Nature Communications | 研究揭示广谱有效的小麦叶锈病抗性基因的克隆！

由Puccinia triticina Erikss.引起的叶锈病，是限制全世界小麦生产的一种流行病。易感小麦品种的减产幅度一般为微量到30%，可能超过50%。产量损失可以通过引入遗传抗性来缓解。在小麦中已经有70多个叶锈病抗性基因被定性和命名。六个克隆的生理小种特异性位点的叶锈病抗性基因包括Lr10、Lr21、Lr1、Lr22a和Lr13，属于核苷酸结合的富含亮氨酸的重复基因（NLR）家族，以及Lr14a编码一个含有锚定蛋白重复的膜定位蛋白。已经克隆了两个非生理小种特异性基因，包括Lr34编码一个ABC转运蛋白和Lr67编码一个己糖转运蛋白。克隆的抗性基因可能有助于转多个基因，以开发强大和持久的抗性品种来对抗快速发展的病原真菌。

2022年6月1日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国堪萨斯州立大学刘三震和Bikram Gill团队的最新相关研究成果，题为Cloning of the broadly effective wheat leaf rust resistance gene Lr42 transferred from Aegilops tauschii的研究论文。

小麦野生近缘种Aegilops tauschii先前被用来将Lr42叶锈病抗性基因转移到面包小麦中。Lr42在苗期和成株期都具有抗性，对迄今为止测试的所有叶锈病生理小种都有广泛的效果。Lr42已被广泛用于CIMMYT的国际小麦育种项目，所培育的品种已在几个国家得到应用。在这篇文章中，利用散装分离RNA-Seq（BSR-Seq）匹配策略，科研人员确定了Lr42的三个候选基因。一个核苷酸结合位点的富含亮氨酸的重复（NLR）基因AET1Gv20040300的过量表达诱导了小麦对叶锈病的强抗性，该基因的突变破坏了抗性。Lr42抗性等位基因在Ae. tauschii中是罕见的，可能是由异位重组产生的。Lr42的克隆提供了诊断标记，超过1000个携带Lr42的CIMMYT小麦品系已被开发出来，记录了它在作物改良中的广泛使用和影响。

图：Lr42基因的遗传图谱

图：Lr42候选基因的组成型表达可赋予抗性

图：异位Lr42表达和EMS Lr42突变体

图：Lr42在Ae. tauschii和密切相关物种中的同源基因

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