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TAG | 基于BSE-seq和BSR-seq技术对抗条锈病基因YrBDT的精细定位

admin 67 109

小麦条锈病是由小麦条锈病(Pst)引起的一种严重威胁小麦生产的病害。中国是世界上最大的条锈病流行地区,每年有超过2000万公顷的小麦受到条锈病的影响。目前使用抗病品种是减少产量损失的首选经济方法。

近日,TheoreticalandAppliedGenetic在线发表了题为“IdentificationofstriperustresistancegeneYrBDTinChineselandracewheatBaidatouusingBSE‑seqandBSR‑seq“的文章,文章对白大头小麦抗条锈病基因YrBDT进行精细定位和候选基因分析,开发与YrBDT密切相关的分子标记,为白大头ASR基因克隆和分子育种奠定基础。

1.白大头苗期抗性鉴定

在苗期和成株期用Pst菌种CYR31接种白大头,白大头均表现抗性。接种白大头×辉县红杂交后代F1、F2和F2:3群体,F1表现全抗,接种苗期7,517个F2群体抗:感=3:1,成株期2476个F2群体抗:感=3:1,F2:3群体纯抗:分离:纯感=1:2:1,表明其为单基因控制,暂时命名为YrBDT(图1)。

图1白大头和辉县红对条锈菌反应

2.YrBDT精细定位

通过BSE-seq分析,发现17837个多态性SNPs,多态性SNPs/InDels在全基因组中的分布呈现出一个显著的单峰,集中在6D染色体短臂上5.4Mb的间隔内。用亲本SNP过滤后,BSE-seq显示出61个高可靠的多态性SNP,48个位于染色体臂6DS上0.49-5.56-Mb基因组区,13个位于染色体1D、3D和6B上。

图2小麦基因组多态性SNPs在抗(R)和感(S)群体间的分布

4.51和4.66MbSNP的920bp和650bp侧翼序列分别存在178bp和22bp的InDels,将其转化为STS标记—STS1和STS2,这两个标记分别在4.32和3.85cM的遗传距离上与YrBDT连锁。通过与中国春基因组序列比对,发现白大头和辉县红的其他SNPs,设计标记CAPS1、CAPS2和KASP75,STS3,最终将YrBDT定位到STS2和STS3之间5.48cM的遗传区间,跨越染色体臂6DS上943.6kb(4,658,322-5,601,880bp)的基因组区域。区间内定位到25个高置信度的注释基因,其中有5个与抗病相关。

图3YrBDT连锁图谱

3.候选基因分析

5个与抗病相关基因都编码TIR-NBS-LRR蛋白。BSR-seq分析显示,与R-pool相比,S-pool中有3642个基因表达下调,感染CYR31后,在9436kb靶区,只有TraesCS6D03G0027300基因在R-pool中的表达明显高于S-pool。

利用TraesCS6D03G0027300的2567和2569bp多态性SNP设计的标记CAPS3基因分型表明,该标记与抗性等位基因共分离。TraesCS6D03G0027300首先在12hpi处表达,随后在白大头的1-12dpi处表达量增加,除5dpi处外,表达量远高于辉县红(图4)。故认为TraesCS6D03G0027300是YrBDT的候选基因。

图4不同时间下TraesCS6D03G0027300在白大头和辉县红中的相对表达量

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