进行捕获测序,通过与野生型基因序列比对和筛选高频SNP基因座,推定候选基因;利用VIGS基因沉默、CRISPR基因敲除及转基因技术进一步验证候选基因功能。本项目成果将为小麦抗叶锈病品种选育提供重要基因资源、实用标记和优异种质。
英文摘要
Wheat leaf rust is one of the most devastating diseases of wheat. Discovery and identification of new resistance genes is essential to develop disease-resistant cultivars. In the previous studies, a recombinant inbred line (RIL) population from the cross between ‘Yang16G216’ conferring adult plant resistance (APR) to leaf rust and susceptible cultivar ‘Yang16M6393’ was constructed. A new major APR gene, Lr16G216, was then mapped to a distal interval (712.3 ~ 714.6 Mb) on chromosome 6BL, based on the "55K SNP array-BSA" strategy. In the present project, a large secondary F2 population will be constructed, and the 660K SNP array, exome capture sequencing, and Chinese Spring reference genome sequence will be used to develop molecular markers spanning the target interval. A high-density linkage map covering Lr16G216 will be constructed to finely map Lr16G216 and predict candidate genes. Mutagenesis via EMS will be conducted to create susceptible mutants. Putative candidates will be confirmed by screening of high frequency SNP gene loci based on sequence alignments. Virus induced gene silencing (VIGS), gene knockout by CRISPR/Cas9, and transgenic technologies will be carried out to verify the function of candidate genes. Results of this project will provide an efficient leaf rust resistance gene, breeder-friendly molecular markers, and elite germplasm to wheat resistance breeding.
小麦叶锈病是危害小麦生产的重要病害之一。挖掘和鉴定抗病基因是培育抗病品种的关键。前期在聚合育种实践中,我们获得1个高抗叶锈病小麦新品系扬16G216,研究表明其叶锈病抗性由1个主效基因LrYang16G216控制,定位于6BL染色体上。本项目中,基于不同生育期的接种鉴定发现扬16G216的叶锈病抗性随着发育进程逐渐增强,拔节期后表现高抗,属于生育期依赖型抗性。利用基于高通量SNP芯片的遗传连锁分析,整合“扬16G216/扬16M6393”和“扬16G216/扬麦29”2个重组自交系群体的表型结果,将LrYang16G216基因缩小至1.6Mb的物理区间,对应于6B染色体长臂末端712.34-713.94Mb的物理区间。基于目标基因侧翼SNP序列信息,成功开发了2个实用型分子标记KASP-AX-109403980和KASP-AX-95083494,已用于抗叶锈病基因LrYang16G216的分子标记辅助选择育种。本研究构建了大规模次级群体,利用660K SNP芯片和外显子捕获测序开发了靶区间高密度分子标记,对LrYang16G216基因进行精细定位,发现目标区间存在重组抑制,难以通过遗传重组的方式进一步缩小目标区间。本项目又利用EMS诱变筛选获得了9个感叶锈病突变体,基于HiFi三代测序技术获得了野生型的全基因组序列,通过对突变体转录组二代测序比对野生型基因组序列信息,发现目标区间内1个NLR基因在所有变体中均发生了点突变或提前终止,将其锁定为关键候选基因。通过转基因功能验证证实该基因即为LrYang16G216基因。上述研究成果为小麦抗叶锈病品种选育提供了重要基因资源、实用标记和优异种质。
小麦生育期依赖的抗叶锈病新基因LrYang16G216的抗病机制解析及育种利用
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批准号:32472102
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:赵仁慧
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依托单位:
国内基金
海外基金