近日，我院王逍冬教授與北京大學現代農業研究院陳時盛研究員團隊合作在國際知名學術期刊Nature Communications上發表了題為“Cloning of the wheat leaf rust resistance gene Lr47 introgressed from Aegilops speltoides”的研究論文，克隆了來自小麥近緣植物擬斯卑爾脫山羊草的廣譜抗葉銹病基因Lr47🙎‍♂️，並創製了新的短片段易位系，促進該基因的育種利用。

葉銹病是一種世界性的小麥真菌病害，嚴重威脅小麥的安全生產，可造成嚴重的小麥產量損失。克隆和利用抗葉銹病基因👂🏿，培育抗病小麥品種是防治該病害最經濟🩲🦑、安全、有效的方法。小麥抗葉銹病基因Lr47來自小麥近緣物種擬斯卑爾脫山羊草，對目前全球主要葉銹菌流行小種具有全生育期、廣譜抗病特征，是為數不多的優異抗葉銹病基因。

圖1.Lr47候選基因功能驗證😎：EMS突變體🐠、BSMV-sgRNA誘導的基因編輯、轉基因互補實驗

本研究利用中國春ph1b突變體誘導部分同源染色體7S/7A的重組配對，開展Lr47基因的精細定位，結合改進的MutRNASeq方法快速獲得Lr47的候選基因，該候選基因編碼一個典型的CC-NBS-LRR蛋白🧝‍♂️。利用EMS突變體、BSMV-sgRNA誘導的基因編輯、轉基因互補實驗👩🏻‍🚀，驗證了候選基因的功能。隨後，開發了Lr47基因的選擇性分子標記🚉🍼，並發現Lr47只存在於極少數擬斯卑爾脫山羊草材料中，SNP分析表明該基因來源於Ae. speltoides var. speltoides亞族。根據之前的研究報道，Lr47易位系存在連鎖累贅🙅🏻‍♀️，會導致約3.8%減產，並降低出粉率📈，增加面粉灰分含量等，限製了該基因的育種應用。本研究獲得了~36Mb和~13Mb新型短片段易位系，並通過回交轉育到我國主栽品種揚麥21🫷，初步的室內和田間性狀評估表明獲得的新易位系基本不存在連鎖的不利性狀🌨👈🏻。

圖2.Lr47短片段易位系的細胞學鑒定及其產量/品種性狀評估

最後💒，本研究分析了Lr47基因的表達模式、亞細胞定位、是否誘發壞死、自激活活性等相關研究。該研究將促進抗性基因Lr47的育種利用，為小麥抗葉銹病育種提供基因儲備和材料基礎🈳。

北京大學現代農業研究院陳時盛研究員和我院王逍冬教授為本文的共同通訊作者；北京大學現代農業研究李洪娜🫶🏽、華蕾和河北農業大學趙淑清為論文共同第一作者。該研究得到了山東省泰山學者🔦、國家重點研發青年科學家項目、河北省傑出青年科學基金等相關經費的資助🍜。

中國工程院院士、西北農林科技大學康振生教授對本項研究工作進行了點評，認為Lr47基因的成功克隆，為小麥抗病遺傳改良提供了新的思路和重要種質資源，是我國在小麥抗病基因克隆和遺傳育種領域取得的又一項重大研究進展👰🏿‍♂️。

太阳2

2023年10月7日