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小麥鏽病：全球糧食安全的(de)重大(dà)威脅

 

小麥鏽病，由真菌Puccinia引起，是(shì)全球小麥生産中最嚴重的(de)病害之(zhī)一(yī / yì ／yí)。它包括葉鏽病、條鏽病和(hé / huò)稈鏽病，每年導緻大(dà)量小麥減産。随着氣候變化和(hé / huò)病菌新菌株的(de)不(bù)斷出(chū)現，鏽病的(de)防控面臨巨大(dà)挑戰。傳統的(de)育種方法雖然取得了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)定進展，但難以(yǐ)滿足快速應對新菌株的(de)需求。因此，利用現代分子(zǐ)生物學技術加速抗鏽病品種的(de)選育成爲(wéi / wèi)農業科研的(de)重要(yào / yāo)方向。

 

 

KASP技術：開啓小麥抗鏽病育種的(de)新篇章

 

KASP（Kompetitive Allele-Specific PCR）技術作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)種高通量、高精度的(de)基因分型技術，近年來(lái)在(zài)小麥抗鏽病育種中展現出(chū)巨大(dà)潛力。該技術通過特異性引物和(hé / huò)熒光探針，能夠快速檢測單核苷酸多态性（SNP），爲(wéi / wèi)抗鏽病基因的(de)定位、鑒定和(hé / huò)篩選提供了(le／liǎo)強有力的(de)工具。

 

2024年9月，國(guó)際知名期刊《Theoretical and Applied Genetics》發表了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)篇題爲(wéi / wèi)“Wheat improvement through advances in single nucleotide polymorphism (SNP) detection and genotyping with a special emphasis on rust resistance”的(de)綜述文章，系統總結了(le／liǎo)KASP技術在(zài)小麥抗鏽病育種中的(de)應用進展。

 

 

左圖展示了(le／liǎo)測序技術的(de)發展，中間圖展示了(le／liǎo)用于(yú)SNP發現的(de)各種資源，右圖概述了(le／liǎo)SNP在(zài)作物改良中的(de)作用。

 

全球衆多科研團隊利用KASP技術對多個(gè)小麥品種進行了(le／liǎo)基因分型，成功定位了(le／liǎo)多個(gè)與條鏽病抗性相關的(de)QTL位點。通過标記輔助選擇，育種專家在(zài)短時(shí)間内篩選出(chū)了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)批抗性優良的(de)品種，顯著提升了(le／liǎo)小麥的(de)抗病性能。

 

用于(yú)克隆的(de)鏽病抗性基因的(de)診斷性SNP标記

 

KASP技術在(zài)小麥抗鏽病研究中的(de)實驗流程

1. 實驗目标

目标：利用KASP技術檢測與小麥鏽病抗性相關的(de)單核苷酸多态性（SNP）位點，并通過标記輔助選擇（MAS）加速抗鏽病小麥品種的(de)選育。

2. 實驗材料

樣本收集：選擇包含抗鏽病和(hé / huò)感鏽病品種的(de)小麥樣本，包括現代栽培品種、野生近緣種以(yǐ)及具有特定抗性性狀的(de)材料。

DNA提取：從小麥葉片或其他(tā)組織中提取高質量的(de)基因組DNA，用于(yú)後續的(de)KASP檢測。

3. KASP引物設計

SNP位點選擇：基于(yú)前期的(de)基因組學研究或文獻報道(dào)，選擇與鏽病抗性相關的(de)已知SNP位點。

引物設計：根據選定的(de)SNP位點，設計特異性的(de)KASP引物對。每對引物包括兩條等位基因特異性引物和(hé / huò)一(yī / yì ／yí)條通用反向引物。引物設計需确保特異性和(hé / huò)高擴增效率。

 

4. KASP反應體系配置、PCR熒光檢測與數據分析

 

熒光信号檢測：使用熒光檢測系統（如實時(shí)PCR儀或熒光成像系統）讀取反應體系中的(de)熒光信号。

數據分析：根據熒光信号的(de)強度和(hé / huò)模式，判斷樣本的(de)基因型。分析軟件可自動識别等位基因類型，并生成基因型報告。

5. 标記輔助選擇（MAS）

抗性基因篩選：根據KASP檢測結果，篩選出(chū)攜帶抗鏽病基因的(de)植株。

育種應用：将篩選出(chū)的(de)優良植株用于(yú)後續的(de)雜交或自交育種，加速抗鏽病小麥品種的(de)選育。

6. 驗證與應用

田間試驗驗證：将通過KASP篩選的(de)抗鏽病植株進行田間種植，驗證其抗病性和(hé / huò)農藝性狀。

多環境測試：在(zài)不(bù)同生态環境下進行多點試驗，評估抗鏽病基因的(de)穩定性和(hé / huò)适應性。

 

Lr9基因的(de)組裝與KASP标記驗證。 (Yajun Wang et al. Nature Genetics, 2023)

 

 

KASP技術在(zài)小麥抗鏽病育種中的(de)應用亮點

高效基因分型與抗性基因定位

KASP技術能夠快速、準确地(dì / de)檢測與鏽病抗性相關的(de)SNP位點。通過大(dà)規模基因分型，研究人(rén)員可以(yǐ)精準定位抗鏽病基因在(zài)小麥染色體上(shàng)的(de)位置，爲(wéi / wèi)後續的(de)基因克隆和(hé / huò)功能驗證奠定基礎。

标記輔助選擇（MAS）加速育種進程

傳統的(de)育種方法依賴于(yú)表型篩選，周期長且效率低。KASP技術結合标記輔助選擇（MAS），使育種專家能夠在(zài)苗期快速篩選出(chū)攜帶抗鏽病基因的(de)植株，顯著縮短育種周期。

多環境驗證與基因穩定性分析

KASP技術不(bù)僅能夠檢測SNP位點，還能結合多環境試驗，驗證抗鏽病基因在(zài)不(bù)同生态條件下的(de)穩定性。這(zhè)對于(yú)選育廣适性抗鏽病品種具有重要(yào / yāo)意義

東盛生物KASP PCR MIX：助力科研與育種的(de)利器

 

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東盛生物作爲(wéi / wèi)國(guó)内領先的(de)生物技術公司，緻力于(yú)爲(wéi / wèi)農業科研和(hé / huò)育種提供高質量的(de)産品和(hé / huò)技術支持。我們的(de)KASP PCR MIX産品具有以(yǐ)下優勢：

 

高特異性與高靈敏度：優化的(de)反應體系，确保在(zài)複雜基因組背景下實現精準的(de)SNP檢測。

操作簡便：預混型PCR Mix，用戶隻需添加引物和(hé / huò)DNA模闆，大(dà)大(dà)簡化實驗流程。

廣泛适用性：适用于(yú)多種小麥樣本類型，無論是(shì)野生種質還是(shì)栽培品種，都能提供可靠的(de)基因分型結果。