中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员课题组与中国农业大学孙其信教授团队合作在The Crop Journal第7卷第6期发表了题为 “Wheat powdery mildew resistance gene Pm64 derived from wild emmer (Triticum turgidum var. dicoccoides) is tightly linked in repulsion with stripe rust resistance gene Yr5” 的论文，报道了从野生二粒小麦中发掘出的小麦抗白粉病新基因Pm64，建立了与其紧密连锁的分子标记，并确定了其与抗条锈病基因Yr5的遗传关系。研究结果不仅有助于图位克隆该抗白粉病基因，更为通过遗传重组创制Pm64与Yr5紧密连锁的兼抗白粉病和条锈病新种质和兼抗小麦新品种培育提供了理论依据。
条锈病和白粉病是小麦重要的病害，在一个品种中聚合多个抗病基因可培育兼抗和多抗小麦品种。作者利用中国农业大学杨作民教授创制的野生二粒小麦与普通小麦杂交和连续回交后代导入系WE35与携带抗条锈病基因Yr5的品系S2199构建分离群体，同时对两种病害抗性基因进行了研究。其中WE35品系苗期和成株期分别表现对小麦白粉病菌系E09中等和高度的抵抗，但对条锈菌小种CYR32高感；而S2199对白粉病菌系E09高度感染，但对条锈菌小种CYR32高抗（图1）。图 1 小麦品系WE35和S2199 接种白粉病菌系E09和条锈病菌小种CYR32后15天的表型作者首先通过遗传分析证明WE35对白粉病的抗性受一个抗白粉病新基因Pm64控制，与抗条锈病基因Yr5呈互斥紧密连锁，并通过分子标记将其定位于小麦2BL染色体Bin 2BL4-0.50–0.89区段。之后利用普通小麦中国春和野生二粒小麦Zavitan该基因组区段的序列信息进一步开发分子标记，将Pm64定位于分子标记WGGBH1364和WGGBH612之间0.55 cM的遗传区间，对应于15 Mb的基因组区段，含有7个预测的NBS-LRR和21个Ser/Thr蛋白激酶编码基因，为Pm64基因的精细定位和图位克隆奠定了基础。研究发现抗白粉病基因Pm64与抗条锈病基因Yr5呈紧密互斥连锁，在644个F2单株的分离群体中未检测到Pm64与Yr5发生重组，这可能与该基因组区段基因密度偏低，重组交换率低有关；也可能是Pm64与Yr5物理距离非常近，二者在小的分离群体中难以检测到重组；另外也可能是由于Pm64来自野生二粒小麦，Yr5来自斯卑尔脱小麦，在2BL的该基因组区段基因组序列差异较大，遗传重组受到抑制有关。目前课题组已经通过增大分离群体，借助分子标记辅助选择筛选该基因组区域的重组个体，辅助以白粉病和条锈病菌人工接种苗期和田间成株期鉴定，创制出了Pm64与Yr5发生重组且呈紧密连锁的兼抗白粉病和条锈病新种质（图2）。
图2 Pm64与Yr5基因紧密连锁兼抗白粉病和条锈病新种质的抗性表现该项研究工作得到了科技部十三五重点研发专项（2017YFD0101004）和中国科学院科技服务网络计划（STS）项目（KFJ-STS-ZDTP-024）支持。小麦族多组学网站：http://202.194.139.32
