HGGT基因对减少小麦籽粒DON毒素积累的效应解析及低毒素种质筛选

摘要

小麦感染赤霉病后籽粒中会有脱氧雪腐镰孢菌醇（DON）毒素产生，影响小麦品质和人畜健康。在小麦中，DON毒素的毒性主要通过氧化应激引起，植物中的维生素E主要作用是抗氧化，而尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶基因HGGT是维生素E合成的关键限速基因。为了验证HGGT基因是否存在降低小麦籽粒毒素积累的效应，利用自开发的HGGT基因特异性标记对133份中国主推品种及部分地方品种组成的自然群体进行检测，筛选出携带HGGT基因的品种23份，并对这些品种两年平均病小穗率及籽粒DON毒素含量数据进行关联分析。结果表明，携带HGGT基因的品种平均病小穗率为20.47%,比不携带该基因的品种平均病小穗降低22.63个百分点（P<0.01）,说明HGGT基因在小麦赤霉病的扩展抗性方面也存在一定的效应。在未接种条件下，携带HGGT基因的品种平均籽粒DON毒素含量为0.12 mg·kg^-1,比不携带该基因的品种平均籽粒DON毒素含量降低75.70%（P<0.05）;在接种条件下，携带HGGT基因的品种平均籽粒DON毒素含量为5.51 mg·kg^-1,比不携带该基因的品种平均籽粒DON毒素含量降低52.97%（P<0.01）。随后将自然群体接种后与接种前籽粒DON毒素含量差值与基因型数据关联分析，发现携带HGGT基因与不携带HGGT基因的品种之间籽粒DON毒素含量存在极显著差异（P<0.01）,携带该基因的毒素积累降低51.93%,验证了HGGT基因对小麦籽粒DON毒素积累存在显著的负调控效应。利用特异性标记在自然群体中筛选出了携带HGGT基因的扬麦18、扬麦33、苏麦3号等小麦品种，这些品种接种后两年平均籽粒DON毒素含量均低于国标GB2761-2011限量标准(1 000μg·kg^-1),可作为亲本用于小麦低DON毒素新种质创制。

关键词

小麦 / 赤霉病 / HGGT基因 / 标记开发 / DON毒素 / 育种利用

基金资助

江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(23)3089); 国家自然科学基金项目(32472100); 江苏里下河地区农业科学研究所青年基金专项(SJ(24)04)