大麦秆锈病是由真菌Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt )引起的，近年来在世界各地都爆发过，导致大麦产量大幅下降，对全球粮食安全构成挑战。目前控制秆锈病的有效方法是喷施杀菌剂和培育抗性品种，但是仅带有单一抗性基因的品系会使得对病原菌的筛选压力过大，易产生具有抗性的变异小种。通过整合多个抗病基因可显著提升植物抗病性，并且能有效延缓病原菌产生抗性的时间。小麦中有82个抗秆锈病基因被发现，而在大麦中仅有10个抗秆锈病基因被报道。近日，英国约翰·英尼斯中心作物遗传学系Brande B.H. Wulff和美国明尼苏达大学 Brian J. Steffenson在PBJ上线发表了题为“The wheat Sr22 , Sr33 , Sr35 and Sr45 genes confer resistance against stem rust in barley ”的论文。这项研究中作者以cv. Golden Promise 品种大麦为受体材料，利用农杆菌介导转化法将小麦中四个Sr基因转入，获得的转基因纯系具有对Pgt病原菌特异性抗性。同时，在没有病原菌的感染的情况下，这些转基因植株的主要农艺性状未发生明显改变。
使用常规杂交方法在物种之间转移R基因非常复杂，通常需要回交。但是将这些 R基因作为目标基因通过遗传转化方法转入到植株种不仅没有连锁阻力同时也可将多个R基因堆叠到同一基因座上以确保共同遗传。大麦和小麦与普通小麦的祖先的分化时间大概是10到14百万年前，迄今为止已经从小麦或其野生祖先克隆了9个Sr显性优势基因，它们均能编码CC-NLR蛋白且对Ug99具有抗性。作者使用Golden Gate cloning方法克隆了4个小麦中的抗秆锈病基因 Sr22、Sr33、Sr35、Sr45并将其转化到大麦中，所得到大麦转基因品系均具有对Pgt的高度抗性。
图1.利用克隆的小麦Sr基因提高大麦对秆锈病的抗性的策略
图2.大麦苗期使用Pgt Race进行秆锈病感染测定
作者对转基因的大麦纯系的分蘖数以及千粒重进行考察发现，与野生型相比均没有显著变化，表明小麦中的Sr基因仅对病原菌抗性有影响。Sr22，Sr33，Sr35和Sr45基因向大麦的功能转移创造了一种新的大麦抗秆锈病的来源。随着越来越多的抗秆锈病基因被克隆并验证，这些基因可以进一步提高大麦的广谱抗病性并减少出现抗性病原生理小种的概率。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13460
