本研究圍繞小麥黃矮病這一嚴重威脅全球小麥產量與品質的病害展開，創新性地運用基因組原位雜交（GISH）技術，旨在建立一套精準甄別抗黃矮小麥的高效方法。通過對大量小麥品種及種質資源的樣本處理、嚴謹實驗操作與數據分析，成功明確了抗病與感病小麥在基因組層面的差異特征，不僅精準鑒定出攜帶抗黃矮病關鍵基因的小麥材料，還為后續抗病小麥選育、基因定位及功能解析提供關鍵技術支撐與理論依據，有力推動小麥抗黃矮病育種進程。
（一）小麥黃矮病現狀及危害
小麥作為全球重要的糧食作物之一，關乎著數十億人口的基本口糧供應。然而，小麥黃矮病猶如高懸在小麥產業頭頂的 “達摩克利斯之劍"，由蚜蟲傳播的大麥黃矮病毒（BYDV）引發，該病具有爆發突然、傳播迅速、危害范圍廣等特點。染病小麥植株初期葉片發黃、生長遲緩，隨后光合作用嚴重受阻，麥穗發育不良，產量銳減可達 30% - 70%，在重病區甚至可能絕收。且隨全球氣候變暖、貿易往來頻繁，其發病頻率與傳播范圍呈上升、擴大態勢，給小麥安全生產帶來極大挑戰。
（二）傳統抗病甄別方法的局限
過往鑒別抗黃矮小麥多依賴田間表型觀察與人工接種鑒定。田間觀察易受環境因素干擾，不同年份、地域氣候差異致使小麥生長表現波動，難以精準判斷抗病性；人工接種雖能一定程度模擬發病，但操作繁瑣、耗時久，還存在病毒接種量與發病程度把控不準問題，且無法從根本上揭示小麥內在抗病遺傳機制，難以滿足高效、精準育種需求。
（三）基因組原位雜交技術優勢及應用前景
基因組原位雜交技術是分子細胞遺傳學領域 “利器"，能直接在染色體水平定位特定 DNA 序列。用于甄別抗黃矮小麥時，可清晰呈現抗病基因在基因組位置、拷貝數及與其他染色體關系。相較傳統方法，它不受環境左右，以直觀、精準視角直擊小麥抗病遺傳本質，為快速鎖定抗病種質、挖掘抗病基因、培育優質抗病品種開辟全新路徑，在小麥抗病研究領域應用潛力。
（一）實驗材料
小麥樣本收集：從國內外各大種質資源庫、小麥主產區廣泛搜集不同生態型小麥品種 200 余份，涵蓋已知抗黃矮品種、感病品種及野生近緣種，確保樣本遺傳多樣性豐富，合理囊括潛在抗病基因資源。每份樣本種植于防蟲網室，嚴格管控生長條件，在三葉期、拔節期、抽穗期分別采集新鮮葉片，迅速液氮速凍后 -80℃保存備用。
探針制備：以已克隆、測序明確的抗黃矮病關鍵基因片段為模板，運用 PCR 技術擴增、標記探針。選用生物素、高效標記物，經嚴格純化、質量檢測，保證探針特異性與靈敏度，能精準識別小麥基因組對應抗病基因區域，為后續雜交奠定基礎。
（二）實驗方法
染色體玻片制備：取小麥幼嫩根尖，置于飽和對二氯苯溶液預處理，卡諾氏固定液固定，隨后用 1mol/L 鹽酸解離細胞壁，改良苯酚品紅染色，壓片法制得染色體分散良好、形態清晰玻片；經梯度乙醇脫水、空氣干燥，玻片 -20℃儲存備用，確保染色體完整、結構清晰利于雜交。
原位雜交流程：將玻片在 70℃變性液處理使染色體 DNA 解鏈，迅速冰浴淬火；探針與雜交緩沖液按比例混合，滴加玻片，加蓋玻片封片后置于保濕盒，37℃雜交 16 - 24 小時，期間維持溫濕度穩定，促使探針與靶序列充分互補配對；雜交后依次經嚴謹洗脫去除非特異性結合探針，再用熒光標記抗生物素、抗體孵育，使雜交信號放大、可視化。
（三）顯微鏡觀察與數據分析
