来自芸苔属植物(Brassica juncea)的抗Leptosphaeria maculans抗性的渗入到油菜(Brassica napus)中
《Plant Pathology Journal》:Introgression of Resistance Against Leptosphaeria maculans From Brassica juncea Into Brassica napus
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时间:2025年10月28日
来源:Plant Pathology Journal 2.4
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油麦草与西塔纳菜豆杂交后,通过BC5F2和BC5F3代筛选发现新型黑腿病抗源,但未检测到已知抗性基因Rlm3、Rlm5、Rlm6、Rlm7、Rlm9和LepR3。通过分子标记验证,该抗源不含上述已知基因,可能为新型抗性机制。
黑腿病是一种由真菌植物病原体 *Leptosphaeria maculans* 引起的重要病害,尤其对油菜(*Brassica napus*)的产量造成严重影响。该病原体在严重感染压力下可能导致油菜产量损失超过50%,甚至在某些情况下造成完全减产。因此,寻找和利用有效的抗病基因是当前油菜栽培和育种中的关键课题。尽管已有多种抗病基因被鉴定和利用,但随着病原体的不断进化,这些基因的抗性常常会被突破,导致育种成果失效。因此,研究新的抗病基因来源对于长期控制黑腿病至关重要。
*Brassica juncea*(油菜芥)作为与油菜(*B. napus*)有亲缘关系的物种,被认为可能含有对黑腿病具有抗性的基因。然而,以往尝试将 *B. juncea* 的抗病基因引入 *B. napus* 的过程中,常常面临基因稳定性不足的问题。这可能是由于基因组之间的不兼容性或遗传背景的差异所导致。因此,本研究旨在通过杂交和回交的方式,将 *B. juncea* UM3073 的抗病性导入 *B. napus* ‘Westar’,并评估其抗性表现。此外,通过表型分析和基因型鉴定,研究还试图确定这些抗性是否源自已知的抗病基因,或是否代表一种新的抗病机制。
研究中使用的材料包括 *B. juncea* UM3073(抗病亲本)和 *B. napus* ‘Westar’(感病亲本),它们的杂交后代 UMBJ16 通过多代回交得到了一个高级(BC5F2)回交分离群体。为了评估抗性,研究团队使用了多种 *L. maculans* 病原体菌株,包括 PG4-1-M、03–15-03 等,这些菌株分别携带不同的 *Avr* 基因。通过在子叶阶段进行接种和表型评估,研究团队发现 UMBJ16 的抗病性表现与 *B. juncea* UM3073 相似,但并未检测到已知的抗病基因,如 *Rlm2*、*Rlm4*、*Rlm6*、*Rlm7*、*Rlm9*、*LepR3* 和 *rjlm2*。这表明 UMBJ16 的抗病性可能来源于一种尚未被鉴定的抗病基因。
在表型分析方面,研究团队对多个世代进行了系统评估。F1 代的所有个体都表现出对 PG4-1-M 的抗性,但在后续的自交和回交世代中,抗性表现逐渐减弱,且不符合孟德尔遗传比例。这可能与基因传递过程中的基因漂移(linkage drag)或基因组重组有关。此外,对不同抗病基因的检测显示,UMBJ16 与已知抗病基因的关联性较低,说明其抗性可能不是由这些已知基因控制的。
在基因型分析中,使用 KASP 标记检测了 UMBJ16 与 *B. juncea* UM3073 和 *B. napus* ‘Westar’ 的基因型差异。结果显示,UMBJ16 并未携带 *Rlm2*、*Rlm4*、*Rlm6*、*Rlm7*、*Rlm9* 或 *LepR3* 基因。这一发现进一步支持了 UMBJ16 的抗性可能源于一种新的抗病机制。此外,UMBJ16 也未携带 *rjlm2* 基因,这表明其抗性并非由该基因提供。
研究团队还使用了 B-genome 特异性标记,如 sB2596 和 sJ7434,以评估 UMBJ16 是否携带 *B. carinata* 或 *B. juncea* 的抗病基因。然而,这些标记未能区分 UMBJ16 的抗性表现,表明它们可能与抗性无关。这一结果提示,UMBJ16 的抗性可能来源于 *B. juncea* 中未被鉴定的基因。
综上所述,本研究发现 *B. juncea* UM3073 与 *B. napus* ‘Westar’ 杂交后代 UMBJ16 对黑腿病表现出抗性,但其抗性并非由已知的抗病基因提供。这表明 *B. juncea* 可能是一个新的抗病基因来源,这些基因尚未被充分研究或鉴定。未来的研究应进一步探索这些抗性基因的分子基础,包括基因定位、功能分析和基因表达模式。此外,还需要通过分子标记辅助选择(MAS)等方法,将这些抗性基因稳定地导入 *B. napus*,以提高其抗病能力。同时,研究团队建议在育种过程中结合多种抗病基因,以增强抗病性并减少病原体对单一抗性基因的适应性进化压力。
研究结果对于油菜和芥菜的抗病育种具有重要意义。UMBJ16 作为新的抗病基因资源,可用于开发抗黑腿病的油菜品种,提高其在不同环境条件下的抗病能力。此外,UMBJ16 还可用于构建分子标记,以帮助识别潜在的抗病基因。这一研究为未来抗病育种提供了新的方向,有助于减少对化学防治的依赖,提高农业生产的可持续性。
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