中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所/崖州灣國家實驗室研究員凌宏清團隊，聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)教授康振生和韓德俊領(lǐng)銜的研究團隊，在全球尺度上構(gòu)建了小麥條銹病“綜合抗源”核心資源庫，解析了普通小麥條銹病抗性遺傳基礎(chǔ)，繪制出首張小麥全基因組抗條銹病基因全景圖，為抗病基因合理利用與設(shè)計育種提供了理論支撐。
小麥條銹病是全球性流行真菌病害。由于條銹菌小種變異頻繁，全球各地相繼出現(xiàn)新小種，致使大部分生產(chǎn)使用的抗病基因喪失抗性。因此，亟需尋找新的抗?。ɑ颍┵Y源來提高小麥新品種抗性，并通過合理的基因布局來應(yīng)對快速變異的條銹菌。
該研究在世界范圍內(nèi)征集了超過14000份普通小麥，包含國內(nèi)外農(nóng)家種、主栽品種、高代品系和核心種質(zhì)等，根據(jù)來源、生長習(xí)性和多樣性，并結(jié)合條銹病各流行區(qū)特點，挑選2191份作為多樣性代表進行全基因組重測序，繪制了高密度基因組變異圖譜。研究結(jié)合多年多點的近47000個條銹病抗性表型數(shù)據(jù)，利用全基因組關(guān)聯(lián)薈萃分析，揭示了全球各個麥區(qū)抗條銹病的遺傳基礎(chǔ)，繪制了包含431個QTL位點的小麥基因組抗條銹病基因全景圖，明確了抗病基因在各個銹病流行區(qū)的分布和利用規(guī)律，闡明了一個世紀以來小麥條銹病抗性基因選擇特征和流行病學(xué)特征之間的關(guān)系。
在此基礎(chǔ)上，結(jié)合轉(zhuǎn)錄表達、單倍型變異、候選基因關(guān)聯(lián)分析等，該研究篩選獲得559個與抗條銹病相關(guān)的候選基因，并初步對其中的三個基因進行圖位克隆、突變體分析、轉(zhuǎn)基因等功能驗證。研究發(fā)現(xiàn)，這些基因總體上可分為三種類型。一是新優(yōu)異等位基因Yr5x可抵抗當(dāng)前潛在流行的條銹菌新生理小種；二是兼抗小麥條銹病與白粉病等位基因Yr6/Pm5，其可能通過I366T和M1011I兩個關(guān)鍵氨基酸位點實現(xiàn)病原菌特異性識別；三是新型兼抗條銹病和葉銹病基因YrKB，其幾乎無產(chǎn)量負效應(yīng)。
上述研究為提高小麥抗病性提供了理論依據(jù)和優(yōu)質(zhì)基因（組合），有望推動普通小麥抗病分子育種進程，為實現(xiàn)條銹病的綠色防控奠定基礎(chǔ)。
7月22日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-遺傳學(xué)》（Nature Genetics）上。
