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小麦叶枯病(Septoria tritici blotch,STB)严重影响小麦产量,现有防治手段存在局限。研究人员以 202 种冬小麦为对象,探究其基因型对玫烟色棒束孢(Clonostachys rosea)防治 STB 效果的影响。结果发现基因型影响显著,并鉴定出相关 SNP 标记。这为抗病和生物防治育种提供依据。
在广袤的麦田里,小麦叶枯病(STB)如同一个隐藏的 “杀手”,严重威胁着小麦的产量。由真菌病原体小麦壳针孢(Zymoseptoria tritici)引起的 STB,在欧洲严重流行时,能让小麦产量锐减 50%。目前,种植抗病品种和使用杀菌剂是主要的防治方法,但病原体进化迅速,很容易让这些方法失效。与此同时,随着人们对可持续农业的关注度不断提高,利用有益微生物进行生物防治成为了新的研究热点。在这样的背景下,瑞典农业科学大学的研究人员开展了一项重要研究,相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。
研究人员为了探究冬小麦基因型对玫烟色棒束孢(C. rosea)介导的 STB 生物防治效果的影响,开展了一系列实验。他们用到的主要技术方法有:首先,对 202 种冬小麦进行温室生物测定,通过设置不同处理观察病情发展;其次,利用线性混合模型进行表型数据分析,判断基因型和处理间的差异;最后,运用全基因组关联分析(GWAS),使用 20K SNP 标记阵列对冬小麦基因型进行基因分型,鉴定与性状相关的 SNP 标记。
在研究结果部分:
- 生物防治效果评估:通过小规模实验,发现 C. rosea 能显著降低易感品种的 STB 病情,且基因型与处理间存在显著差异。
- 小麦基因型对 STB 病情的影响:对 202 种冬小麦接种 Z. tritici(处理 Zt)或先接种 C. rosea 再接种 Z. tritici(处理 ZtCr)后,发现不同基因型小麦的病情严重程度存在显著差异,且两种处理下病情的遗传力均为中等至高水平。
- 小麦基因型对 C. rosea 生物防治 efficacy 的影响:研究发现不同基因型小麦在处理 Zt 和 ZtCr 间的病情发展估计值(rAUDPC)存在显著差异。通过分析,确定了 7 个基因型在 C. rosea 作用下病情减轻,11 个基因型病情加重,且生物防治 efficacy 与处理 Zt 的 rAUDPC 呈显著正相关。
- 全基因组标记 - 性状关联:GWAS 分析检测到 11 个与 rAUDPC 变异显著相关的 SNP 标记。其中,处理 Zt 中有 5 个,处理 ZtCr 中有 2 个,生物防治 efficacy 中有 4 个,同时还确定了相关候选基因。
研究结论和讨论部分表明,该研究揭示了冬小麦基因型在 C. rosea 介导的 STB 生物防治中的重要作用,明确了抗病性和生物防治 efficacy 是遗传上不同的性状。这一成果为培育能高效利用有益微生物的小麦品种提供了理论依据,有助于推动农业向低化学杀菌剂投入的生产系统转变。不过,研究仅使用了单一的病原体和生物防治菌株,未来还需探索更多菌株的影响,进一步明确基因型特异性生物防治 efficacy 的潜在机制,从而更好地将有益微生物融入可持续农业中。