《Journal of Applied Genetics》：Characterization of spelt wheat (Triticum spelta L.) genotypes using DArTseq technology
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本研究针对基因库中斯佩尔特小麦（Triticum spelta L.）种质资源重复和纯度控制问题，采用高通量DArTseq技术对27份基因型进行分子表征。通过遗传相似性分析和全基因组关联分析（GWAS），成功鉴定出16,712个高质量标记，发现2,634个与禾谷白粉菌（Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt）毒性水平显著相关的分子标记，首次在1D、3D、5B、6A染色体上定位到抗性相关区域。研究为斯佩尔特小麦抗性育种提供了特异性分子诊断标记，对有机农业中病害防控具有重要意义。
在有机农业蓬勃发展的今天，古老谷物斯佩尔特小麦（Triticum spelta L.）因其高营养价值和天然抗逆性重新获得关注。然而，基因库中种质资源的重复和混杂问题严重制约了其育种利用。更棘手的是，禾谷白粉菌（Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt）的快速进化使得现有抗病品种面临失效风险。如何快速鉴定优质种质、挖掘抗病基因，成为斯佩尔特小麦育种的关键难题。
为解决这一挑战，波兰植物育种与驯化研究所的Pietrusinska-Radzio团队在《Journal of Applied Genetics》发表研究，首次将高通量DArTseq技术应用于斯佩尔特小麦种质资源评价。研究人员通过对27份基因型进行全基因组扫描，不仅成功区分了遗传重复材料，更发现了多个与白粉病抗性密切相关的染色体区域，为抗病育种提供了精准的分子工具。
研究采用DArTseq技术同时获得SilicoDArT（显性标记）和SNP（共显性标记）两类数据，从96,136个原始标记中筛选出16,712个高质量标记进行后续分析。利用来自波兰西南部5个地区的Bgt菌株进行人工接种实验，采用Mains和Dietz五级评分法评估抗性表型。通过混合线性模型（MLM）进行全基因组关联分析，采用Benjamini-Hochberg方法进行多重检验校正。
遗传相似性分析揭示种质资源多样性
基于16,712个分子标记的遗传相似性分析显示，27份斯佩尔特小麦基因型相似系数在0.351-0.963之间。基因型4597与4742的相似度最高（0.963），而1172与TRI 27796的遗传差异最大（0.351）。主成分分析（PCA）和UPGMA聚类将材料划分为四个明显分组，其中第I组包含5个基因型（4708、508089等），第II组包含7个基因型（TRI 251、4742等），第III组包含6个基因型（1161、1162等），第IV组包含9个基因型（1150、1151_1等）。
连锁不平衡分析为GWAS提供基础
全基因组连锁不平衡（LD）分析显示，LD衰减距离平均为300 kb（r2=0.17）。这一衰减特征确保了后续关联分析的有效性，因为较快的LD衰减有利于更精细地定位候选基因。
白粉病抗性表型呈现菌株特异性
接种实验表明，不同Bgt菌株的毒力存在显著差异。Isolate3和Isolate5表现出最强致病性，而Isolate2毒力最弱。基因型1151_1、500089和TRI 2798对多个菌株表现出稳定抗性，而部分材料则呈现菌株特异性抗性反应。
关联分析鉴定关键抗性标记
全基因组关联分析（GWAS）共发现2,634个与Bgt毒性水平显著相关的分子标记（p<0.05）。其中Isolate3相关标记最多（1,172个），Isolate5相关标记虽少（447个）但LOD值最高（达4.419）。特别值得注意的是，位于3D染色体上的SilicoDArT 1102744标记对四个菌株（除Isolate1外）均表现出显著关联性。
关键标记具有育种应用价值
SilicoDArT 7,492,586和SNP 1,126,088两个标记对三个菌株（Isolate1、2、5）均表现出显著关联，解释表型变异率分别达22.3%-23.5%和23.3%-30.1%。染色体区域分析发现1A、3A、6B、7A等染色体上存在抗性相关标记富集区，其中3D、5B和6A染色体上的信号尤为稳定和强烈。
研究证实了斯佩尔特小麦白粉病抗性的多基因控制特性，与已知抗性基因Pm1d、Pm3、Pm8等的染色体位置存在部分重叠，但也发现了新的抗性相关区域。DArTseq技术的高通量和准确性在此次种质资源评价中得到充分体现，不仅有效识别了基因库中的重复材料，更为标记辅助选择（MAS）育种提供了特异性分子工具。
这项研究的实际意义在于为有机农业提供了抗病育种的新路径。随着化学农药在有机生产中的限制，利用天然抗性基因成为病害防控的核心策略。本研究鉴定的分子标记可直接用于抗病品种选育，特别是标记SilicoDArT 7,492,586和SNP 1,126,088的跨菌株稳定性，使其成为抗性基因聚合育种的理想选择。此外，研究揭示的1D、3D、5B、6A染色体抗性区域为后续图位克隆和功能基因鉴定奠定了基础，将加速斯佩尔特小麦抗病育种进程。
