Co-located QTL方法定位小果黑核桃x胡桃杂交种的三种病原菌的抗性数量性状基因座

胡桃（Juglans regia）是世界上重要的坚果树种，商业化的核桃种植园通常会因土壤传播的病原体而遭受严重损失，这些病原体主要是根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens，疫霉菌Phytophthora，蜜环菌Armillaria mellea和植物病原线虫。对抗这些病原体的公认策略是采用抗性砧木，即在抗病的砧木上培育接穗变种的策略，通常是利用种间杂种或野生近缘种。已有研究表明，广泛存在于植物中抗菌、抗线虫的特性是由几个主要QTL位点和一系列次要QTL位点调控的，但这种抗性的机制未有深入了解。

近日，Horticulture Research在线发表了加州大学戴维斯分校Ramesh K. Ramasamy等人题为Co-located quantitative trait loci mediate resistance to Agrobacterium tumefaciens, Phytophthora cinnamomi, and P. pini in Juglans microcarpa × J. regia hybrids的研究论文。

该文描述了J. microcarpa半同胞母树DJUG 31.01和DJUG 31.09与栽培核桃杂交而形成的两个杂交群体并对这两个群体进行基因分型测序（GBS），同时构建亲本基因组的遗传图谱，在每个作图群体（MP）中分析了杂交种分别对病原菌A. tumefaciens，P. cinnamomi和P. pini的抗性基因的QTL定位。

Fig. 2: Production, clonal propagation, and disease screening of J. microcarpa × J. regia hybrids.

在此项研究中Juglans microcarpa DJUG 31.01和DJUG31.09分别被用作母树与J. regia cv. Serr进行杂交，从杂交产生的坚果中提取胚胎，在体外发芽，然后进行克隆繁殖出无性系用于抗病性实验。利用P. cinnamomi和P. pini菌液对两个杂交系进行注射并测量了PCLR和PRLR两个指标，并利用PRLR和PCLR变量构建了线性混合模型（LMM）后从拟合模型中导出最佳线性无偏预测器（BLUP）值，并在QTL映射中用作表型数据。同时测试了杂种对A. tumefaciens的反应并对菌液接种反应进行评分，结果显示杂种DJUG31.09群体的得分略微但显著低于杂种DJUG31.01群体的平均得分。

Fig. 1: QTL mapping of disease resistance.

该研究对F1代杂交种DJUG31.01、DJUG31.09和它们的父母本进行测序，建立了一个用于构建连锁图的SNP数据库。将两个作图群体中的遗传标记分离用于构建J. microcarpa和J. regia基因组的连锁图，每个图谱由32个连锁组组成（每个亲本基因组16个）。Interval Mapping(IM)和Multi QTL Mapping(MQM)分析将对三种病原体的抗性QTL位点定位在J. microcarpa染色体4D长臂上，并且与相同的单倍型b相关，暗示了杂合体对三种病原体抗性的单一孟德尔基因来源于两种母树DJUG 31.01和DJUG 31.09的可能性。

该研究利用QTL技术在染色体Jm4D找到了抗A. tumefaciens和两种Phytophthora spp菌的QTL位点，在砧木育种中部署这一单倍型b将有助于快速培育出具有多种抗菌性的核桃砧木。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00546-7