The Crop Journal | 四川农大符书兰课题组发现改变黑麦6R染色体结构可促进其正...

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（来源：小麦研究联盟）

黑麦携带许多抗病、抗虫和抗非生物胁迫的基因，是改良小麦的重要供体来源。前人研究发现黑麦染色体长臂（6RL）带有白粉病和条锈病抗性基因（Pm20、Yr83等），但这些基因尚未在小麦品种中得到很好的应用。6RL远端与小麦的3和7部分同源群同源，结构组成复杂，这可能是难以获得理想的小麦-6RL易位染色体的原因。此外，在小麦背景中，6R染色体的异常减数分裂行为也阻碍了利用同源重组的方法精细定位该染色体上的基因。四川农业大学符书兰教授课题组前期研究创制了多种不同结构的小麦–黑麦6R易位染色体材料，如T6BS.6RLAr及其不同断裂缺失易位系，这些是抗病基因定位和克隆的便捷材料，也是研究6R染色体在减数分裂过程中的遗传稳定性的重要材料。

近日，四川农业大学符书兰教授课题组在The Crop Journal在线发表了题为“The effect of structural variation of the long arm of rye 6R on its meiotic behavior and the location of a segment with powdery mildew resistance”的研究论文。该研究初步确定了来自黑麦Ar106BONE的6RLAr臂上的白粉病抗性区段，并发现6RLAr的结构变异会影响其减数分裂行为。研究结果为进一步定位6RLAr携带的白粉病抗性基因提供了材料基础和理论参考。

研究获得了小麦–黑麦TBS.6RLAr易位染色体及其相应的缺失易位染色体T6BS.6RLAr-2和T6BS.6RLAr-4（图1）。利用6RL特异分子标记确定了T6BS.6RLAr-2和T6BS.6RLAr-4中6RLAr的断裂位点和缺失区段大小，两者分别为6RLAr臂间缺失和远端缺失的易位染色体。通过白粉病抗性鉴定，确定在6RLAr臂的733.91~832.72 Mb区段包含白粉病抗性基因，且可能是成株期抗性基因 (图2)。通过观察植株19T177-21（TBS.6RLAr/TBS.6RLAr）、21F3（T6BS.6RLAr-2/ T6BS.6RLAr-2）、22ZY7（T6BS.6RLAr-4/ T6BS.6RLAr-4）、19T/F3（TBS.6RLAr/TBS.6RLAr-2）和19T/ZY7（TBS.6RLAr/TBS.6RLAr-4）中易位染色体的减数分裂行为，发现TBS.6RLAr-2的减数分裂行为比其他易位染色体正常，T6BS.6RLAr-4的减数分裂行为最紊乱。植株19T177-21中，6RLAr在后期Ⅰ形成染色体桥的频率远高于其他易位染色体（图3）。通过免疫荧光共定位，发现T6BS.6RLAr中的6RLAr臂远端产生数量较多的DNA双链断裂和交叉（图4），这应该是导致6RLAr后期桥形成的因素。该研究尽管用缺失易位系粗略确定了6RLAr白粉病抗性基因区段，但还需更精细的定位。研究结果表明完整6RLAr的减数分裂不正常，改变其结构可使其减数分裂正常化，从而有助于通过同源重组定位其携带的基因。

图1 T6BS.6RLAr及其断裂缺失染色体的FISH核型

图2 在田间（A）和温室（B）的白粉病抗性鉴定

图3 五种植株中易位染色体在减数分裂后期Ⅰ的染色体行为

（A-D）易位染色体在减数分裂后期Ⅰ的FISH核型；（F）后期正常分离频率比较；（G）后期桥形成频率比较。

图4T6BS.6RLAr和T6BS.6RLAr-2在粗线期与MLH1的免疫荧光共定位（A-H）和两种易位染色体的6RL双链断裂位点数量（I）以及6RL交叉位点数量（J）比较

作者和基金项目

四川农业大学农学院博士研究生邹杨为该文第一作者，符书兰教授和唐宗祥教授为共同通信作者。该研究得到四川省重大科技专项（2022ZDZX0014）和国家自然科学基金项目（31770373）的资助。

THE CROP JOURNAL

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The Crop Journal (《作物学报（英文版）》)是中国科协主管，中国作物学会、中国农业科学院作物科学研究所和中国科技出版传媒股份有限公司共同主办的学术期刊，创刊于2013年10月。办刊宗旨为刊载作物科学相关领域最新成果，开展国际学术交流，促进我国作物科学研究水平及国际影响力的提升。主要刊登作物遗传与育种、作物基因组与分子育种、作物驯化与重要种质资源进化、作物分子生理与生态、作物栽培与耕作系统、作物与微生物互作、作物与环境互作及其适应性、作物基因组进化与选择、作物重要农艺性状发育、生物技术/工具/大数据等领域以第一手资料撰写的研究论文、研究简报以及专题综述等。2024年The Crop Journal的SCI影响因子为5.6，在JCR农学和植物学两个学科位于Q1区，并位列中科院分区农林类期刊一区。2019–2023年获中国科技期刊卓越行动计划重点项目资助，2024–2028年获中国科技期刊卓越行动计划二期英文梯队项目资助。