高分辨率遗传和物理图谱揭示花生抗番茄斑萎病毒（TSWV）的位点 PSWDR-1 位于 A01 染色体重组冷区

为定位抗番茄斑萎病毒（TSWV）的数量性状位点（QTL）并鉴定候选基因，研究人员利用 352 个重组自交系（RIL）和花生 SNP 阵列进行研究，成功定位 PSWDR-1 位点，为培育抗 TSWV 花生品种奠定基础。

　　花生，作为全球重要的农作物，在农业经济中占据着举足轻重的地位。然而，它却长期遭受着各种生物和非生物胁迫的威胁，其中番茄斑萎病毒（TSWV）带来的危害不容小觑。TSWV 主要通过蓟马传播，每年给美国花生产业造成约 1230 万美元的损失，严重影响花生的产量和质量。

为了应对这一严峻挑战，科学家们一直致力于寻找有效的解决办法。化学农药虽能在一定程度上控制蓟马，减少 TSWV 的传播，但高昂的成本和对环境的潜在危害，让它并非长久之计。培育抗 TSWV 的花生品种成为了更具前景的策略。此前，已有研究利用部分 “S” 重组自交系（RIL）群体，定位到与抗 TSWV 相关的数量性状位点（QTL），但这些研究存在局限性，如使用的群体规模较小、分子标记类型和来源有限，导致 QTL 定位不够精确。

为了更深入地探究花生抗 TSWV 的遗传机制，来自美国佐治亚大学、美国农业部农业研究服务局等多个机构的研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上，为花生抗 TSWV 育种提供了新的方向。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：

1. 构建遗传图谱：利用包含 352 个 RIL 的 “S” 群体，该群体由易感 TSWV 的 SunOleic 97R 和高抗 TSWV 的 NC94022 杂交获得。使用花生 SNP 阵列版本 1（58K ‘Axiom_Arachis_v1’）和版本 2（‘Axiom_Arachis’ 48K）对群体进行基因分型，构建高密度遗传连锁图谱。
2. QTL 分析：结合多年的田间表型数据，通过复合区间作图法进行 QTL 分析，确定与抗 TSWV 相关的 QTL。
3. 物理定位与候选基因预测：将 SNP 标记序列与 Tifrunner 参考基因组比对，确定标记物理位置，进行遗传和物理图谱的整合分析，预测候选基因。

下面让我们详细看看他们的研究结果：

1. 表型变异：研究人员对花生 TSWV 病害严重程度进行了长达五年（2010 - 2011 年、2013 年、2019 - 2020 年）的田间评估。结果显示，两个亲本在抗性上差异显著，NC94022 平均病害评分为 1.3，SunOleic 97R 为 4.3。RIL 群体在多年间表现出显著的表型变异，病害严重程度评分呈连续正态分布。
2. 连锁图谱构建和 QTL 分析：使用‘Axiom_Arachis-v2’ SNP 阵列对亲本和 RIL 群体进行基因分型，获得 5706 个多态性 SNP。构建的高分辨率连锁图谱包含 3141 个 SNP，覆盖长度 3051.8 cM，染色体 A01 标记密度最高。通过 QTL 分析，鉴定出 4 个与抗 TSWV 相关的 QTL，其中位于 A01 染色体的 qTSWVA01.1 最为关键，能解释 43.69% 的表型变异，且在五年数据中均稳定检测到。使用‘Axiom_Arachis-v1’ SNP 阵列对部分 RIL 进行基因分型，构建的连锁图谱包含 1012 个标记，鉴定出 2 个位于 A01 染色体的 QTL，其中 qTSWV1 可解释 41.43% 的表型变异。
3. TSWV 抗性位点定位：整合两种 SNP 阵列的结果，发现两个主要 QTL 存在重叠区域，命名为 PSWDR-1，位于 A01 染色体 12.04 - 12.53 Mb 区间。进一步研究发现，PSWDR-1 所在区域为 1.3 Mb 的重组 “冷区”（11.325 - 12.646 Mb），在 352 个 RIL 中仅检测到 RIL-S1 和 RIL-S17 两个重组事件，且二者表型相反。对这两个重组体测序确认了该冷区，仅检测到 5 个 SNP。
4. 候选基因鉴定：在 PSWDR-1 的 489 - kb 候选区域内，研究人员发现了 42 个基因。结合转录组数据，排除 17 个在叶、侧茎、主茎和幼苗中无表达的基因，最终确定 25 个潜在候选基因。其中，NBS-LRR 基因（Arahy.1PK53M）、谷氨酸受体（Arahy.RI1BYW）和 MLO - 样蛋白 8 基因（Arahy.FX71XI）是最有希望的抗 TSWV 候选基因。

在研究结论与讨论部分，研究人员成功定位了花生抗 TSWV 的位点 PSWDR-1，为后续功能研究和培育抗 TSWV 花生品种提供了重要基础。研究还表明，SNP 阵列在构建遗传图谱和鉴定 QTL 方面具有高效性和可靠性，较大的群体规模、高密度的 SNP 阵列和多年的表型数据有助于提高 QTL 定位的精度和可靠性。候选基因中的 NBS-LRR 基因、谷氨酸受体基因和 MLO - 样蛋白基因在植物免疫反应、防御信号传导等过程中可能发挥重要作用，但具体功能还需进一步研究验证。此外，PSWDR-1 位于重组冷区，这一区域对遗传研究和育种具有重要意义，有利于保持有利等位基因组合，提高植物适应性。

这项研究为花生抗 TSWV 育种开辟了新的道路，后续研究可围绕候选基因功能验证展开，有望培育出更具抗性的花生品种，保障花生产业的可持续发展。