对来自安岳红的条锈病抗性基因YrAYH进行精细定位和候选基因分析

由条锈菌（Puccinia striiformisf. sp.tritici）引起的小麦条锈病是世界范围内严重影响小麦生产安全的重大真菌病害，是小麦主产国最具威胁性的生物灾害，常年造成5%～25%的产量损失，严重时甚至绝收。该病害目前被划分为我国一类病害，培育和种植抗病品种是最为经济、有效和环境友好的防控途径。然而，小麦品种常因条锈菌新小种或致病类群的产生而“丧失”抗性。因此，发掘新抗源、鉴定抗病基因位点，实现条锈病抗性有效基因多样化应用和合理布局、设计培育具有持久抗病性小麦品种是当前小麦育种和生产中迫切需要解决的关键问题。

小麦产区农业生态条件复杂，种植历史悠久，耕作制度多样化，经过长期的自然和人工选择形成了许多适应性强、遗传多样性丰富、携带尚未开发的抗生物和非生物胁迫等重要经济性状的小麦地方品种。迄今，已从不同国家的地方品种中鉴定出一系列条锈病抗性基因。因此，小麦地方品种携带大量未被育种利用的遗传变异，已成为促进小麦条锈病抗性持续改良的关键基因源。

近日，四川农业大学小麦研究所郑有良教授团队陈国跃研究组联合英国塞恩斯伯里实验室在The Crop Journal在线发表了题为“Fine mapping and characterization of stripe rust resistance geneYrAYHin near-isogenic lines derived from a cross involving wheat landrace Anyuehong”的研究论文，作者通过剩余杂合方法构建了近等基因系作图群体并结合小麦55K SNP芯片技术、外显子捕获和转录组测序技术，对来自中国小麦地方品种安岳红的全生育期条锈病抗性基因YrAYH进行精细定位与候选基因分析。

项目团队前期研究发现来自中国的小麦地方品种安岳红（AYH）具有稳定的成株期条锈病抗性。利用台长29（TC29）×AYH杂交、自交并通过单粒传构建F_5:8RIL群体并结合高通量SNP芯片技术将控制安岳红条锈病抗性的主效位点QYr.AYH-5BL定位于5BL染色体。该研究通过杂合自交系（heterogeneous inbred family，HIF）策略创制了YRAYH的近等基因系及其遗传分析和次级作图群体。表型鉴定分析发现，YrAYH对我国小麦生产上流行的强毒性条锈菌生理小种条中34号（CYR34）具有全生育期抗性（图1）。进一步利用包含9748个单株的遗传作图群体结合外显子捕获测序技术，将YRAYH定位在KASP标记KP5B_530.6和KP5B_534.3之间，其物理区间为530.6～534.3 Mb，其中包括61个注释基因（图2）。对两个近等基因系的转录组分析确定了64个在NILs-R中上调的差异表达基因，并鉴定出多个基因在植物病害抗性途径中可能发挥关键作用（图3）。通过精细定位和转录组测序综合分析，确定了一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SRPK（TraesCS5B02G355100）作为YrAYH的潜在候选基因（图4）。在NILs-R和NILs-S中，分别对该基因扩增测序，并将其序列与中国春参考基因组（v1.0和v2.1）和10+基因组比对分析，在NILs-R中鉴定到一个特异的25 bp插入，并开发与YrAYH共分离的InDel标记。对NILs的农艺性状评价表明，YRAYH在提高条锈病抗性的同时，对除株高以外的其他农艺性状无负向效应（图5）。这些发现为YrAYH功能验证及未来应用于小麦抗条锈病育种提供了重要见解。

图1 近等基因系群体构建及条锈病抗性鉴定

图2YRAYH精细定位结果

图3近等基因系的转录组分析结果

图4YRAYH候选基因分析

图5 条锈病胁迫下近等基因系农艺性状评价