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《Molecular Plant》发表了小麦遗传与种质创新团队“Pm21 from Haynaldia villosa encodes a CC-NBS-LRR that confers powdery mildew resistance in wheat”

发布人: 发布日期:2018-03-22 浏览次数:

2018年3月20日,植物学领域的主要国际学术期刊《Molecular Plant》(2016年影响因子8.827)在线发表了我校小麦遗传与种质创新团队的最新研究成果,论文题目为《Pm21 from Haynaldia villosa encodes a CC-NBS-LRR that confers powdery mildew resistance in wheat》,该团队邢莉萍副教授、胡平博士和刘佳倩博士为该论文共同第一作者,邢莉萍副教授和曹爱忠教授为共同通讯作者,陈佩度教授、王秀娥教授、王海燕副教授、张瑞奇副教授、吴玉峰教授作为共同作者也参与了该项研究。该研究得到了国家转基因重大专项、国家自然科学基金和国家留学基金委等的资助。


小麦是世界上最重要的粮食作物,其种植总面积、总产量及总贸易额均居粮食作物之首。小麦白粉病是中国小麦的三大病害之一。上世纪70年代,南京农业大学细胞遗传研究所发现簇毛麦携带广谱抗白粉病基因,他们通过染色体工程创制了小麦-簇毛麦抗白粉病附加系、代换系并进一步创造了整臂易位系T6VS·6AL,将来自簇毛麦的广谱抗白粉病基因Pm21定位到6V染色体短臂。小麦-簇毛麦易位系T6VS·6AL被国内育种家广泛用作育种亲本,审定了30余个携带Pm21的小麦新品种,遍布西北、西南、黄淮和长江中下游麦区,在小麦白粉病防治上发挥了巨大作用。T6VS·6AL成为继T1RS·1BL后全球最有影响的第二个携带外源种质的整臂易位系,Pm21基因目前已经成为中国小麦白粉病抗性育种利用的重要抗源。

该团队从1998年开始先后在国家自然科学基金重大项目和863重点项目的支持下开展Pm21的克隆研究。但是由于外源染色体在导入小麦遗传背景后与小麦染色体之间不能正常配对和交换重组,Pm21基因在精细定位和克隆过程中遇到了很大的困难。他们又进一步创造了携带抗白粉病的小片段易位系和缺失系,将Pm21基因定位到6V短臂的更小区段。该团队曾克隆了Pm21区域的Stpk-V基因,抗谱研究发现该基因的转基因系对测试的24个白粉菌生理小种中的23个具有抗性,沉默该基因使T6VS·6AL的抗性部分但非完全丧失,猜测Pm21位点还有其他重要基因调控广谱抗性。近年来,该团队与英国The Sainsbury Laboratory和捷克Institute of Experimental Botany的科学家合作,创新外源抗病基因克隆策略,将染色体工程极小片段渐渗系创制、突变体分析(Mutagenesis)、抗病基因富集和第三代测序(RenSeq-PacBio)、易位染色体分拣测序、Chicago long-range linkage assembly、基因沉默、瞬间表达与稳定转化等技术相结合,成功克隆出抗白粉病Pm21位点编码CC-NBS-LRR的NLR1-V基因。论文解析了其所在外源染色体区间的序列特征,基因克隆技术还可以为其他外源基因的克隆提供借鉴。该基因的克隆鉴定为小麦抗白粉病研究提供了更坚实的基础。Pm21基因介导的广谱抗性分子机制研究和利用新的基因工程手段培育抗病小麦品种(系)将是后续研究重点。