《Theoretical and Applied Genetics》：Characterization of the genetic architecture of adult plant resistance to sharp eyespot in Chinese wheat germplasm
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本研究针对由立枯丝核菌引起的纹枯病严重威胁中国小麦生产的产业问题，通过对427份中国小麦种质进行多年多环境表型鉴定和660K SNP芯片基因分型，利用全基因组关联分析(GWAS)鉴定出4个抗纹枯病QTL位点，并通过基因组选择(GS)评估显示仅用35个显著SNP即可达到全基因组标记集90%以上的预测精度，为小麦抗纹枯病育种提供了宝贵的种质资源、分子标记和预测模型。
纹枯病，这种由土壤真菌立枯丝核菌(Rhizoctonia cerealis)引起的小麦病害，正悄然成为中国小麦生产的隐形杀手。它不仅导致幼苗死亡、茎基腐坏，更造成白穗和植株枯死，常年造成10%-40%的产量损失。更令人担忧的是，当前依赖化学杀菌剂的防治方式既不符合可持续发展理念，又存在生态安全隐患。因此，培育抗病品种成为最经济有效的解决方案。然而，纹枯病抗性属于典型的数量性状，受多基因控制和环境互作影响，其遗传基础复杂，使得抗病育种进展缓慢。在这一背景下，江苏省农业科学院的研究团队在《Theoretical and Applied Genetics》上发表了最新研究成果，为中国小麦抗纹枯病育种提供了关键突破。
研究人员整合了GWAS和GS两种前沿基因组学方法，对427份来自中国主要麦区的冬小麦种质进行了系统性研究。关键技术方法包括：在南京和泸河两个试验点进行连续三年的纹枯病抗性表型鉴定，使用660K SNP芯片对全群体进行基因分型，基于混合线性模型进行全基因组关联分析，利用Haploview软件进行单倍型分析，并比较GBLUP和Bayes B两种基因组预测模型的准确性。
表型变异与相关性分析
研究发现在五个不同环境中，纹枯病病情指数(DI)存在广泛变异，群体平均值在39.35%-63.13%之间，其中泸河温室条件下的病害发生最为严重。不同环境间的病情指数呈显著正相关(r=0.30-0.53)，表明抗性表型具有一定的稳定性。值得注意的是，病情指数与抽穗期和开花期呈负相关，而与株高呈正相关，提示早熟和高秆品种可能更易感病。
抗性种质资源鉴定
通过对427份小麦材料的系统评价，研究人员鉴定出35份(8.2%)在不同环境中均表现稳定抗性的优异种质。其中，西农037在三个环境中表现高抗，两个环境中表现中抗；科农2009、荣华336等7个品种在两个环境中高抗，三个环境中中抗。这些稳定抗性材料包括26份高代育种系和9个审定品种，主要来源于黄淮海南片麦区(19份)，为抗病育种提供了直接可用的亲本资源。
抗病QTL定位与单倍型效应
通过GWAS分析，研究团队共检测到35个与纹枯病抗性显著相关的SNP，这些位点分布在1B、5D、6B和6D染色体上，定义了四个明确的QTL区间：QSe.jaas-1B(583-586 Mb)、QSe.jaas-5D(464-470 Mb)、QSe.jaas-6B(191-207 Mb)和QSe.jaas-6D(385 Mb)。重要的是，这些抗病QTL与农艺性状(物候期和株高)的显著位点不存在共定位，表明它们特异性调控抗病性，避免了不利连锁。
单倍型分析揭示了各QTL的最佳单倍型及其分布频率：QSe.jaas-1B的Hap2可降低病情指数13%，在群体中出现频率为39%；QSe.jaas-6B的Hap3可降低病情指数12%，但为稀有单倍型，仅存在于11份材料(3%)中；QSe.jaas-5D和QSe.jaas-6D的最佳单倍型分别可降低病情指数11.5%和4%。这些单倍型信息为标记辅助选择提供了直接靶点。
QTL聚合效应分析
研究发现，随着携带有利等位基因QTL数量的增加，病情指数呈现明显下降趋势。不含任何QTL的材料平均病情指数为57.62%，而每增加一个QTL，病情指数平均降低5%-7%。当四个QTL全部聚合时，病情指数降至35.67%，较无QTL材料降低22%。在稳定抗性材料中，80%携带至少两个有利QTL，其中QSe.jaas-1B+QSe.jaas-5D+QSe.jaas-6D组合最为常见(43%)，构成了中国小麦纹枯病抗性的核心遗传架构。仅有小偃22和北利麦6两份材料同时携带四个有利单倍型。
基因组预测模型比较
在基因组选择方面，Bayes B模型(准确度0.52-0.57)的表现优于GBLUP模型(准确度0.46-0.50)。尤为重要的是，仅使用35个GWAS显著SNP即可达到全基因组标记集(159,248个SNP)90%以上的预测能力，表明纹枯病抗性的遗传变异主要集中于少数大效应QTL，这为开发低成本、高效率的分子标记辅助选择方案提供了理论依据。
本研究首次系统解析了中国小麦种质资源中纹枯病抗性的遗传架构，发现了包括1B和6D上两个 novel QTL在内的四个关键基因组区域，明确了其单倍型效应和聚合规律。同时，研究证实了基于显著SNP的简化基因组选择策略在纹枯病抗性育种中的可行性，克服了传统育种中表型选择效率低、周期长的瓶颈。这些研究成果不仅为理解小麦与立枯丝核菌互作的遗传基础提供了新见解，更为抗病育种实践提供了从种质资源、分子标记到预测模型的全套解决方案，对保障中国小麦安全生产具有重要意义。
