成功克隆小麥抗赤霉病關(guān)鍵基因

何瑞鋒

小麥赤霉病是由真菌鐮刀菌引起的最具毀滅性的世界性小麥病害，堪稱小麥“癌癥”。小麥赤霉病的發(fā)生不僅導(dǎo)致嚴(yán)重的產(chǎn)量損失，還嚴(yán)重影響籽粒品質(zhì)和食品安全，至今仍未得到有效解決。多年來，科學(xué)家一直在探索如何戰(zhàn)勝小麥赤霉病的武器。

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授馬正強團隊研究宣布發(fā)現(xiàn)了小麥中一個極為重要的抗赤霉病基因Fhb1，為進一步揭示小麥抗赤霉病的分子機制奠定了重要基礎(chǔ)。Fhb1基因的克隆也將大大提高小麥抗赤霉病育種效率，為我國和世界小麥生產(chǎn)和食品安全提供保障。

該研究以我國長江中下游的抗病優(yōu)異小麥品種“望水白”和“蘇麥3號”為研究材料，通過圖位克隆的方式，找到了抵抗小麥“癌癥”的關(guān)鍵基因Fhb1。研究發(fā)現(xiàn)，該基因編碼一個注釋為富含組氨酸的鈣離子結(jié)合蛋白（His）。植物His同源基因的編碼產(chǎn)物氨基端（N-端）序列和整個蛋白結(jié)構(gòu)高度保守;在六倍體普通小麥中，His基因的Fhb1變異賦予了小麥赤霉病抗性。

馬正強團隊分析了643份普通小麥品種中Fhb1基因?qū)?yīng)染色體區(qū)段的遺傳變異，發(fā)現(xiàn)Fhb1基因很可能起源于我國長江中下游地區(qū)，是我國特有的優(yōu)異小麥基因資源。該區(qū)域歷來是赤霉病流行和暴發(fā)的區(qū)域，強大的選擇壓提供了抗赤霉病自然突變被保留下來的條件。Fhb1基因不僅可以提高小麥對赤霉病的抗性，在其他植物中利用該基因也有可能提高抗病能力。

Fhb1小麥中目前已知的最重要抗赤霉病QTL，具有最強的抗擴展效應(yīng)，還可降低籽粒中真菌毒素的積累。通過分子標(biāo)記輔助選擇的方法將Fhb1導(dǎo)入到來自江蘇、山東、河南、四川等省的中感或高感赤霉病小麥品種中，抗赤霉病擴展能力的提高幅度能達到76%。