课题基金 / 基金详情

小麦广谱抗白粉病基因Pm37的精细定位、克隆及标记辅助育种

批准号:
32072053
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
马朋涛
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:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马朋涛

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
白粉病是小麦生产上的主要病害之一,利用抗病性是防控小麦白粉病最经济、有效的措施。克隆小麦抗白粉病关键R基因对其抗病机制解析及合理育种利用具有重要意义。Pm37是源于提莫菲维小麦的一个广谱抗白粉病基因,对已鉴定的120个不同地区的小麦白粉病菌株均表现免疫。本项目拟依次利用普通杂交群体、抗病野生型与感病突变体的杂交群体,精细定位Pm37。进一步利用大样本独立突变体的外显子测序,分析精细定位区间内的共性突变,锁定Pm37的候选基因,进行基因沉默和转基因的功能验证,克隆Pm37,并分析Pm37在小麦族不同种属中的变异规律与进化特征。然后,开发Pm37的功能KASP标记,对本课题组已构建的大量Pm37的育种群体进行高效选育,系统评价Pm37的育种价值,建立高效、合理的分子育种体系。本项目的开展不但为广谱抗白粉病机制的解析奠定基础,也将促进小麦抗病分子育种的产业化进程,是我国小麦遗传改良发展的新方向。
英文摘要
Powdery mildew is the one of the main diseases in wheat production. Host resistance is the economical and effective means to control this disease. Cloning the key R gene conferring powdery mildew resistance is of great significance for resistant mechanism dissection and its rational breeding utilization. Pm37 is a broad-spectrum powdery mildew resistance gene derived from Triticum timopheevii, and is immune to all the 120 tested Bgt isolates from different regions of China. In this study, fine mapping of Pm37 will be carried out using populations of Pm37 donor × susceptible cultivars and Pm37 donor × the susceptible mutants in sequence. Combined with analysis of independent mutation in the fine mapping interval using exome sequencing on large samples of mutant, key candidate genes will be targeted and carried out functional validation to identify the Pm37 gene by gene silencing and stable transformation. Pm37 homologous genes in Triticeae will be further analyzed to uncover its variant and evolutionary pattern in different species. Then, functional KASP markers of Pm37 will be developed for efficiently screening the breeding populations and select new resistance breeding lines. And on this basis, we will systematically evaluate the breeding value of Pm37, and establish its efficient and rational molecular breeding system. Therefore, this study can not only lay the foundation of broad-spectrum resistance mechanism dissection but also accelerate the industrialization progress of the resistance gene, which is the new direction of our country’s wheat improvement in the future.
在我国,白粉病是影响小麦安全生产的重要病害,一般可造成10-15%的产量损失,严重时达50%以上。为防控白粉病,利用品种抗性是最经济、有效和环保的策略。在小麦抗白粉病育种中,丰富的抗病基因资源是基础。然而,在已挖掘的抗白粉病基因中,真正可以在育种上有效利用的却很少,已在育种上成功利用的少数抗病基因也在正面临着病原菌强大的选择压力,随时面临抗性丧失的风险,急需在育种上引入新的广谱抗病基因,并解析抗病机制,促进优秀抗病基因的合理利用。为此,本研究在前期多年的种质筛选和转育利用基础上,发现小麦抗白粉病基因Pm37具有广谱抗性,且育种配合力好,无明显的连锁累赘,是一个不可多得的优秀抗白粉病基因。为克隆Pm37,促进Pm37的高效、合理的育种利用,本研究利用图位克隆的策略,成功克隆了Pm37,发现Pm37编码一个典型的NLR抗病蛋白。进化分析发现,Pm37源于古老的一粒小麦,通过提莫菲维小麦做中间桥梁引入到了普通小麦中。同时,Pm37是已克隆的抗杆锈病基因的等位基因,但与Sr22相比,却产生了明显的功能分化,Pm37高抗白粉病而高感杆锈病,Sr22高抗杆锈病却高感白粉病,出白粉病抗性外,Pm37还进化了高水平的叶锈病抗性,是一个具有多种病害抗性优异变异。在已发掘的小麦抗病位点中,NLR基因的等位变异产生不同病害的抗性,且具有多抗能力,尚属首次发现,且Pm37目前尚未在育种中利用。因此,本研究无论从育种利用,还是从理论研究角度,均具有很高的价值。
栽培二粒小麦抗白粉病新基因Pm71的克隆与精准转育
  • 批准号:
    32572333
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    马朋涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金