[發明專利]小麥抗白粉病基因Pm21的高通量SNP診斷標記及其在育種中的應用

在審

• 申請號: 202010119048.X
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111719010A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉樹兵;張繪蕊;董磊;劉東濤;龐昀龍;趙萌
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

本發明公開了一種小麥抗白粉病基因Pm21的高通量診斷標記及其在育種中的應用，這是一個來自Pm21基因內快速、高效、高通量檢測抗小麥白粉病基因Pm21的SNP診斷性標記，可以高效檢測Pm21基因在小麥種質資源及雜交后代中的分布情況，通過標記輔助選擇選育含有抗白粉病基因Pm21的小麥品種（系）。結果證明，本發明提供的診斷性標記具有快速、準確、高效、高通量等特點，可在較短時間內完成大批量材料中Pm21抗病基因的篩選，有效服務于小麥抗白粉病育種工作。

技術領域

本發明涉及植物分子標記技術領域，具體提供了小麥抗白粉病基因Pm21的高通量SNP診斷標記及其在育種中的應用技術。

背景技術

小麥白粉病是由禾布氏白粉菌（Blumeria graminis f.sp. tritici）引起的一種真菌病害，是世界范圍內最重要的小麥病害之一，在各產麥國都有分布，嚴重影響小麥的產量。近年來，隨著耕作制度的調整和氣候的不斷變化，在我國西南、華北、西北和東北等幾大主要麥區，均有發病日益嚴重的趨勢。該病主要侵害小麥植株的葉片，發病嚴重時可造成5%-34%的產量損失，嚴重威脅小麥安全生產。因此，防治小麥白粉病對提高小麥產量具有重要意義。

迄今為止，國際上正式命名的抗白粉病主基因有65（Pm1-Pm65）個，且其中有多個基因含有等位基因，抗白粉病數量性狀位點（QTL)有100多個，主要來源于普通小麥本身及小麥近緣種屬，分別定位在小麥的（除了3A和4D）19條染色體上。已命名的主基因中，Pm2、Pm4b、Pm12、Pm13、Pm16、Pm20、Pm21、Pm30、Pm2+6、Pm2+Mld、Pm4b+Mli、Pm1+2+9等基因的毒性頻率較低，一般小于40%，因此，上述基因仍具有較好的抗白粉性，可以在抗病育種中加以利用。

隨著小麥白粉病菌生理小種變異等原因，早期發現的一些抗白粉病基因已基本喪失了抗性，如：Pm1、Pm5、Pm7、Pm9、Pm19、Pm4a等，不斷發現并利用新的抗白粉病基因對于有效防御小麥白粉病具有重要意義。有些已發現的抗白粉病基因，例如：Pm12、Pm13、Pm16、Pm18、Pm20等，雖然對小麥白粉病表現較高抗性，但由于大多數和不良農藝性狀緊密連鎖，很難應用到實際育種當中，還有待誘導攜有抗病基因的更小的導入片段并進行標記輔助選擇。

Pm21是利用普通小麥與簇毛麥雜交，從簇毛麥中轉移到普通小麥中的抗白粉病基因。含有Pm21基因的6V染色體短臂與小麥6A染色體短臂發生易位，產生了小麥-簇毛麥6VS/6AL易位系，是目前公認的抗性最強、抗譜最廣的抗白粉病基因,在我國小麥育種和種質創新研究中得到廣泛的應用，成為抗白粉病育種的主要抗源之一。通過對Pm21基因進行進一步精細定位與圖位克隆，確定Pm21為編碼CC-NBS-LRR蛋白的基因。

KASP (Kompetitive Allele Specific PCR)，即競爭性等位基因特異性 PCR 技術。能夠在廣泛的基因組DNA樣品中，對SNPs和特定位點上的InDels進行精準的雙等位基因判斷。以其高度穩定性、準確性和低成本、高通量的特點，可用于大規模育種材料的高通量篩選，提高分子標記輔助育種的效率。