2026年03月04日
首次報道了NLR等位變異介導的小麥對白粉病和葉銹病的功能分化
本報訊（YMG全媒體記者 徐峰 通訊員 孫艷）近日，煙臺大學馬朋濤教授團隊以研究長文形式在Nature Communications上在線發(fā)表了題為“Pm37 as a susceptible Sr22 allele confers resistance to wheat powdery mildew and leaf rust”的論文。煙臺大學為論文第一完成單位。
煙臺大學青年教師靳玉麗、湘湖實驗室博士后李雯玲和煙臺大學碩士生李堯雪為論文的共同第一作者。煙臺大學馬朋濤教授、湘湖實驗室吳秋紅研究員、山東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所劉成研究員、江蘇大學何華綱副教授為共同通訊作者。工作得到了國家自然科學基金、山東省小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目的支持。
該研究歷經(jīng)近十年，完成了小麥廣譜抗白粉病基因Pm37的精細定位與克隆，首次報道了NLR等位變異介導的小麥對白粉病和葉銹病的功能分化，為解析NLR基因家族的功能分化機制提供了依據(jù)，具有重要理論意義，同時也為利用基因編輯等技術(shù)人工改造NLR創(chuàng)制更多類型的抗性提供了序列模板，具有重要育種利用價值。研究綜合利用圖位克隆及PacBio SMRT長讀長基因組測序，從小麥種質(zhì)NC99BGTAG11中克隆了Pm37。Pm37編碼一種典型的CC-NBS-LRR類受體蛋白，引起細胞死亡誘導活性主要由其CC結(jié)構(gòu)域介導。
Pm37與小麥抗稈銹病基因Sr22互為感病等位變異，但在功能上卻發(fā)生從白粉病抗性到稈銹病抗性的根本性分化，同時發(fā)現(xiàn)Pm37還對葉銹病表現(xiàn)出中等程度抗性。這種“等位基因抗不同病害”的現(xiàn)象在小麥NLR基因家族中極為罕見，具有重要理論研究與育種利用價值。
現(xiàn)代小麥是由一粒小麥、擬斯卑爾脫山羊草、粗山羊草等3種野生植物經(jīng)過兩次天然遠緣雜交、兩次染色體加倍，歷經(jīng)9000多年的自然選擇和人工馴化而形成的復雜異源六倍體物種。Pm37起源于古老的一粒小麥，經(jīng)提莫菲維小麥做橋梁親本漸滲到普通小麥基因組中，在普通小麥及其近緣種材料中分布頻率極低，是一個尚未被廣泛育種利用的珍稀變異。研究團隊利用開發(fā)的功能標記Pm37-FM，對Pm37進行精準轉(zhuǎn)育，已成功應用于多個小麥品種的抗病遺傳改良，這些品系在保持高水平抗性的同時，尚未發(fā)現(xiàn)農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的連鎖累贅，是一個不可多得的優(yōu)秀抗病基因。