小麥白粉病是威脅糧食安全的病害之一。當(dāng)前，提高小麥的白粉病抗性尤其是廣譜抗性，是小麥抗病育種領(lǐng)域的主要任務(wù)。野生二粒小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←湹囊吧嫦确N，經(jīng)歷了長期而復(fù)雜的環(huán)境演變，積累了豐富的遺傳多樣性，是現(xiàn)代小麥抗病遺傳改良的寶貴資源。

 

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員劉志勇與趙玉勝團(tuán)隊(duì)采用圖位克隆、PacBio長讀長基因組重測序、突變體和轉(zhuǎn)基因功能驗(yàn)證等方法，克隆到廣譜抗白粉病基因Pm36。Pm36編碼一個(gè)新型的具有跨膜結(jié)構(gòu)域的串聯(lián)激酶（WTK7-TM）蛋白。白粉菌多小種鑒定發(fā)現(xiàn)，WTK7-TM對我國不同生態(tài)區(qū)的所有測試的104個(gè)白粉菌生理小種均表現(xiàn)出免疫或高抗。研究發(fā)現(xiàn)，Pm36位點(diǎn)存在明顯的基因組擴(kuò)張和新基因產(chǎn)生現(xiàn)象。EMS突變體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，WTK7-TM的兩個(gè)激酶結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域?qū)τ诳共」δ苤陵P(guān)重要。體外磷酸化實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)，串聯(lián)激酶WTK7-TM的兩個(gè)激酶結(jié)構(gòu)域?qū)τ谧粤姿峄偷孜锪姿峄哪芰潜匦璧?。進(jìn)化分析顯示，兩個(gè)激酶結(jié)構(gòu)域可能是通過重復(fù)形式產(chǎn)生，屬于“絲氨酸/蘇氨酸”類型激酶。亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)串聯(lián)激酶WTK7-TM定位于細(xì)胞質(zhì)膜?；蛩菰捶治霭l(fā)現(xiàn)，Pm36基因稀有地分布在野生二粒小麥的南部居群，未參與小麥的進(jìn)化過程，且在現(xiàn)代小麥基因庫中缺失。該研究采用分子設(shè)計(jì)育種，將Pm36基因?qū)胛覈←溨鳟a(chǎn)區(qū)主栽品種，創(chuàng)制出高產(chǎn)而抗病的小麥新種質(zhì)ZKPm36，為培育廣譜抗白粉病小麥新品種提供了基因資源、奠定了理論基礎(chǔ)。

 

　　4月10日，相關(guān)研究成果以A membrane associated tandem kinase from wild emmer wheat confers broad-spectrum resistance to powdery mildew為題，在線發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室“揭榜掛帥”項(xiàng)目等的支持。