南京农大成功克隆小麦抗赤霉病关键基因

图:Fhb1的引入显著提高了小麦品种对赤霉菌的抗性

小麦赤霉病是世界范围内由镰刀菌引起的最具破坏性的小麦病害，可称为小麦的“癌症”。小麦赤霉病的发生不仅造成了严重的产量损失，而且严重影响了粮食质量和食品安全，至今尚未得到有效解决。多年来，科学家们一直在寻找战胜小麦赤霉病的武器。

6月10日，《自然遗传学》在网上发表了南京农业大学马教授团队的一篇研究论文。本文报道了小麦抗赤霉病的一个非常重要的Fhb1基因，为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机理奠定了重要基础。Fhb1基因的克隆也将大大提高小麦抗赤霉病育种效率，为中国乃至世界小麦生产和食品安全提供保障。

本研究以我国长江中下游地区抗病力强的小麦品种“望水白”和“苏麦3号”为研究材料，通过图谱克隆找到了抗小麦“癌症”的关键基因Fhb1。研究发现，该基因编码一种富含组氨酸的钙结合蛋白(His)。植物His同源基因编码产物的氨基末端(N末端)序列和整个蛋白质结构高度保守；在六倍体普通小麦中，His基因的Fhb1变异赋予小麦赤霉病抗性。

马的团队分析了643个普通小麦品种中对应于Fhb1基因的染色体片段的遗传变异，发现Fhb1基因可能起源于中国长江中下游地区，是中国特有的优良小麦基因资源。该地区一直是疮痂病的流行和暴发区，强大的选择压力为保持对疮痂病的自然突变抗性提供了条件。Fhb1基因不仅能提高小麦对赤霉病的抗性，还能提高其他植物的抗病性。

Fhb1是小麦赤霉病抗性中最重要的QTL，它具有最强的抗膨胀效应，还能减少霉菌毒素在籽粒中的积累。通过分子标记辅助选择，将Fhb1导入江苏、山东、河南、四川等省对赤霉病有中度或高度敏感性的小麦品种，抗赤霉病蔓延的程度提高了76%。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0426-7