Science项目文章|小麦抗赤霉病基因Fhb7的水平转移及功能研究

2020-04-10    编辑:诺禾致源


今日凌晨(2020年4月10号),山东农业大学于Science(《科学》)在线发表了小麦抗赤霉病的最新研究成果:“Horizontal gene transfer of Fhb7 from fungus underlies Fusarium head blight resistance in wheat”,诺禾致源在基因组组装、基因结构注释及基因组进化分析方面提供了专业支持。



赤霉病(FHB)是一种由禾谷镰刀菌引起的小麦重大真菌流行病害,每年都给全球小麦生产带来严重的损失,同时受侵染的小麦籽粒中会含有真菌毒素,影响食品安全和人畜健康。长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)因具有抗逆、生长势强、对赤霉病抗性高效稳定等特点,已广泛的应用到小麦远缘杂交育种研究中。Fhb7 是长穗偃麦草中抗 FHB 的主效基因。但长期以来因为缺乏长穗偃麦草 E 基因组参考序列,阻碍了 Fhb7 及 E 基因组其他抗性基因标记克隆和开发的进展。经过前期研究筛选,发现仅有少数 QTL 被证明对 FHB 抗性具有影响,其中从中国小麦品种克隆出的 Fhb1 是世界范围内唯一应用于小麦育种的抗病基因,但其分子机理和抗性机制仍不明确。


该研究对二倍体长穗偃麦草进行基因组组装,成功克隆出了抗小麦赤霉病基因-Fhb7Fhb7 编码一种谷胱甘肽转移酶(GST),通过脱环氧化作用去除禾谷镰刀菌侵染产生的毒素,从而赋予长穗偃麦草对赤霉病的抗性。研究还指出偃麦草中的 Fhb7 基因来源于内生真菌Epichloë 属和长穗偃麦草之间的水平基因转移(HGT)。此外,Fhb7 基因导入不同小麦栽培品种中均能显著提高其对赤霉病和茎基腐病的抗性,并且不会造成产量损失,为小麦抗赤霉病育种提供了一种解决方案。



 

长穗偃麦草基因组进化及 Fhb7 的克隆