成功克隆小麥抗赤霉病關鍵基因

何瑞鋒

小麥赤霉病是由真菌鐮刀菌引起的最具毀滅性的世界性小麥病害，堪稱小麥“癌癥”。小麥赤霉病的發生不僅導致嚴重的產量損失，還嚴重影響籽粒品質和食品安全，至今仍未得到有效解決。多年來，科學家一直在探索如何戰勝小麥赤霉病的武器。

近日，南京農業大學教授馬正強團隊研究宣布發現了小麥中一個極為重要的抗赤霉病基因Fhb1，為進一步揭示小麥抗赤霉病的分子機制奠定了重要基礎。Fhb1基因的克隆也將大大提高小麥抗赤霉病育種效率，為我國和世界小麥生產和食品安全提供保障。

該研究以我國長江中下游的抗病優異小麥品種“望水白”和“蘇麥3號”為研究材料，通過圖位克隆的方式，找到了抵抗小麥“癌癥”的關鍵基因Fhb1。研究發現，該基因編碼一個注釋為富含組氨酸的鈣離子結合蛋白（His）。植物His同源基因的編碼產物氨基端（N-端）序列和整個蛋白結構高度保守;在六倍體普通小麥中，His基因的Fhb1變異賦予了小麥赤霉病抗性。

馬正強團隊分析了643份普通小麥品種中Fhb1基因對應染色體區段的遺傳變異，發現Fhb1基因很可能起源于我國長江中下游地區，是我國特有的優異小麥基因資源。該區域歷來是赤霉病流行和暴發的區域，強大的選擇壓提供了抗赤霉病自然突變被保留下來的條件。Fhb1基因不僅可以提高小麥對赤霉病的抗性，在其他植物中利用該基因也有可能提高抗病能力。

Fhb1小麥中目前已知的最重要抗赤霉病QTL，具有最強的抗擴展效應，還可降低籽粒中真菌毒素的積累。通過分子標記輔助選擇的方法將Fhb1導入到來自江蘇、山東、河南、四川等省的中感或高感赤霉病小麥品種中，抗赤霉病擴展能力的提高幅度能達到76%。