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中国科学家在小麦抗赤霉病研究方面取得重要进展

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在国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项“小麦等作物功能基因组研究与应用”(项目编号:2016YFD0101000)等项目资助下,南京农业大学马正强教授团队在小麦抗赤霉病研究方面取得重要进展。相关成果以“Mutation of a histidine-rich calcium-binding protein gene in wheat confers resistance to Fusarium head blight”为题,于2019年6月10日在国际权威杂志Nature Genetics上在线发表(https://dx.doi.org/10.1038/s41588-019-0426-7)。该研究的部分成果已获得中国和美国授权发明专利。

马正强教授团队以我国江苏高抗赤霉病品种“望水白”和“苏麦3号”为研究材料,图位克隆了小麦中最重要的抗赤霉病基因Fhb1。该基因编码一个注释为富含组氨酸的钙离子结合蛋白(Histidine-rich calcium-binding protein,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,且六倍体普通小麦中His基因的Fhb1变异赋予了小麦赤霉病抗性。该团队分析了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爆发的区域,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-其它植物中利用该基因也有可能提高抗病能力。该研究为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机制奠定了重要基础。

小麦赤霉病是由真菌镰刀菌引起的世界性小麦病害,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。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%。Fhb1基因的克隆将大大提高小麦抗赤霉病育种的效率,为我国和世界小麦生产和食品安全提供保障。

责编:莫问(中华粮网)

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