Molecular Plant | 英国约翰英纳斯中心研究探寻持久抗性基因的方法–小麦R基因图谱！

最近，随着测序技术和生物信息学的发展，基因组资源激增，加速了小麦（Triticum aestivum）抗病（R）基因的克隆（Science | 封面文章！内生真菌基因的水平转移打开小麦抗赤霉病的大门！Nature Biotechnology | 最新研究揭示转多基因赋予小麦对病原真菌的广谱抗性！）。然而，随着人口增长和气候变化的挑战，不仅要克隆少数R基因并对其进行功能鉴定，而且要在一定规模上进行克隆，以便于培育和部署能够识别威胁农业生态系统的各种病原体效应因子的农作物。

近日，国际权威植物学期刊Molecular Plant发表了英国约翰英纳斯中心Brande Wulff团队的最新相关研究成果，题为Creation and judicious application of a wheat resistance gene atlas的观点综述论文。在这篇综述中，科研人员描述了如何对小麦及其野生近缘植物和主要病原体的多样性进行大规模测序和表型分析，以克隆出大量的抗病（R）基因及其相应的病原体效应因子。科研人员还探讨了部署和管理R基因的方法，以使它们保持长期有效。

病原菌种群在不断变化，如果我们要保护我们的日常面包，育种者必须有工具和资源来迅速应对这些变化。为了应对这一挑战，科研人员建议由国际研究人员和育种人员组成的社区创建一个小麦R基因图谱。该图集将包括一个在线目录，可以从中识别和部署抗性来源，以实现对主要小麦病原体（如小麦锈病、斑点病、白粉病和小麦瘟病）更持久的抗性（Plant Cell | 英国约翰英纳斯中心研究揭示支链氨基酸转氨酶正向调控小麦锈病的易感性！Nature Communications | 浙江大学马忠华团队揭示植物病原真菌亚硝化胁迫反应机制！Nature Communications | 浙江大学马忠华团队揭示植物病原真菌前体mRNA剪接机制！Nature Communications | 法国INRAE研究揭示小麦抵抗叶枯病菌的广谱新机制！Nature子刊 | 最新研究揭示小麦赤霉病“罪魁祸首”—禾谷镰刀菌致病新机理！ISME | 瑞士纳沙泰尔大学研究揭示小麦病原菌对异质环境适应性的遗传基础！）。科研人员提出了一个计算成本的建议，详细说明了如何通过双亲图谱、突变基因组学和全基因组关联遗传学从宿主和病原体中获取控制病害抗性的相互作用分子成分。科研人员探讨了对六倍体和四倍体小麦及其野生近缘植物和主要病原体的多样性进行配置和基因分型的方案，并讨论了该图谱如何为R基因部署的动态、持久方法提供参考。鉴于目前全世界小麦产量损失的程度，最近估计为21%，这项工作提出了将R基因从实验室带到田间的一个相当快速和大量的途径。

图1. 主要的小麦病害及其对小麦生产的全球影响

图2. 六倍体面包小麦中R基因的多样性受到其物种形成和驯化过程中的遗传瓶颈的影响，并通过有控制的品种间杂交

图3. 图位克隆技术和突变基因组学可用于询问狭窄的遗传基础--突变体种群的亲本，或双亲种群中两个亲本的遗传基础

图4. 可以采用分层测序的方法来经济有效地捕获遗传的多样性

图5. 使用R基因图谱和病原体多样性信息来确定适当的stacks

图6. 通过杂交和标记辅助选择将12个R基因移动到小麦中的方案

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