前沿聚焦 | KASP技术助力小麦抗锈病育种：从基因分型到精准选育
发布时间：2025.02.28
小麦锈病，由真菌Puccinia引起，是全球小麦生产中最严重的病害之一。它包括叶锈病、条锈病和秆锈病，每年导致大量小麦减产。随着气候变化和病菌新菌株的不断出现，锈病的防控面临巨大挑战。传统的育种方法虽然取得了一定进展，但难以满足快速应对新菌株的需求。因此，利用现代分子生物学技术加速抗锈病品种的选育成为农业科研的重要方向。
KASP（Kompetitive Allele-Specific PCR）技术作为一种高通量、高精度的基因分型技术，近年来在小麦抗锈病育种中展现出巨大潜力。该技术通过特异性引物和荧光探针，能够快速检测单核苷酸多态性（SNP），为抗锈病基因的定位、鉴定和筛选提供了强有力的工具。
2024年9月，国际知名期刊《Theoretical and Applied Genetics》发表了一篇题为“Wheat improvement through advances in single nucleotide polymorphism (SNP) detection and genotyping with a special emphasis on rust resistance”的综述文章，系统总结了KASP技术在小麦抗锈病育种中的应用进展。
左图展示了测序技术的发展，中间图展示了用于SNP发现的各种资源，右图概述了SNP在作物改良中的作用。
全球众多科研团队利用KASP技术对多个小麦品种进行了基因分型，成功定位了多个与条锈病抗性相关的QTL位点。通过标记辅助选择，育种专家在短时间内筛选出了一批抗性优良的品种，显著提升了小麦的抗病性能。
用于克隆的锈病抗性基因的诊断性SNP标记
目标：利用KASP技术检测与小麦锈病抗性相关的单核苷酸多态性（SNP）位点，并通过标记辅助选择（MAS）加速抗锈病小麦品种的选育。
样本收集：选择包含抗锈病和感锈病品种的小麦样本，包括现代栽培品种、野生近缘种以及具有特定抗性性状的材料。
DNA提取：从小麦叶片或其他组织中提取高质量的基因组DNA，用于后续的KASP检测。
SNP位点选择：基于前期的基因组学研究或文献报道，选择与锈病抗性相关的已知SNP位点。
引物设计：根据选定的SNP位点，设计特异性的KASP引物对。每对引物包括两条等位基因特异性引物和一条通用反向引物。引物设计需确保特异性和高扩增效率。
4. KASP反应体系配置、PCR荧光检测与数据分析
荧光信号检测：使用荧光检测系统（如实时PCR仪或荧光成像系统）读取反应体系中的荧光信号。
数据分析：根据荧光信号的强度和模式，判断样本的基因型。分析软件可自动识别等位基因类型，并生成基因型报告。
抗性基因筛选：根据KASP检测结果，筛选出携带抗锈病基因的植株。
育种应用：将筛选出的优良植株用于后续的杂交或自交育种，加速抗锈病小麦品种的选育。
田间试验验证：将通过KASP筛选的抗锈病植株进行田间种植，验证其抗病性和农艺性状。
多环境测试：在不同生态环境下进行多点试验，评估抗锈病基因的稳定性和适应性。
Lr9基因的组装与KASP标记验证。 (Yajun Wang et al. Nature Genetics, 2023)
KASP技术能够快速、准确地检测与锈病抗性相关的SNP位点。通过大规模基因分型，研究人员可以精准定位抗锈病基因在小麦染色体上的位置，为后续的基因克隆和功能验证奠定基础。
传统的育种方法依赖于表型筛选，周期长且效率低。KASP技术结合标记辅助选择（MAS），使育种专家能够在苗期快速筛选出携带抗锈病基因的植株，显著缩短育种周期。
KASP技术不仅能够检测SNP位点，还能结合多环境试验，验证抗锈病基因在不同生态条件下的稳定性。这对于选育广适性抗锈病品种具有重要意义
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广泛适用性：适用于多种小麦样本类型，无论是野生种质还是栽培品种，都能提供可靠的基因分型结果。
