ソノップ春小麦におけるルーススマット（Ustilago tritici）抵抗性の遺伝学的解析

Genetic analysis of loose smut (Ustilago tritici) resistance in Sonop spring wheat.

• Dinushika Thambugala
• Jim G Menzies
• Ron E Knox
• Heather L Campbell
• Curt A McCartney

抄録

背景:

小麦（Triticum aestivum L.）のルーススマットに対する抵抗性の遺伝学的研究は、Ustilago tritici (Pers.) Rostr.に起因するルーススマットに対する抵抗性の遺伝学的研究は、よくわかっていない。本研究では、南アフリカの春小麦品種であるSonop (TD-14)のルーススマット抵抗性を調べた。Diamont/TD-14の交配に由来する163系統の2倍ハプロイド（DH）集団を研究した。カナダのモーデンとスウィフトカレントの生育施設で、親と子孫に U. tritici の種族 T2, T9, T39 を個別に接種した。ルーススマット発生率(LSI)と部分的ルーススマット抵抗性(PLSR)を評価した。

BACKGROUND: The genetics of resistance to loose smut of wheat (Triticum aestivum L.) caused by the fungus Ustilago tritici (Pers.) Rostr. is not well understood. This study examines loose smut resistance in Sonop (TD-14), a South African spring wheat variety. A doubled haploid (DH) population of 163 lines derived from the cross Diamont/TD-14 was studied. The parents and progenies were inoculated with U. tritici races T2, T9, and T39 individually in growth facilities at Morden and Swift Current, Canada. Loose smut incidence (LSI) and partial loose smut resistance (PLSR) were assessed.

結果:

2845cMに及ぶ31の連結グループから11,519のSNP遺伝子座が検出され、全ゲノム連結マップが作成された。新しい主要抵抗性遺伝子Ut11が7BS染色体アームの遠位端に位置していた。Ut11はU. triticiのレースT2には抵抗性を示したが、レースT9とT39には抵抗性を示さなかった。定量的形質遺伝子座（QTL）のマッピングにより，3B，4B，5B，7B（Ut11）上のDiamont/TD-14 DH集団において，4つのQTLがLSIを制御していることが確認された．主要なQTL QUt.mrc-5Bは3種すべてに対して有効であり、表現型変異の81％まで説明できた。PLSRについて同定された唯一のQTLはLSIのQTL QUt.mrc-5Bと一致しており、この遺伝子はルーススマットの発生率とスパイクの部分的なスマットに影響を与えていることを示している。

RESULTS: A whole genome linkage map was developed consisting of 11,519 SNP loci found on 31 linkage groups spanning 2845 cM. A new major resistance gene Ut11 was located to the distal end of chromosome arm 7BS. Ut11 conferred resistance to U. tritici race T2, but not races T9 and T39. Quantitative trait locus (QTL) mapping identified four QTL controlling LSI in the Diamont/TD-14 DH population on chromosomes 3B, 4B, 5B, and 7B (at Ut11) with TD-14 contributing the resistance alleles at three of these loci. The major QTL QUt.mrc-5B was effective against all three races and explained up to 81% of the phenotypic variation. The only QTL identified for PLSR coincided with the LSI QTL QUt.mrc-5B indicating that this locus affected both loose smut incidence and partial smutting of spikes.

結論:

種族特異的な抵抗性遺伝子 Ut11 と広範に有効な抵抗性 QTL QUt.mrc-5B が、差動系統 TD-14 (品種 Sonop) のルーススマット抵抗性を制御する主要な遺伝子座であった。この研究は、春小麦ソノップにおけるルーススマット抵抗性の遺伝学的知見を提供し、抵抗性遺伝子Ut11とQTL QUt.mrc-5Bに関連する一塩基多型（SNP）マーカーは、育種プログラムにおけるルーススマット抵抗性の選択に役立つであろう。

CONCLUSIONS: A race-specific resistance gene Ut11 and a broadly effective resistance QTL QUt.mrc-5B were the main loci controlling loose smut resistance in the differential line TD-14 (cultivar Sonop). This study provides insight into the genetics of loose smut resistance in spring wheat Sonop and the single nucleotide polymorphism (SNP) markers linked to the resistance gene Ut11 and QTL QUt.mrc-5B will be useful for selecting loose smut resistance in breeding programs.