一作解读 | Communications Biology | 烟台�...

来源：市场资讯

（来源：小麦研究联盟）

在小麦生产中，病害的发生严重影响产量和品质。其中小麦白粉病是全球范围内的小麦病害之一，我国每年小麦白粉病发病面积在600万公顷左右。随着单一抗病品种的大面积推广和白粉菌致病类型的不断进化，生产上常用的几个主效抗性基因面临着抗性丧失的风险。因此，不断挖掘、利用新的抗性基因，培育具备持久抗性的小麦新品种，对小麦白粉病的持久防控具有重要意义。

2026年4月1日，烟台大学马朋涛教授团队联合中国科学院遗传发育所农业资源研究中心、山东省农业科学院作物研究所等单位在Nature旗下一区TOP期刊Communications Biology在线发表了题为“Fine mapping of a powdery mildew resistance gene PmCWI16926 from cultivated emmer wheat”的研究论文。本研究系统解析了栽培二粒小麦CWI16926-4Y抗白粉病基因位点PmCWI16926的基础，并开发了共分离的育种标记，有效促进了该基因的育种利用进程。

1. CWI16926-4Y白粉病抗性评估与抗病遗传分析

成株期田间抗性鉴定表明，CWI16926-4Y在两年均表现出高水平的白粉病抗性。苗期抗性鉴定显示，CWI16926-4Y对16个白粉病菌株均表现免疫，表现出广谱的白粉病抗性（图1）。

多个菌株的苗期抗病遗传分析表明，CWI16926-4Y苗期对小麦白粉病的广谱抗性由一对显性抗白粉病基因控制，暂时命名为PmCWI16926。

图1 CWI16926-4Y的白粉病抗性评估

2. PmCWI16926的精细定位与目标区间的共线性分析

利用BSR-Seq，在利用分离群体构建的抗感混池间共鉴定出55,524个高质量SNP，这些位点分布在栽培二粒小麦的14条染色体上。基于ΔSNP-index值分析，在 2BS 染色体臂末端区域（13.0~25.3 Mb）检测到一个明显的SNP富集峰，提示PmCWI16926可能位于这个区间。

利用CWI16926-4Y与LDN杂交的2,000个F2:3家系，以及基于BSR-seq开发的分子标记，将PmCWI16926定位在标记YTU2BS-045和YTU2BS-062之间，对应硬粒小麦Svevo参考基因组590 kb的物理区间（图2）。

图2 PmCWI16926的精细定位

利用PmCWI16926的侧翼标记YTU2BS-045和YTU2BS-062，对硬粒小麦 Svevo与多个普通小麦材料的参考基因组进行共线性分析，发现该区间在不同的参考基因组中表现出高度的共线性关系，有利于候选基因的的分析与克隆。

3. PmCWI16926候选基因的鉴定

在PmCWI16926的精细定位区间内，共注释出3个高可信度基因，其中TRITD2Bv1G010130和TRITD2Bv1G010140参与抗病或胁迫响应通路。TRITD2Bv1G010130在LDN接种E09后48~72小时转录水平上调近9倍，而在CWI16926-4Y中的表达量始终较低，表明TRITD2Bv1G010130虽对病原菌侵染产生响应，但其在感病材料中更强的激活水平提示该基因可能作为感病因子，或被病原菌利用以促进侵染，而非参与抗病反应；而TRITD2Bv1G010140在白粉菌侵染后，在CWI16926-4Y中快速相应且强烈地诱导表达，在接种后12小时转录水平上调近13倍，而在LDN中始终维持基础表达水平，提示该基因的可能参与了对病原菌的抗病过程（图3）。

图3 小麦白粉菌在抗感材料叶片的侵染过程及候选基因的表达模式分析

为验证两个候选基因的序列变异，分别扩增CWI16926-4Y和4个感病材料中TRITD2Bv1G010130和TRITD2Bv1G010140的全长序列。序列分析显示，CWI16926-4Y与感病亲本LDN的TRITD2Bv1G010130序列完全一致，表明该基因并非控制该抗性的功能基因。

对TRITD2Bv1G010140的分析发现，硬粒小麦Svevo参考基因组中存在该基因的两个转录本：TRITD2Bv1G010140.1包含4个外显子（长度分别为1799 bp、994 bp、90 bp、30 bp），TRITD2Bv1G010140.2为单外显子转录本，长度3,357 bp（图4a）。二者均编码含NB-ARC结构域和R13L1/DRL21类富亮氨酸重复区的NLR类蛋白，序列相似性为89.2%。本研究成功扩增并测序了TRITD2Bv1G010140.2 （图4b），抗感材料间的序列比对发现在CWI16926-4Y中该基因存在4个特异的SNP位点，分别位于1643、1999、2182和2614 bp处，导致了氨基酸替换（R→H、S→S、S→G、D→N），这些变异位点在所测试的感病材料和携带2BS染色体其他白粉病抗性位点的抗病供体材料中均未出现，表明CWI16926-4Y中的TRITD2Bv1G010140是一个独特的单倍型，可能是PmCWI16926的候选基因。

图4 候选基因TRITD2Bv1G010140的结构与序列变异分析

随后，根据TRITD2Bv1G010140的序列变异特征，设计了该基因的特异性 KASP标记KASP689-1，对CWI16926-4Y与LDN杂交获得的2000个F2:3家系进行分型检测，显示KASP689-1与PmCWI16926共分离（图5）。进一步说明TRITD2Bv1G010140为PmCWI16926的关键候选基因。

图5 基因特异标记KASP689-1对CWI16926-4Y与LDN的F2:3家系进行连锁分析

4. PmCWI16926的育种利用分析

CWI16926-4Y全生育期具有高水平的白粉病抗性，且农艺性状与普通小麦相比，在分蘖能力、穗密度方面具有明显优势，可作为优良抗性资源用于小麦遗传改良（图6）。为精准转育PmCWI16926，该研究利用紧密连锁的分子标记YTU2BS-011、YTU2BS-045、YTU2BS-062、YTU2BS-072和特异性基因标记KASP689-1对来自我国小麦主产区的46份高感白粉病的小麦主栽品种与骨干育种品系进行了检测。结果显示，YTU2BS-011、YTU2BS-072与KASP689-1在全部46份供试材料中均能区分CWI16926-4Y与感病材料。因此，这些标记可用于PmCWI16926向普通小麦中的转育及候选分子标记辅助选择育种。目前该基因导入到多个感病小麦品种背景中，正在评估不同背景下的育种效应。

图6 CWI16926-4Y的农艺性状表现

作者与基金

烟台大学硕士研究生许晓哲、李东明和中国农业科学院植物保护研究所王凤涛副研究员为论文的共同第一作者，烟台大学青年教师于宁宁，中国科学院遗传发育所农业资源研究中心韩帼豪副研究员和山东省农业科学院作物研究所刘成研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金，山东省自然科学基金，河北省自然科学基金等项目的支持。

小麦族多组学网站：http://wheatomics.sdau.edu.cn

投稿、合作等邮箱：shengweima@icloud.com