小麥銹病：全球糧食安全的重大威脅

 

小麥銹病，由真菌Puccinia引起，是全球小麥生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害之一。它包括葉銹病、條銹病和稈銹病，每年導(dǎo)致大量小麥減產(chǎn)。隨著氣候變化和病菌新菌株的不斷出現(xiàn)，銹病的防控面臨巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的育種方法雖然取得了一定進展，但難以滿足快速應(yīng)對新菌株的需求。因此，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)加速抗銹病品種的選育成為農(nóng)業(yè)科研的重要方向。

 

 

KASP技術(shù)：開啟小麥抗銹病育種的新篇章

 

KASP（Kompetitive Allele-Specific PCR）技術(shù)作為一種高通量、高精度的基因分型技術(shù)，近年來在小麥抗銹病育種中展現(xiàn)出巨大潛力。該技術(shù)通過特異性引物和熒光探針，能夠快速檢測單核苷酸多態(tài)性（SNP），為抗銹病基因的定位、鑒定和篩選提供了強有力的工具。

 

2024年9月，國際知名期刊《Theoretical and Applied Genetics》發(fā)表了一篇題為“Wheat improvement through advances in single nucleotide polymorphism (SNP) detection and genotyping with a special?emphasis on rust resistance”的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了KASP技術(shù)在小麥抗銹病育種中的應(yīng)用進展。

 

 

左圖展示了測序技術(shù)的發(fā)展，中間圖展示了用于SNP發(fā)現(xiàn)的各種資源，右圖概述了SNP在作物改良中的作用。

 

全球眾多科研團隊利用KASP技術(shù)對多個小麥品種進行了基因分型，成功定位了多個與條銹病抗性相關(guān)的QTL位點。通過標(biāo)記輔助選擇，育種專家在短時間內(nèi)篩選出了一批抗性優(yōu)良的品種，顯著提升了小麥的抗病性能。

 

用于克隆的銹病抗性基因的診斷性SNP標(biāo)記

 

KASP技術(shù)在小麥抗銹病研究中的實驗流程

1. 實驗?zāi)繕?biāo)

目標(biāo)：利用KASP技術(shù)檢測與小麥銹病抗性相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點，并通過標(biāo)記輔助選擇（MAS）加速抗銹病小麥品種的選育。

2. 實驗材料

樣本收集：選擇包含抗銹病和感銹病品種的小麥樣本，包括現(xiàn)代栽培品種、野生近緣種以及具有特定抗性性狀的材料。

DNA提?。簭男←溔~片或其他組織中提取高質(zhì)量的基因組DNA，用于后續(xù)的KASP檢測。

3. KASP引物設(shè)計

SNP位點選擇：基于前期的基因組學(xué)研究或文獻報道，選擇與銹病抗性相關(guān)的已知SNP位點。

引物設(shè)計：根據(jù)選定的SNP位點，設(shè)計特異性的KASP引物對。每對引物包括兩條等位基因特異性引物和一條通用反向引物。引物設(shè)計需確保特異性和高擴增效率。

 

4. KASP反應(yīng)體系配置、PCR熒光檢測與數(shù)據(jù)分析

 

熒光信號檢測：使用熒光檢測系統(tǒng)（如實時PCR儀或熒光成像系統(tǒng)）讀取反應(yīng)體系中的熒光信號。

數(shù)據(jù)分析：根據(jù)熒光信號的強度和模式，判斷樣本的基因型。分析軟件可自動識別等位基因類型，并生成基因型報告。

5. 標(biāo)記輔助選擇（MAS）

抗性基因篩選：根據(jù)KASP檢測結(jié)果，篩選出攜帶抗銹病基因的植株。

育種應(yīng)用：將篩選出的優(yōu)良植株用于后續(xù)的雜交或自交育種，加速抗銹病小麥品種的選育。

6. 驗證與應(yīng)用

田間試驗驗證：將通過KASP篩選的抗銹病植株進行田間種植，驗證其抗病性和農(nóng)藝性狀。

多環(huán)境測試：在不同生態(tài)環(huán)境下進行多點試驗，評估抗銹病基因的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

 

Lr9基因的組裝與KASP標(biāo)記驗證。?(Yajun Wang et al.?Nature Genetics, 2023)

 

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KASP技術(shù)在小麥抗銹病育種中的應(yīng)用亮點

高效基因分型與抗性基因定位

KASP技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地檢測與銹病抗性相關(guān)的SNP位點。通過大規(guī)?；蚍中?，研究人員可以精準(zhǔn)定位抗銹病基因在小麥染色體上的位置，為后續(xù)的基因克隆和功能驗證奠定基礎(chǔ)。

標(biāo)記輔助選擇（MAS）加速育種進程

傳統(tǒng)的育種方法依賴于表型篩選，周期長且效率低。KASP技術(shù)結(jié)合標(biāo)記輔助選擇（MAS），使育種專家能夠在苗期快速篩選出攜帶抗銹病基因的植株，顯著縮短育種周期。

多環(huán)境驗證與基因穩(wěn)定性分析

KASP技術(shù)不僅能夠檢測SNP位點，還能結(jié)合多環(huán)境試驗，驗證抗銹病基因在不同生態(tài)條件下的穩(wěn)定性。這對于選育廣適性抗銹病品種具有重要意義

東盛生物KASP PCR MIX：助力科研與育種的利器

 

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東盛生物作為國內(nèi)領(lǐng)先的生物技術(shù)公司，致力于為農(nóng)業(yè)科研和育種提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和技術(shù)支持。我們的KASP PCR MIX產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢：

 

高特異性與高靈敏度：優(yōu)化的反應(yīng)體系，確保在復(fù)雜基因組背景下實現(xiàn)精準(zhǔn)的SNP檢測。

操作簡便：預(yù)混型PCR Mix，用戶只需添加引物和DNA模板，大大簡化實驗流程。

廣泛適用性：適用于多種小麥樣本類型，無論是野生種質(zhì)還是栽培品種，都能提供可靠的基因分型結(jié)果。