玉米灰斑病(GrayLeafSpot,GLS)是全球玉米生产中危害最严重的叶部病害之一,主要由尾孢菌属病原真菌(Cercosporazeina和Cercosporazeae-maydis)侵染引起。近年来,随着玉米种植面积扩大、秸秆还田及高温高湿气候频发,灰斑病发生范围不断扩大,已成为我国黄淮海、西南及东北部分玉米产区的重要流行病害。

注:图片来源于网络
该病主要危害玉米叶片,发病初期形成褐色小斑点,随后逐渐扩展为长矩形灰褐色病斑,严重时多个病斑融合,导致叶片提前枯死。病害通常在抽雄至灌浆期快速发展,严重削弱植株光合作用,影响干物质积累和籽粒灌浆,造成千粒重下降、穗粒数减少。研究表明,灰斑病流行年份一般可导致玉米减产15%~30%,严重地区减产幅度可超过50%,同时还会增加倒伏风险,降低机械化收获效率,给玉米生产带来显著经济损失。

注:图片来源于网络
由于灰斑病菌具有较强的遗传变异能力,长期依赖化学防治不仅增加生产成本,也容易产生抗药性和环境污染问题。因此,培育兼具优良农艺性状和稳定抗灰斑病能力的新品种,已成为现代玉米育种的重要目标。
玉米灰斑病抗性属于典型的数量遗传性状,由多个QTL和功能基因共同调控。目前,国内外已定位到多个稳定表达的抗灰斑病主效位点,为分子育种提供了可靠的遗传基础。
传统回交育种主要依赖田间病圃鉴定和表型选择,不仅受环境、病原菌小种及人工接种条件影响较大,而且难以准确判断目标抗病基因是否成功导入,同时容易携带较大的供体染色体片段,导致受体材料原有优良农艺性状下降,育种周期通常需要6~8代甚至更长。
随着分子标记辅助育种技术的发展,以基因检测为核心的精准回交(Marker-AssistedBackcrossBreeding,MABC)已成为抗病性状改良的主流技术路线,可显著提高目标基因导入效率,加快新品种创制进程。

图博瑞迪回交转育技术路线
博瑞迪CRO性状回交改良业务依托自主研发的GBTS液相芯片技术和高通量智慧育种平台,通过传统回交转育结合分子标记辅助选择的方式,将供体亲本携带的优良目标基因精准导入到客户的骨干自交系中,实现作物特定性状的定向升级。
这项业务最核心的优势在于精准度极高,每一个世代都会从数千份材料中筛选背景恢复率最高的单株,配合目标基因两端的连锁累赘标记进行严格筛选,确保改良后的材料与原轮回亲本在SSR水平上的差异不超过1个位点,背景恢复率达到99%以上,连锁累赘打破距离控制在5Mb以内。这意味着除了目标性状得到精准改良之外,原有品种的其他优良农艺性状几乎不受任何影响,改良后的材料不需要重新走品种审定流程,可以直接用于制种和推广,大大降低了品种升级的时间成本和市场风险。

图博瑞迪性状回交改良技术路线
与此同时,博瑞迪搭配了成熟的育种加速体系,利用人工气候室、温室快繁和胚挽救技术实现一年四代的快繁节奏,将传统回交育种需要三到四年才能完成的工作压缩到18个月以内交付,比常规回交改良提前约一年时间,提前进入市场推广,在激烈的种业竞争中抢占先机。

图:博瑞迪玉米灰斑病定向改良效果展示(从左至右依次为:空—改单亲—改单亲—改双亲)
凭借"精准检测+快速回交"的一体化育种加速技术体系,博瑞迪既可以针对生产上危害严重的病害进行常规性状的回交改良,帮助现有品种补短板、实现升级迭代,也可以将抗虫耐除草剂等转基因性状导入客户骨干自交系,培育转基因版本的玉米单交种,还支持多性状聚合改良,包括常规多性状聚合、转基因多性状聚合以及转基因与常规性状的组合改良。玉米方面已经获得华中农业大学RppK抗南方锈病基因的独家授权,同时拥有大北农、杭州瑞丰、国丰生物、科稷达隆等多家领军企业的转基因抗虫耐除草剂性状授权;小麦方面可开展条锈病、白粉病的回交改良,并与中科院遗传发育所等顶尖科研团队建立了授权合作,未来还将覆盖玉米穗腐病、小麦赤霉病、茎腐病等更多性状。

注:博瑞迪性状定向改良业务布局
博瑞迪以"精准改良、快速创制、提前上市"为核心优势,为科研院所和种业企业提供从目标基因导入、背景恢复到育种加速的一站式品种升级服务,帮助客户缩短育种周期,抢占市场先机,实现品种价值最大化。
参考文献:
[1]BensonJM,PolandJA,BensonBM,etal.ResistancetoGrayLeafSpotofMaize:GeneticArchitectureandMechanismsElucidatedthroughNestedAssociationMappingandNear-IsogenicLineAnalysis.PLoSGenetics,2015,11(3):e1005045.
[2]BergerDK,CarstensM,KorsmanJN,etal.MappingQTLconferringresistanceinmaizetograyleafspotdiseasecausedbyCercosporazeina.BMCGenetics,2014,15:60.
[3]SunH,ZhaiL,TengF,etal.qRgls1.06,amajorQTLconferringresistancetograyleafspotdiseaseinmaize.TheCropJournal,2021,9(2):392–402.
[4]YanW,LiY,SongMX,etal.meta-analysisandValidationofQTLforResistancetoGrayLeafSpotinMaize.作物学报,2016,42(5):653–664.
[5]HospitalF.Marker-AssistedBreeding.TrendsinPlantScience,2009,14(12):595–602.
[6]HasanMM,RafiiMY,IsmailMR,etal.Marker-AssistedBackcrossing:AUsefulMethodforCropImprovement.Biotechnology&BiotechnologicalEquipment,2015,29(2):237–254.
[7]XuY,CrouchJH.Marker-AssistedSelectioninPlantBreeding:FromPublicationstoPractice.CropScience,2008,48(2):391–407.












