原创解读|普通小麦品种“内麦836”叶锈病和条锈病成株抗性基因的发掘

由小麦叶锈菌Puccinia triticina（Pt）和条锈菌Puccinia striiformis f.sp.tritici（Pst）引起的叶锈病、条锈病对全球小麦生产造成严重的产量损失。利用遗传学手段寻找新的抗病基因，进而培育抗病品种是防治这些病害最为有效的措施。

由内江农科院培育的国审小麦品种内麦836对锈病具有良好抗病性，但其抗性遗传基础尚不明确。近日，由华中农业大学小麦改良创新团队成功解析内麦836的条锈病和叶锈病成株抗性分子机制。

本研究将来自国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的高代感病系Apav#1与内麦836杂交，经改良系谱法构建含有148个家系的F₅ 重组自交系（RIL）群体。对该群体分别在苗期和成株期进行表型鉴定，结合15K SNP芯片和SSR标记对其进行QTL分析，利用完备区间作图法（ICIM）在苗期定位到叶锈病抗性基因Lr16；针对两种病害，在成株期定位到5个抗性位点（表1），包括成株抗性基因Lr46/Yr29、叶锈病抗病位点Lr16和QLr.hzau-3BL、条锈病抗病位点QYr.hzau-5AL和QYr.hzau-5BL，这些位点均来源于抗病亲本内麦836，其中QLr.hzau-3BL和QYr.hzau-5AL是两个新位点，分别解释3-16%和7-14%的田间表型变异。将这两个抗性位点的紧密连锁SNP标记转化为KASP标记（KASP_8325、KASP_2253和KASP_5910），并对153份国内外的育种材料进行基因型分析，结果显示仅有部分国内材料含有这两个位点，主要分布在我国湖北、河南和四川等小麦种植区。在两年条锈病表型鉴定中（Yr19 EZ，Yr20 EZ），153份育种材料中携带QYr.hzau-5AL的平均条锈病严重度介于 0-65％。

根据本研究定位结果结合前人研究进展，预测出成株抗性基因Lr46/Yr29可能位于标记1132278和wpt-1770（2.54 Mb）之间（图2）。在中国春 IWGSC参考序列 v1.0中该区间存在56个高可信度基因，其中25个基因与抗病相关。根据基因表达信息，我们发现四个基因，即TraesCS1B01G454000.1，TraesCS1B01G454100.1， TraesCS1B01G454400.1，TraesCS1B01G456700.1仅在成株期小麦叶片上高表达。其中，TraesCS1B01G454000.1，TraesCS1B01G454100.1，TraesCS1B01G454400.1被注释为受体蛋白激酶，而TraesCS1B01G456700.1被注释为钙依赖性蛋白激酶。四个基因（TraesCS1B01G454000.1，TraesCS1B01G454100.1，TraesCS1B01G454400.1，TraesCS1B01G456700.1）和Lr46/Yr29之间的关系有待进行基因表达量验证。

图2. Lr46/Yr29的数量性状位点共定位区间

华中农业大学植物科学技术学院小麦改良创新团队硕士研究生周警卫为第一作者，华中农大兰彩霞教授和中科院西北高原生物研究所刘德梅副研究员为该论文的通讯作者，国际玉米小麦改良中心的Ravi P. Singh 和Julio Huerta-Espino博士、绵阳农科院任勇研究院、甘肃农科院白斌研究员以及本室成员李志康、袁婵、李顺达等也参与了本研究，感谢Mike Listman对文章的润色。该研究受到国家自然科学基金国际合作与交流项目、华中农业大学校自主创新基金和澳大利亚GRDC等项目资助。

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