我科学家克隆到新型抗条锈病基因

  【科技前沿】  

  本报济南7月20日电（记者赵秋丽、冯帆）日前，山东农业大学教授付道林领衔的小麦生物育种团队建立了快速基因克隆技术体系——性状关联突变体测序技术，在小麦中克隆到一个新型抗条锈病基因YrNAM。这一重要科研成果20日在《自然·通讯》在线发表，将为小麦抗病机理研究、生物育种和种质创新提供重要的基因资源及技术支撑。

  小麦条锈病是世界范围内严重危害小麦生产的重要流行性病害，严重流行年份可导致小麦减产40%以上，对国家粮食安全构成严重威胁。小麦条锈菌可随高空气流传播，流行速度快、发生区域广，其有效防控是世界性难题。同时，当前小麦育种中存在品种同质化高、条锈病抗源匮乏单一等突出问题。因此，克隆新的抗病基因，选育和推广利用抗条锈病小麦品种，是降低条锈病危害最绿色安全、最经济有效的措施。

  为解决小麦抗条锈病基因缺乏、基因克隆困难等突出问题，付道林科研团队建立了快速基因克隆技术体系——性状关联突变体测序技术，以提高小麦基因克隆的工作效率。“该技术不需要构建遗传图谱，不需要获得亲本材料的参考基因组，可实现小麦目标基因的快速克隆，并且经济有效。性状关联突变体测序技术克服了传统图位克隆策略对精细遗传作图的依赖性，弥补了近年来基于突变体及组学技术开发的多项技术的特定缺陷。”付道林介绍说。

  论文共同通讯作者、山东农业大学农学院教授吴佳洁介绍，研究利用性状关联突变体测序技术，以20世纪60年代美国小麦品种Moro的衍生系为材料克隆到一个抗条锈病基因YrNAM。该基因与已报道抗病基因存在明显不同，是一类新型抗病蛋白，将YrNAM基因导入感条锈病小麦品种Fielder及CB037，可显著提高小麦条锈病抗性。

  研究发现，高大山羊草和沙融山羊草存在YrNAM同源基因，与YrNAM蛋白序列相似性达78%。因此，推测YrNAM起源于小麦与山羊草分化前的共同祖先种。然而，在对六百余份小麦品种的检测中，未发现携带YrNAM的品种。因此，YrNAM基因未被育种家广泛应用于小麦育种。科研人员推断，这很可能与YrNAM附近存在小麦育种中不受欢迎的棕色颖壳基因Rg1有关。YrNAM的克隆，为分子标记辅助选择及生物育种应用创造了条件。