2024年4月28日，北京大学现代农业研究院陈时盛课题组与合作者在Theoretical and Applied Genetics杂志在线发表了题为“Mapping and characterization of rust resistance genes Lr53 and Yr35 introgressed from Aegilops species”（https://doi.org/10.1007/s00122-024-04616-x）的研究论文。该研究工作证明抗锈病基因Lr53和Yr35来源于沙融/高大山羊草（或二者衍生物种），并将Lr53和Yr35基因定位到6BS染色体端粒6.03Mb区间内，创制了新型小片段易位系，促进基因的育种利用。

小麦条锈病和叶锈病是我国小麦生产上的重要病害，严重威胁小麦的安全生产。利用抗病基因，培育抗病小麦品种是控制该病害最经济有效的策略。连锁抗锈病基因Lr53和Yr35最初被认为来源于野生二粒小麦T. dicoccoides，且Lr53和Yr35对不同国家的锈菌小种表现出广谱、近免疫抗性，还未有毒性菌种报道。

本研究发现Lr53对我国流行的5个叶锈菌小种表现出近免疫抗性。而Yr35对条锈菌小种CYR34表现出高抗，但对CYR32表现出感病。随后，通过SNP分析、序列比较、群体验证、细胞学鉴定等方法，证实携带Lr53和Yr35基因的外源染色体片段不是来自于野生二粒小麦T. dicoccoides，而是来源于高大山羊草或沙融山羊草或二者的衍生物种（图1）。携带Lr53和Yr35的易位染色体片段大小约为687Mb，易位断点发生在687.02 Mb和688.29Mb之间（图1）。

图1、携带抗病基因Lr53和Yr35的外源染色体片段的来源分析

本研究引入了ph1b突变体诱导6B与外源6S染色体发生重组。利用包含1946个单株的分离群体，将Lr53和Yr35定位到6BS染色体端粒区域6.03 Mb的区间内（参照中国春v1.1），两个抗性基因共分离（图2）。对候选区间内的基因进行转录组差异表达分析以及qRT-PCR验证，推测其中的NLR基因或蛋白激酶可能为Lr53和Yr35的候选基因。

利用获得的共分离标记pku6B3127（AvaI）对87份四倍体和149份六倍体小麦进行评估，显示该标记可以特异性鉴定携带Lr53和Yr35外源6S染色体片段。此外，本研究成功获得了小片段关键重组体C580，残余的外源6S片段大小约为5.56 - 6.03 Mb。将该片段转移到我国小麦品种扬麦21（YM21），获得的新型小麦易位系对叶锈和条锈菌小种表现出与亲本一致的抗性和抗谱（图3）。

图2、抗性基因Lr53和Yr35的定位及其共线性区间

北京大学现代农业研究院许斌洋、沈涛、李洪娜和四川农业大学陈红为该论文共同第一作者，北京大学现代农业研究院陈时盛研究员和四川农业大学郝明教授、陈国跃教授为共同通讯作者，北京大学现代农业研究院为论文第一单位。该研究得到国家重点研发计划项目青年科学家项目（2022YFD1201300）、山东省重点项目（ZR202211070163和2023LZGC022）等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-024-04616-x