首都师范大学与北京大学现代农业研究院团队合作筛选小麦抗除草剂突变体、制备小麦抗除草剂新种质资源
2021-02-10
普通小麦（Triticum aestivum L.；2n = 6x= 42；BBAADD）是世界三大粮食作物之一，为人类提供约20%能量消耗和25%的蛋白需求。培育抗除草剂的小麦品种有助于经济有效地治理麦田杂草，特别是小麦近缘杂草。与其他种类的除草剂相比，咪唑啉酮（IMI）除草剂具有对哺乳动物毒性低、用量低和杀草谱宽等优点，应用前景广阔。天然的小麦品种不具备IMI除草剂抗性，因此这类除草剂在小麦田的推广受到限制。筛选抗IMI的小麦突变株系并研究其抗性机制可指导后续相关品种的培育，最终为小麦产量和品质的提升奠定基础。
近日，首都师范大学与北京大学现代农业研究院团队合作在The Crop Journal在线发表了题为"Generation of a series of mutant lines resistant to imidazolinone by screening an EMS-based mutant library in common wheat"的研究论文。利用EMS诱变的普通小麦突变体库，筛选到抗IMI类除草剂的小麦突变体。
首先从EMS诱变普通小麦突变体库中鉴定到352株小麦抗IMI除草剂突变体，突变基因克隆结果证明，小麦3个乙酰乳酸合成酶(TaALS)基因中任意一个拷贝发生特定位点的氨基酸改变均能使突变植株产生对IMI的抗性，且该突变为显性突变。表型观察结果显示，相同突变位点的taals-d抗性最强，taals-a次之，而taals-b抗性最弱。taals突变体对IMI的抗性呈剂量依赖性，其中taals三重突变体的抗性强于双重突变体，双重突变体抗性强于他们各自的单基因突变体。对相同TaALS的4个位点(对应于TaALS-D的A96T、P171L、A179V和S627N)的突变均可使植株产生对IMI的抗性，其中S627N突变抗性最强。生化水平的分析结果表明，IMI能够抑制TaALS的酶活性，同时上述位点的突变均能增加TaALS对IMI的耐受性，且不同位点突变的突变型TaALS对IMI的耐受程度与IMI对相应突变的TaALS酶活性抑制减弱程度呈正相关。以上结果表明，TaALS特定位点的突变减弱了IMI对其酶活性的抑制作用，从而赋予该taals突变体对IMI的抗性。
该研究从普通小麦EMS诱变突变体库成功筛选到抗IMI的小麦突变体，解析了该类小麦突变体产生IMI抗性的机制，为小麦抗除草剂新品种的培育提供了新的种质资源。另外，上述结果也表明从EMS诱变突变体库筛选具有重要农艺性状的作物新品种或新种质资源是行之有效的。此前这两个团队合作已经从EMS诱变的普通小麦突变体库筛选到多个雄性不育突变体，并克隆了其中的第一个小麦隐形核不育基因Ms1 (Wang et al., 2017)。
图1 普通小麦抗IMI突变体的筛选与分子鉴定
文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/XQoCJPUi9hpKXgEscj_qmg