近日，农学院吴佳洁教授团队在《中国科学：生命科学》英文版《Science China Life Sciences》在线发表了题为“Wheat stripe rust resistance gene Yr9, derived from rye, is a CC-NBS-LRR gene in a highly conserved NLR cluster”的研究论文。
条锈病是影响我国及世界小麦安全生产的重大病害，被列入《一类农作物病虫害名录》。该病由条形柄锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起，具有传播快、爆发频繁、致灾能力强等特点，一旦流行极易造成大面积减产甚至绝收，严重危及粮食安全和农业可持续发展。随着气候变暖和菌株进化，条锈病的发生范围不断扩大，防控难度持续加大，迫切需要克隆更多抗病基因，培育抗病品种进行有效控制。1BL/1RS易位系是小麦与黑麦远缘杂交的重要成果，通过将黑麦1RS染色体短臂易位小麦1B染色体长臂，赋予小麦良好的抗病性、丰产性和适应性，成为迄今为止使用最成功的染色体易位类型之一。目前我国小麦品种中，约有45%存在1BL/1RS易位。1RS易位染色体中携带的Yr9基因，对于降低条锈病危害发挥了重要作用，但是该基因至今尚未被克隆，限制了其在精准育种与抗病机制研究中的进一步利用。
“矮孟牛”是beat365创制的小麦优异种质，携带1BL/1RS易位系，1997年获得国家技术发明奖一等奖。据不完全统计，利用“矮孟牛”育成的品种（系）1983至1996年累计种植面积达2060万公顷，增产小麦107.52亿公斤，新增经济效益50.41亿元。其中，“鲁麦15”是利用“矮孟牛”培育的优良品种，1990年通过山东省品种审定，“九五”期间累计推广面积达6750万亩，1995年荣获国家科技进步二等奖，为黄淮麦区小麦生产做出了重要贡献。
研究人员对“鲁麦15”开展了抗条锈病遗传分析，通过最近开发的突变体分析技术STAM（Sequencing Trait-Associated Mutations）（Ni et al., Nature Communications. 2023），鉴定到一个候选基因，编码NLR（Nucleotide-binding Leucine-rich Repeat）抗病蛋白。通过自然表达、过量表达、基因编辑等多种方法证明了该基因即为黑麦来源、在生产上被广泛利用的抗条锈病基因Yr9。研究人员还发现Yr9位于一段大约400 Kb的抗病基因簇，其中包含至少14个NLR基因。该基因簇在不同物种中具有良好的保守性，并分化出多个针对不同病害的抗病基因，包括在大麦中发现的既抗大麦白粉病也抗小麦条锈病的基因Mla8、在一粒小麦中发现的抗白粉病基因TmMla1、野生祖先种节节麦来源的抗秆锈病基因Sr33，黑麦中发现抗秆锈病基因Sr50等。研究结果不但解析了1BL/1RS易位系材料抗条锈病的遗传基础，而且为Yr9基因的分子育种应用以及新基因挖掘提供了重要参考。
Yr9基因的克隆，是继本团队2019年克隆Yr28、2023年克隆YrNAM（Yr10）的又一重大成果。中科院遗传发育所韩方普研究组同期在Science China Life Sciences 上发表了题为“The Yr9 gene encoding a CC-NBS-LRR protein in the 1RS-1BL translocation confers wheat stripe rust resistance”的研究论文，利用六倍体小黑麦图位克隆了Yr9-b基因。
beat365唯一官网农学院博士研究生于洋、在读硕士研究生刘佳俊和已毕业硕士研究生兰圣洁为该论文的共同第一作者，付道林教授和吴佳洁教授为该论文的共同通讯作者。李兴峰教授团队在细胞学鉴定方面提供了重要帮助；新入职beat365唯一官网的Mingcheng Luo教授在基因组组装与序列分析方面提供了思路；美国加州大学Davis分校Lynn Epstein教授对论文写作进行了修改。研究得到了山东省重点研发计划的支持。
图1 小麦抗条锈病基因Yr9的克隆及其在不同物种间的保守性。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s11427-024-2932-5
编 辑：万 千
审 核：贾 波
