小麦抗纹枯病新位点Qse.hnau-5AS的定位及其候选基因鉴定

　　

摘要：

由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)引起的小麦纹枯病是我国小麦生产上极具破坏性的土传性病害，严重影响小麦高产和稳产。选育和种植抗病品种是防治该病害最为经济有效和绿色环保的途径之一，而纹枯病抗性基因挖掘是培育抗性品种的重要基础。本研究收集了349份黄淮麦区小麦种质并将其种植于河南农业大学小麦分子育种创新团队人工气候室进行纹枯病表型鉴定，利用小麦660K SNP芯片对其进行基因型分析，采用混合线性模型的方法对其进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)，在小麦5A染色体短臂上挖掘到1个新的抗小麦纹枯病QTL位点，命名为Qse.hnau-5AS，其中15个显著性SNP集中在960.6 kb区段内。根据中国春高质量基因组信息，Qse.hnau-5AS区段内共包含13个高可信度(high-confidence, HC)注释基因。结合病原菌诱导和组织特异性表达分析，推测其中1个编码刺猬互作蛋白类似蛋白基因(TaHIPL)和1个编码质膜ATP酶基因(TaHA)可能参与调控小麦纹枯病抗性。利用病毒介导基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术对上述2个抗纹枯病候选基因进行功能验证。接种病毒14 d后，qRT-PCR结果显示，VIGS沉默植株中TaHIPL和TaHA基因表达水平均显著下调，表明2个基因均被有效沉默。表型鉴定发现，与对照相比，VIGS沉默植株的病情指数(disease index, DI)较对照显著或极显著增加，植株更感纹枯病。综上所述，TaHIPL和TaHA很可能是Qse.hnau-5AS的候选基因且可正调控小麦纹枯病抗性。本研究为小麦抗纹枯病分子机制的解析及抗病育种提供了新的基因和材料资源。