大麦核心种质多环境评价揭示斑点病抗性遗传变异及稳定抗性基因型鉴定

针对Bipolaris sorokiniana引起的斑点病严重威胁全球大麦生产的现状，研究人员通过多环境评价678份大麦核心种质，发现EC0667513-sel和EC0667512-sel两个中抗基因型，并利用GGE双标图分析揭示基因型-环境互作。该研究为抗病育种提供了珍贵遗传资源，相关成果发表于《BMC Plant Biology》。

　　

在全球大麦生产中，由真菌病原体Bipolaris sorokiniana引起的斑点病是主要威胁之一，可造成16%-63%的产量损失，并降低麦芽品质。南亚地区尤其严重，印度东北部发病率高达63%。传统杀菌剂防治不仅增加成本，还会导致环境污染和病原体抗药性。因此，发掘抗病种质、培育抗病品种成为最可持续的解决方案。然而，现有大麦种质中抗性资源有限，且缺乏对基因型与环境互作的系统评估。

针对这一科学问题，印度巴纳拉斯印度大学农业科学研究所的研究团队对国家基因库保存的678份大麦核心种质进行了系统性评价。研究选择斑点病热点地区瓦拉纳西作为试验点，在2021-2024连续三个生长季开展田间和人工接种试验。通过计算病斑面积进展曲线(AUDPC)量化抗性水平，结合GGE双标图分析基因型稳定性，最终鉴定出两个具有稳定中抗特性的六棱大麦基因型EC0667513-sel和EC0667512-sel。相关研究成果发表在《BMC Plant Biology》期刊。

研究采用四个关键技术方法：(1)在自然发病热点建立田间评价体系，采用增广区组设计；(2)使用双菌株混合接种体(HD3069和HUBS-30)进行人工接种；(3)基于Zadoks生长阶段标准，采用双位数评分法(00-99)量化病害严重度；(4)运用GGE双标图分析基因型-环境互作，评估测试环境的判别力和代表性。

研究结果部分：

【气象数据分析】显示2021-2022生长季较高的最低温度(9.34-10.14°C)和相对湿度(51.25-95.08%)创造了更有利的病害发展环境，该季节平均AUDPC(852.89±6.48)显著高于2022-23季节(761.10±6.78)。

【遗传变异分析】发现所有基因型均表现感病，无完全抗性(AUDPC<285)材料。六棱大麦平均AUDPC(837.79)显著高于二棱大麦(707.12)，裸粒大麦(816.88)略高于皮大麦(803.00)。两个六棱皮大麦基因型EC0667513-sel和EC0667512-sel表现中抗(MR)，平均AUDPC分别为291.67和326.67。

【稳定性验证】通过GGE双标图分析显示，EC0667513-sel在所有环境中均表现稳定抗性，而EC0667512-sel仅适应特定环境。E1环境(2021-22田间)最具判别力和代表性，是理想的抗性评价位点。

【性状关联分析】发现AUDPC与归一化植被指数(NDVI)(r=-0.98)、叶绿素含量(SPAD)(r=-0.93)和千粒重(TKW)(r=-0.81)呈极显著负相关，表明抗性基因型能更好地维持光合效率和产量。

研究结论指出，这是首次对国家基因库大麦核心种质进行系统性斑点病抗性评价。鉴定出的中抗基因型EC0667513-sel不仅具有稳定抗性，还兼具优良农艺性状(千粒重38.5g)和生理效率(SPAD值43.5)，是抗病育种的理想亲本。GGE双标图分析为抗性基因型筛选和测试环境优化提供了有效工具。该研究填补了大麦抗斑点病种质资源的空白，为解析抗性遗传基础和标记开发奠定了基础，对实现大麦可持续生产具有重要意义。未来可通过全基因组关联分析(GWAS)进一步挖掘抗性相关位点，推动分子标记辅助育种进程。