综述:大豆锈病抗性研究进展:基因叠加策略、机制与创新

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Physiological and Molecular Plant Pathology 2.8

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  这篇综述系统阐述了通过基因叠加(gene pyramiding)策略培育抗亚洲大豆锈病(ASR)品种的研究进展,重点分析了Rpp1-Rpp7等抗性基因的分子机制,探讨了标记辅助选择(MAS)、基因组编辑(CRISPR/Cas)等技术的应用,为开发广谱持久抗病品种提供了理论依据。

  

分子基础与农业威胁
亚洲大豆锈病(ASR)由真菌Phakopsora pachyrhizi引起,可导致80%以上产量损失。该病原体通过风传孢子快速扩散,其高遗传变异性使单基因抗性品种易失效。目前已鉴定Rpp1-Rpp7等8个抗性基因,分布于大豆5条染色体上,通过基因对基因(gene-for-gene)模式识别病原体效应蛋白。

基因叠加策略
将多个Rpp基因整合到单一品种中,可显著提升抗性谱和持久性。例如,Rpp1+Rpp3叠加品系对巴西流行小种的抗性效率达92%,而单基因品系仅30-60%。传统回交育种需6-8代,而标记辅助选择(MAS)可缩短至3-4代。

技术创新
基因组选择(GS)通过预测模型加速抗性基因筛选,准确率达0.73-0.89。CRISPR/Cas9技术实现Rpp4基因座精准编辑,使感病品种获得抗性。高通量SNP分型技术可同时追踪5个Rpp基因,效率提升20倍。

田间验证
在巴西,Rpp2+Rpp4+Rpp6叠加品种连续5年保持85%以上防效,而单基因品种3年内失效。印度研究发现,三基因叠加品系可区分病原体小种内变异,比传统鉴别品种精确度提高40%。

挑战与展望
基因互作(如Rpp1对Rpp5的显性抑制)和连锁累赘仍是主要瓶颈。新兴的模块化载体系统可同步转移4个Rpp基因,转化周期缩短至8个月。未来需建立全球病原体监测网络,指导抗性基因合理布局。

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