近日，農學院吳佳潔教授團隊在《中國科學：生命科學》英文版《Science China Life Sciences》在線發表了題為“Wheat stripe rust resistance gene Yr9, derived from rye, is a CC-NBS-LRR gene in a highly conserved NLR cluster”的研究論文。

條銹病是影響我國及世界小麥安全生產的重大病害，被列入《一類農作物病蟲害名錄》。該病由條形柄銹菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起，具有傳播快、爆發頻繁、致災能力強等特點，一旦流行極易造成大面積減產甚至絕收，嚴重危及糧食安全和農業可持續發展。隨著氣候變暖和菌株進化，條銹病的發生范圍不斷擴大，防控難度持續加大，迫切需要克隆更多抗病基因，培育抗病品種進行有效控制。1BL/1RS易位系是小麥與黑麥遠緣雜交的重要成果，通過將黑麥1RS染色體短臂易位小麥1B染色體長臂，賦予小麥良好的抗病性、豐產性和適應性，成為迄今為止使用最成功的染色體易位類型之一。目前我國小麥品種中，約有45%存在1BL/1RS易位。1RS易位染色體中攜帶的Yr9基因，對于降低條銹病危害發揮了重要作用，但是該基因至今尚未被克隆，限制了其在精準育種與抗病機制研究中的進一步利用。

“矮孟牛”是我校創制的小麥優異種質，攜帶1BL/1RS易位系，1997年獲得國家技術發明獎一等獎。據不完全統計，利用“矮孟牛”育成的品種（系）1983至1996年累計種植面積達2060萬公頃，增產小麥107.52億公斤，新增經濟效益50.41億元。其中，“魯麥15”是利用“矮孟牛”培育的優良品種，1990年通過山東省品種審定，“九五”期間累計推廣面積達6750萬畝，1995年榮獲國家科技進步二等獎，為黃淮麥區小麥生產做出了重要貢獻。

研究人員對“魯麥15”開展了抗條銹病遺傳分析，通過最近開發的突變體分析技術STAM（Sequencing Trait-Associated Mutations）（Ni et al., Nature Communications. 2023），鑒定到一個候選基因，編碼NLR（Nucleotide-binding Leucine-rich Repeat）抗病蛋白。通過自然表達、過量表達、基因編輯等多種方法證明了該基因即為黑麥來源、在生產上被廣泛利用的抗條銹病基因Yr9。研究人員還發現Yr9位于一段大約400 Kb的抗病基因簇，其中包含至少14個NLR基因。該基因簇在不同物種中具有良好的保守性，并分化出多個針對不同病害的抗病基因，包括在大麥中發現的既抗大麥白粉病也抗小麥條銹病的基因Mla8、在一粒小麥中發現的抗白粉病基因TmMla1、野生祖先種節節麥來源的抗稈銹病基因Sr33，黑麥中發現抗稈銹病基因Sr50等。研究結果不但解析了1BL/1RS易位系材料抗條銹病的遺傳基礎，而且為Yr9基因的分子育種應用以及新基因挖掘提供了重要參考。

Yr9基因的克隆，是繼本團隊2019年克隆Yr28、2023年克隆YrNAM（Yr10）的又一重大成果。中科院遺傳發育所韓方普研究組同期在Science China Life Sciences 上發表了題為“The Yr9 gene encoding a CC-NBS-LRR protein in the 1RS-1BL translocation confers wheat stripe rust resistance”的研究論文，利用六倍體小黑麥圖位克隆了Yr9-b基因。

山東農業大學農學院博士研究生于洋、在讀碩士研究生劉佳俊和已畢業碩士研究生蘭圣潔為該論文的共同第一作者，付道林教授和吳佳潔教授為該論文的共同通訊作者。李興峰教授團隊在細胞學鑒定方面提供了重要幫助；新入職山東農業大學的Mingcheng Luo教授在基因組組裝與序列分析方面提供了思路；美國加州大學Davis分校Lynn Epstein教授對論文寫作進行了修改。研究得到了山東省重點研發計劃的支持。

圖1 小麥抗條銹病基因Yr9的克隆及其在不同物種間的保守性。

文章鏈接：https://doi.org/10.1007/s11427-024-2932-5

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波