小麦抗条锈病基因YrJ22的精细定位和候选基因发掘

Stripe rust is a devastating wheat disease in China; fine mapping and candidate gene mining of resistance genes are of great importance in molecular marker-assisted selection and gene cloning. Previously, we found that the stripe rust resistance to CYR32 in Jimai 22 was conferred by a single dominant gene YrJ22. It was located at the distal of chromosome 2AL, flanked by a SSR marker Xwmc658 and a SNP marker IWA1348 within a genetic distance of 8.3 cM. The objectives of this project are to: 1) finely map YrJ22 using a BSR-Seq approach, in combination with wheat genomic sequence information, to identify the co-segregating or tightly linked molecular markers (<0.05 cM), and 2) detect the candidate genes by mutant flow sorted chromosome (MutChromSeq) method. The candidate genes and molecular markers identified in this project will facilitate the improvement of stripe rust resistance in wheat breeding and cloning of YrJ22.

小麦条锈病是影响我国小麦生产的重要病害，抗病基因精细定位和候选基因发掘是分子标记辅助育种和基因克隆的基础。项目申请人前期研究表明，济麦22对条中32号小种（CYR32）的抗性由一个主效抗病基因YrJ22控制；该基因位于小麦2A染色体长臂末端，居于SSR标记Xwmc658和SNP标记IWA1348之间的8.3 cM染色体区域，是一个新的抗条锈基因。在此基础上，本项目拟应用转录组测序技术，并结合小麦基因组序列信息，对YrJ22进行精细定位，发掘抗病基因紧密连锁（<0.05 cM）或共分离的分子标记，为小麦抗条锈病育种提供实用标记；同时，利用EMS突变体和MutChromSeq技术筛选候选基因，为该基因的克隆奠定基础。

小麦条锈病是一种威胁全球小麦安全生产的真菌性病害。抗病品种的使用是最经济有效和环保的防控办法。申请人前期在济麦22中挖掘到的一个主效抗性基因YrJ22，它位于2AL染色体的顶端位置，对专化小种CYR32呈高抗至免疫反应，是一个新基因。在本研究中，对抗病亲本济麦22和感病亲本AvocetS构建的15株F1单株，2273株F2株系进行苗期抗性鉴定；利用BSR-Seq技术对从F2中筛选的抗感池进行测序分析，将感病基因定锁定在2AL上一个12.09Mb的区段。对济麦22及其1022个M3突变体家系抗性进行鉴定和筛选，并将感病单株用于MutMap分析。通过BSR-Seq和MutMap筛选出的差异SNP位点并转化为CAPS标记，同时对区段内的R基因分析开发了3个新的STS标记。利用新开发的8个标记和前人使用的3个SSR标记，将YrJ22定位在一个2.2cM的区间内，侧翼标记分别为H731/H729和H804,在中国春上对应一个3.7Mb片段，为克隆该基因奠定基础。这些连锁基因可用于济麦22的后代选择中的分子标记辅助选择。