创制四倍体长穗偃麦草易位系并初定位成株期抗条锈病基因Yr1EL

小麦条锈病是由活体寄生真菌小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起的农业生产上最具破坏性的气传性病害之一，流行年份可导致严重减产超过30%甚至绝收，严重威胁小麦生产和粮食安全。成株期抗性（adult-plant resistance, APR）在小麦生长后期表达，具有持久、广谱、不易被新小种克服的特点，是培育绿色抗病品种的重要策略。然而，目前生产上可利用的成株期抗性基因资源仍然有限。小麦族多年生四倍体长穗偃麦草（tetraploid Thinopyrum elongatum, 2n = 4x = 28, EEEE）蕴含丰富的抗病基因，是小麦遗传改良的宝贵资源。

近日，四川农业大学康厚扬教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“Development of wheat-tetraploid Thinopyrum elongatum 1E translocation lines and mapping of the adult-plant resistance gene Yr1EL to stripe rust”的研究论文。该研究利用ph1b突变体诱导小麦与四倍体长穗偃麦草1E染色体之间的同源重组，成功创制了8种结构变异类型，结合田间抗病表型和分子标记基因型分析，将成株期抗条锈病基因Yr1EL定位在1E染色体长臂末端约20.91 Mb的物理区间内。同时获得了携带Yr1EL的T1BS·1BL-1EL小片段易位系，并开发了5个与Yr1EL共分离的共显性分子标记。该研究为小麦抗条锈病育种提供了优异的种质资源和实用的标记工具。

为实现Yr1EL的精细定位，团队将前期创制的携带成株期抗条锈病基因Yr1EL的1E(1D)代换系和T1BS·1EL易位系，分别与CSph1b突变体杂交和回交，利用1E特异分子标记筛选BC₁F₂群体，共获得8份1E染色体结构变异体。通过基因组原位杂交（GISH）和荧光原位杂交（FISH）鉴定，发现变异包括：1份大片段易位系、1份末端缺失系、1份插入易位系以及5份独立来源的1EL末端小片段易位系（图1）。

田间成株期混合生理小种（CYR32、CYR33、CYR34、Sull-4、Sull-5、Sull-7、G22-14）接种鉴定表明，5份携带1EL末端片段的易位系均表现抗病（IT=2–3），而缺失该末端区域的系则表现高感（IT=8–9），证明Yr1EL定位于1EL末端区域（图2）。进一步利用19个SSR标记和3个KASP标记对上述变异系进行基因分型，构建了染色体1E的物理图谱，将Yr1EL锁定在532.45~553.35 Mb（约20.91 Mb）的区间内（图3）。

为了验证Yr1EL的遗传效应，团队构建了T1BS·1BL-1EL易位系与感病品种“蜀麦921”的F₂群体。结合KASP标记和GISH鉴定的基因型分型和成株期抗病鉴定表型，发现纯合Yr1EL植株（Yr1EL/Yr1EL）为高抗（IT=1–3），杂合植株（1BL/Yr1EL）为中抗（IT=4–6），而不含Yr1EL的植株（1BL/1BL）表现为高感（IT=7–9），分离比符合1:2:1（χ²=0.189, P=0.910），表明Yr1EL为不完全显性成株期抗病基因。此外，通过共线性分析发现Yr1EL区间在麦类作物中高度保守。在该20.91 Mb区间内共注释到296个基因，其中29个与抗病相关，包括6个受体样蛋白、9个激酶、3个NLR蛋白和11个类型抗病蛋白，为后续基因克隆提供了重要候选。该研究创制的T1BS·1BL-1EL小片段易位系不仅有效减少了外源染色质的连锁累赘，而且5个标记（TTE1E-44、TTE1E-2、1EKASP-13、1EKASP-6、1EKASP-1）与抗病表型共分离，为小麦持久抗条锈病育种提供了可直接应用的优异种质和高效选择工具。

四川农业大学吴丹丹副教授和博士研究生王琼为该文共同第一作者，康厚扬教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目 (32572313)、国家农业科技重大专项(NK20220607)、国家重点研发计划项目(2024YFD1201202)、四川省科技厅项目 (2025YFHZ0184，2026NSFSC0206和2024NSFSC1968) 的资助。