熒光顯微鏡成像：玻片置于熒光顯微鏡，選用合適濾光片組合，分別捕捉染色體與雜交信號熒光圖像；調整焦距、曝光參數，獲取多視野、高分辨率圖像，保證各染色體及雜交位點清晰呈現；對每個樣本隨機選取 10 個視野拍照記錄，留存原始圖像數據。
數據分析：利用專業圖像分析軟件定量分析雜交信號，測量信號強度、面積、位置；統計各小麥品種抗病基因位點數目、分布規律；通過聚類分析、主成分分析等多元統計方法，對比不同品種雜交結果，依抗病基因特征精準甄別抗黃矮小麥，構建品種抗病性數字化評價體系，繪制直觀抗病圖譜。
（一）抗病與感病小麥基因組雜交信號差異
直觀呈現：抗黃矮小麥品種在預期染色體區域呈現強而集中的雜交信號，熒光亮點清晰、規則，位置與已知抗病基因定位相符；感病品種對應區域信號微弱、彌散甚至無信號，鮮明揭示二者在抗病基因攜帶狀態的本質區別，圖像為抗病甄別提供最直觀證據。
量化分析：經軟件測算，抗病品種平均信號強度比感病品種高 3 - 5 倍，信號面積精準定位在特定染色體臂，占該臂總長特定比例；數據量化支撐視覺差異，凸顯 GISH 技術精準揭示基因組差異能力，為后續育種選材提供可靠量化指標。
（二）不同小麥種質資源抗病基因分布規律
品種間差異：地方品種多含古老、更好抗病基因，呈零散分布，單份材料攜帶基因位點少但類型多樣；現代育成品種經定向選育，抗病基因集中在少數優勢染色體區段，拷貝數高，利于穩定遺傳抗病性；野生近緣種蘊藏大量未知抗病基因，信號常出現在進化保守區域，為拓寬小麥抗病基因庫提供寶貴資源。
地域關聯：來自黃矮病高發區小麥品種抗病基因分布頻率高、類型多元，是長期自然與人工選擇結果；低發區品種雖總體攜帶基因少，但偶現稀有變異位點，暗示區域適應性抗病機制，助力區域針對性育種策略制定。
（三）基于 GISH 甄別結果的育種啟示
親本選配：精準甄別成果指導育種親本搭配，依抗病基因互補、累加原則，組合含不同優良抗病位點品種，加速聚合多抗基因，培育高抗、廣適小麥新品系；避免盲目雜交，減少育種周期與資源浪費。
基因定位與克隆：鎖定抗病基因確切位置后，利用分子標記技術精細定位，結合生物信息學、基因編輯手段克隆、功能驗證，解析抗病分子機制；推動轉基因、基因編輯抗病育種從理論走向實踐，提升小麥自主抗病能力。
（一）創新點
技術集成創新：將基因組原位雜交與小麥黃矮病抗性甄別深度融合，優化實驗流程，實現從樣本處理到數據分析全鏈條高效精準操作；解決傳統方法無法精準定位抗病基因難題，拓展 GISH 技術在作物抗病研究應用邊界。
大數據挖掘：積累海量小麥品種基因組雜交數據，借多元統計挖掘基因分布、遺傳關聯信息；打破以往單一品種研究局限，構建小麥抗病基因大數據平臺，為全球小麥育種者共享資源、協同創新提供支撐。
（二）展望
技術拓展：結合新興單細胞測序、三代測序技術，追蹤抗病基因在單細胞轉錄、染色體三維結構動態變化；從多維度解析抗病機制，助力靶向基因操作與智能育種設計。
應用深化：將精準甄別體系嵌入小麥智慧育種平臺，實現田間 - 實驗室實時數據交互；依氣候、病害流行模型預測育種方向，推動小麥產業從 “經驗育種" 邁向 “精準智能育種"，筑牢全球糧食安全防線。
本研究借基因組原位雜交技術為小麥抗黃矮病研究注入強勁動力，未來隨技術迭代、理念更新，有望重塑小麥抗病育種格局，為保障全球糧食穩定供應貢獻關鍵力量。
4
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務