研制抗多种小麦病害的基因 烟台大学团队完成了小麦广谱白粉病抗性基因Pm37的详细定位和克隆。 2月17日，烟台大学马鹏涛教授团队在《Nature Communications》在线发表了题为“Pm37 as asensitive Sr22 allele conversresistance to wheat powymyew and leaf rust”的长篇研究论文。本文首先在烟台大学完成。 “小麦是我国最重要的粮食作物之一，病害爆发严重影响小麦产量。我们正在研究小麦的抗病基因，并将其应用于育种，以减少农药的使用。”马鹏涛表示，该研究历时近10年，完成了小麦广谱白粉病抗性基因Pm37的详细定位和克隆。尤其重要的是，通过改变部分序列，每个小麦品种都可以拥有共同的基因。完全不同的抗病能力，使它们能够抵抗多种疾病，这对生产具有极其重要的影响。 NLR基因家族是广泛存在于动植物体内并参与免疫反应的重要基因家族。它编码的蛋白质在病原体的识别、免疫信号通路的激活和细胞死亡的调节中发挥着核心作用。这项研究首次报道了 NLR 等位基因突变介导的小麦抗白粉病和叶锈病的功能分化。这为分析NLR基因家族的功能分化机制提供了基础，具有重要的理论意义。我们还提供序列模板，通过基因编辑等技术，对NLR进行人为修饰，产生更多类型的抗性，具有重要的实用性和复制价值。小麦是世界上最重要的粮食作物之一，经常被其生产过程中受到多种病害的威胁。小麦白粉病。它是由专性生物营养病原体 Blumeria graminis f 引起的。 sp。面粉病害是威胁小麦安全生产的最严重病害之一。在小麦白粉病防治实践中，利用品种抗性是最经济有效的措施。然而，抗病性在有性品种的推广应用中，病原菌与宿主的动态协同进化意味着单一抗病基因很容易丧失。因此，发掘各种抗病遗传资源，分析其抗病遗传和分子机制，对于小麦病害的长期防治具有重要意义。在本研究中，我们综合使用图位克隆和PacBio SMRT长读长基因组测序从NC99BGTAG11中克隆Pm37小麦种质。 Pm37编码典型的CC-NBS-LRR受体蛋白，其细胞死亡诱导活性主要由其CC结构域介导。有趣的是，虽然Pm37和小麦锈病抗性基因Sr22是互感等位基因变异体，但它们的功能与白粉病抗性到茎锈病抗性有本质上的不同。我们还发现 Pm37 对叶锈病也表现出中等的抗性。这种“等位基因抗异病”的现象在小麦NLR基因家族中非常罕见，对于理论研究和育种应用具有重要价值。 “简单来说，我们克隆的Pm37对白粉病有很高的抗性，也能抗叶锈病。通过改变该基因的一些碱基序列，还可以分化出抗茎锈病。”马鹏涛说：“我们还发现了基因的起源和进化路径。”现代小麦是由两次自然远缘杂交形成的复杂异源六倍体物种，两个染色体重复，以及三种野生植物（包括小麦、山羊草和美味山羊草）经过 9000 多年的自然选择和人工驯化。研究发现Pm37起源于古老的小麦，并通过dTimofeiwe小麦作为桥父渗入到普通小麦基因组中。它在普通小麦及其相关品种中的分布频率极低。这是一种罕见的突变，在育种中不常使用。研究团队利用开发的功能标记Pm37-FM对Pm37进行精准育种，在多个小麦品种中遗传提高抗病性，并获得成功应用。尽管这些品系保持高水平的抗性，但尚未发现农艺和产量性状的结合负荷。是一种罕见且优良的抗病基因。 （大红新闻/大红日报记者 邢金宇 通讯员 孙艳）