前沿聚焦 | KASP技術(shù)助力小麥抗銹病育種：從基因分型到精準(zhǔn)選育
發(fā)布時(shí)間：2025.02.28
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(jìn)展，但難以滿足快速應(yīng)對(duì)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(cè)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(qiáng)有力的工具。
2024年9月，國(guó)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(jìn)展。
左圖展示了測(cè)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(tuán)隊(duì)利用KASP技術(shù)對(duì)多個(gè)小麥品種進(jìn)行了基因分型，成功定位了多個(gè)與條銹病抗性相關(guān)的QTL位點(diǎn)。通過標(biāo)記輔助選擇，育種專家在短時(shí)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(shí)驗(yàn)流程
1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
目標(biāo)：利用KASP技術(shù)檢測(cè)與小麥銹病抗性相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)，并通過標(biāo)記輔助選擇（MAS）加速抗銹病小麥品種的選育。
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(cè)。
SNP位點(diǎn)選擇：基于前期的基因組學(xué)研究或文獻(xiàn)報(bào)道，選擇與銹病抗性相關(guān)的已知SNP位點(diǎn)。
引物設(shè)計(jì)：根據(jù)選定的SNP位點(diǎn)，設(shè)計(jì)特異性的KASP引物對(duì)。每對(duì)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(jì)需確保特異性和高擴(kuò)增效率。
4. KASP反應(yīng)體系配置、PCR熒光檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析
熒光信號(hào)檢測(cè)：使用熒光檢測(cè)系統(tǒng)（如實(shí)時(shí)PCR儀或熒光成像系統(tǒng)）讀取反應(yīng)體系中的熒光信號(hào)。
數(shù)據(jù)分析：根據(jù)熒光信號(hào)的強(qiáng)度和模式，判斷樣本的基因型。分析軟件可自動(dòng)識(shí)別等位基因類型，并生成基因型報(bào)告。
抗性基因篩選：根據(jù)KASP檢測(cè)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。
田間試驗(yàn)驗(yàn)證：將通過KASP篩選的抗銹病植株進(jìn)行田間種植，驗(yàn)證其抗病性和農(nóng)藝性狀。
多環(huán)境測(cè)試：在不同生態(tài)環(huán)境下進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)，評(píng)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(yàn)證。?(Yajun Wang et al.?Nature Genetics, 2023)
KASP技術(shù)在小麥抗銹病育種中的應(yīng)用亮點(diǎn)
KASP技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)與銹病抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)。通過大規(guī)模基因分型，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(yàn)證奠定基礎(chǔ)。
標(biāo)記輔助選擇（MAS）加速育種進(jìn)程
傳統(tǒng)的育種方法依賴于表型篩選，周期長(zhǎng)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(yàn)證與基因穩(wěn)定性分析
KASP技術(shù)不僅能夠檢測(cè)SNP位點(diǎn)，還能結(jié)合多環(huán)境試驗(yàn)，驗(yàn)證抗銹病基因在不同生態(tài)條件下的穩(wěn)定性。這對(duì)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(guó)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(shì)：
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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的SNP檢測(cè)。
操作簡(jiǎn)便：預(yù)混型PCR Mix，用戶只需添加引物和DNA模板，大大簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)流程。
廣泛適用性：適用于多種小麥樣本類型，無(wú)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。
