小麦-华山新麦草衍生后代抗纹枯病新基因的发掘及分子标记开发

The wheat sharp eyespot disease caused by Rhizoctonia cerealis and Rhizoctonia solani is a major soilborne fungal pathogen that severely impairs yield and quality of wheat in the world. In recent years, damage of sharp eyespot disease has significantly increased in many wheat-grown regions of China. Therefore, wheat breeders and plant pahologists have given more and more attention on this disease. Use of host-plant resistance is considered to be the most practical and effective means for controlling the disease; however, resistance breeding has been hindered due to a lack of effective resistance genes to sharp eyespot in wheat. Therefore, identification of sharp eyespot resistance genes in wheat relatives and genetic studies have become essential. In recent years, one of the endemic wheat relative species in China, Psathyrostachys huashanica Keng, is highly resistant to sharp eyespot and proven to be a valuable source of resistance. We have gained some germplasm of resistance to sharp eyespot disease from wheat - huashanica ,and constructed genetic populations of BC1、F2-3. By using high-density SNP chip and RNA- Seq technology, this project will focus on the mapping of sharp eyespot disease resistance genes, identify 5-8 SNP markers of co-segregating or tightly linked with resistance genes，found 1-2 candidate genes,and create new disease-resistant intermediate materials. These studies will broaden the genetic bases of wheat, increase genetic diversity, and facilitate the map-based cloning of resistance gene and molecular design breeding.

小麦纹枯病是世界范围内影响小麦产量和品质的重要病害之一，近年在我国各小麦主产区发生面积和危害程度呈明显加重趋势，因普通小麦中抗源稀缺，有必要在小麦近缘种属挖掘新的抗源。近年对小麦-华山新麦草衍生后代纹枯病接种鉴定发现，部分材料高抗纹枯病，这为纹枯病研究和利用提供了珍贵的抗源。本研究拟在已获得小麦-华山新麦草抗纹枯病种质材料和构建的遗传群体基础上，利用90K SNP基因芯片扫描、SLAF-Seq、BSR-Seq等方法开发多态性分子标记，构建超饱和遗传图谱，对抗病基因进行定位，获得与抗病基因紧密连锁或共分离的SNP标记5-8个；结合RNA-Seq技术发现纹枯病抗性候选基因2-3个，对其中1-2个基因进行初步功能验证；建立高效的纹枯病分子标记辅助选择体系，创制纹枯病的抗病新种质和不同遗传背景的近等基因系，丰富小麦抗病种质资源，为纹枯病抗性基因克隆、分子设计育种奠定基础。

小麦纹枯病是世界范围内影响小麦产量和品质的重要病害之一，近年在我国各小麦主产区发生面积和危害程度呈明显加重趋势，因普通小麦中抗源稀缺，有必要在小麦近缘种属挖掘新的抗源。近年发现小麦-华山新麦草衍生后代部分材料高抗纹枯病，这为纹枯病研究和利用提供了珍贵的抗源。本研究在已获得小麦-华山新麦草抗纹枯病种质材料和构建的遗传群体基础上，利用SNP基因芯片扫描、SLAF-Seq等方法开发多态性分子标记，构建遗传图谱，对抗病基因进行定位，获得与抗病基因紧密连锁的SNP标记，发现纹枯病抗性候选基因，创制纹枯病的抗病新种质。. 通过课题组四年系统地研究，完成了项目主要目标任务，取得了一系列研究成果：对小麦-华山新麦草纹枯病抗病的衍生后代和构建抗病材料的遗传分离群体，通过基因芯片扫描、KASP标记开发和遗传图谱构建，在小麦2BL上定位到两个全新的抗病QTLs，明确了小麦纹枯病的抗性的遗传最优模型为2对主效基因+微效多基因模型，且两个主效基因之间存在加性效应，即2MG+A，将抗纹枯病基因定位在小麦3B和5B染色体的短臂上；利用转录组测序分析了小麦-华山新麦草抗纹枯病后代在纹枯病菌胁迫下基因的差异表达，通过生物信息学手段确定在感病材料及感病材料中差异表达的纹枯病抗性候选基因TaCHS和TaNAC，并对其进行分离、克隆和功能研究，沉默TaNAC植株的纹枯病抗病能力增强，TaCHS在小麦纹枯病抗性中起正调控作用，RNA-seq数据分析MIP家族的PIP及TIP成员参与小麦纹枯病的防御响应。初步建立了纹枯病分子标记辅助选择体系。持续利用杂交、自交、回交、辐射诱变等方法从小麦-华山新麦草后代材料中筛选和创制出高抗纹枯病的新种质15份，结合常规育种，选育小麦新品种4个，获得2项植物新品种权。. 该研究结果为纹枯病抗性基因克隆、分子设计育种奠定基础，对拓宽小麦遗传基础、丰富小麦抗病种质资源，促进小麦纹枯病抗病育种具有重要意义。. 发表核心论文16篇，其中SCI收录论文10篇，待发表5篇。培养博士研究生4名，硕士研究生9名。. 本项目直接费用总预算59.0万元，支出47.165363万元，各项支出基本与预算相符，剩余11.834637万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。.