科学家揭示小麦抗白粉病和条锈病基因新模式

　　6月9日，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员刘志勇领衔的植物免疫团队和合作者，在《自然-遗传学》（Nature Genetics）以“背靠背”形式发表了两篇研究论文，分别发现野生二粒小麦来源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121均是由两个NLR决定的小麦抗病性遗传调控新模式。 

　　第一项研究中，研究人员通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，TdCNL1编码了具有钾依赖性钠钙交换器整合结构域（新型ID）的非典型CNL蛋白，而TdCNL5编码一个典型的CNL蛋白。突变体和病毒诱导基因沉默实验表明，TdCNL1或TdCNL5基因功能丧失或基因沉默均导致抗性丧失。遗传转化实验表明，单独转入TdCNL1或同时转入TdCNL1/TdCNL5的转基因植株表现出抗性，而仅含有TdCNL5的转基因植株则表现感病，揭示了TdCNL1和TdCNL5在小麦白粉病抗性中呈现功能互补性。 

　　第二项研究中，研究人员通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，TdNLR1编码一个典型的NLR蛋白，而TdNLR2编码一个缺失CC结构域非典型的NLR蛋白。突变体、病毒诱导基因沉默、转基因和基因编辑敲除实验表明，以“头对头”方式排列的基因TdNLR1和TdNLR2都是YrTD121介导的条锈病抗性所必需的。 

　　野生二粒小麦是普通小麦的野生祖先种，经历了长期复杂的环境演变，积累了丰富的遗传多样性，蕴含多样化的抗病基因。野生二粒小麦来源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121仅存在于少数野生二粒小麦种群中，没有参与小麦的驯化和普通小麦的进化过程。研究团队通过将野生二粒小麦与普通小麦高产品种进行杂交和连续回交，经过分子标记辅助选择，已经创制出携带MlIW170/Pm26和YrTD121的高产抗病新种质，研究结果为培育广谱多抗小麦新品种提供了重要基因资源和理论基础。