1月03日，西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院宋喜悅教授團(tuán)隊(duì)在《Theoretical and Applied Genetics》在線發(fā)表了題為“Identification and Validation of Genetic Locus Rfk1 for Wheat Fertility Restoration in the Presence of Aegilops kotschyiCytoplasm”的研究文章。該研究結(jié)果將有助于深入探索K型細(xì)胞質(zhì)溫敏雄性不育小麥育性恢復(fù)的分子機(jī)制，并為植物CMS育性恢復(fù)基因的功能做出重要補(bǔ)充。西北農(nóng)林科技大學(xué)在讀碩士研究生陳彥儒和已畢業(yè)碩士研究生賈雨林為論文共同第一作者，西北農(nóng)林科技大學(xué)宋喜悅教授、張玲麗副教授為共同通訊作者。
小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物。隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)和耕地面積的日益縮減，提高小麥產(chǎn)量對(duì)全球糧食需求安全具有重要意義。利用雜種優(yōu)勢(shì)是提高小麥產(chǎn)量的最有效途徑之一，而小麥細(xì)胞質(zhì)雄性不育（cytoplasmic male sterility, CMS）是利用該途徑的重要手段。在眾多CMS 類型中，粘果山羊草（Aegilops kotschyi）細(xì)胞質(zhì)背景下的小麥溫敏雄性不育（TCMS-K）類型因具有育性轉(zhuǎn)換明顯、轉(zhuǎn)換臨界溫度高、不育性徹底、恢復(fù)源廣等突出優(yōu)點(diǎn)，使其在小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用中具有重要的研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用前景。
該研究以小麥TCMS-K系KTP116A，其同型保持系TP116B，以及攜帶一對(duì)顯性恢復(fù)基因（Rfk1Rfk1）的恢復(fù)系LK783為材料，構(gòu)建BC1F1回交定位群體。通過(guò)集團(tuán)分離分析法（BSA, Bulked Segregant Analysis），并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq）和KASP（Kompetitive allele-specific polymerase chain reaction）基因分型技術(shù)等，對(duì)小麥TCMS-K育性恢復(fù)遺傳位點(diǎn)Rfk1進(jìn)行了精細(xì)定位。根據(jù)簡(jiǎn)單重復(fù)序列（SSR）和單核苷酸多態(tài)性（SNP）基因分型的結(jié)果，最終將該恢復(fù)位點(diǎn)定位在小麥1B染色體短臂上，位于標(biāo)記Xnwafu_6和Xnwafu_1B32約26.0 Mb的物理候選區(qū)間內(nèi)。通過(guò)對(duì)候選區(qū)間內(nèi)花藥差異表達(dá)基因的篩選與鑒定，揭示TraesCS1B02G197400LC為Rfk1最可能的候選基因。該基因編碼的蛋白質(zhì)包含一個(gè)保守的PMEI_like結(jié)構(gòu)域，屬于果膠酯酶超級(jí)家族基因，其可能參與了果膠的代謝途徑，進(jìn)而影響TCMS-K小麥的雄性育性，該發(fā)現(xiàn)對(duì)于植物CMS育性恢復(fù)基因的功能注釋給予了重要補(bǔ)充；同時(shí)根據(jù)其基因結(jié)構(gòu)特征，開發(fā)了相應(yīng)的標(biāo)記Xnwafu_4，該標(biāo)記可用于育性恢復(fù)基因的標(biāo)記輔助選擇。
KTP116A為該研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的TCMS-K小麥，在陜西楊凌、河北石家莊、貴州貴陽(yáng)及云南元謀等地區(qū)正季播種（秋播或冬播），表現(xiàn)完全雄性不育，可用于雜交小麥制種。而在這些地區(qū)反季節(jié)播種（春播或夏播），表現(xiàn)雄性可育，可自交繁種。該材料一系兩用的特性，使其在雜交小麥育種中具有極大的應(yīng)用潛力。發(fā)掘TCMS-K小麥育性恢復(fù)的遺傳位點(diǎn)及開發(fā)相應(yīng)的分子標(biāo)記用于標(biāo)記輔助選擇，對(duì)于促進(jìn)小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用研究和商業(yè)化育種具有重要意義。
全文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00122-020-03738-2
行業(yè)：
魯公網(wǎng)安備 37060202000128號(hào)
