基于BSA-seq和InDel标记技术定位高粱抗蚜虫QTL及候选基因鉴定

本研究针对高粱蚜虫(Melanaphis sacchari)危害导致的产量与品质下降问题，通过构建F2分离群体，结合BSA-seq和InDel标记技术，在染色体6上定位到124 kb的抗蚜QTL qMsa-6，发现7个含NB-ARC结构域的候选基因，其中SbiRTX2783.06G018400基因表达显著上调。该研究为高粱抗蚜分子育种提供了新靶点。

　　

高粱作为全球第五大谷物，在粮食安全与饲料生产中占据重要地位，但其常遭受蚜虫(Melanaphis sacchari)的严重侵害。这种微小昆虫通过吸食汁液导致植株生长受阻、叶片黄化，甚至死亡，每年造成高达470亿美元的经济损失。更棘手的是，长期使用化学杀虫剂已引发蚜虫抗药性进化，传统防治手段面临严峻挑战。在此背景下，安徽科技大学的研究团队通过分子育种技术，揭开了高粱抗蚜机制的新篇章。

研究人员选用抗蚜品种IS23514与感蚜品种IS23992构建F₂分离群体，结合高通量测序技术BSA-seq（Bulked segregant analysis sequencing）和插入缺失标记(InDel)分析，将抗蚜QTL精确定位于染色体6上124 kb的区间（2.672-2.796 Mb），命名为qMsa-6。该区域与已知抗蚜基因RMES1部分重叠，但分辨率更高。通过蛋白结构域预测，发现7个含NB-ARC（Nucleotide-binding domain shared by APAF-1, R proteins and CED-4）结构域的候选基因，其中SbiRTX2783.06G018400在蚜虫侵染早期表达量激增5.3倍，表现出典型的效应子触发免疫(ETI)特征。这项发表于《BMC Plant Biology》的研究，为抗蚜高粱品种选育提供了分子标记与基因资源。

关键技术包括：1）构建极端表型混池进行BSA-seq全基因组关联分析；2）开发42个多态性InDel标记进行精细定位；3）基于RTx2783和BTx623基因组比对筛选候选基因；4）qPCR验证基因时空表达模式。

结果分析

抗蚜表型鉴定：抗性品种IS23514的蚜虫种群增长缓慢，第4天达峰；而感病品种IS23992种群持续增长至第6天，伴随植株萎蔫。F₂群体呈现多基因控制的连续变异（图3）。

BSA-seq定位：测序深度达31-38×，定位区间ΔSNP指数在染色体6的0-50 Mb区域显著富集（图4）。

InDel验证：通过Sb6M2672-Sb6M2796标记将区间缩小至124 kb（图6），发现10个未注释基因，其中7个含NB-ARC结构域（图7-8）。

候选基因表达：qPCR显示SbiRTX2783.06G018400在侵染6 h即显著激活，呈现双峰表达模式（图9），暗示其参与早期防御与持续抗性。

该研究首次报道qMsa-6位点与RMES1的协同作用，揭示NB-ARC基因家族在高粱抗蚜中的核心地位。SbiRTX2783.06G018400的发现为分子设计育种提供了新靶点，其早期快速响应特性尤其适合开发"预警型"抗虫品种。未来通过基因编辑技术优化该基因表达，或可打破植物与害虫间的"军备竞赛"，为绿色防控提供新思路。