日前，山東農業大學教授付道林領銜的小麥生物育種團隊建立了快速基因克隆技術體系——性狀關聯突變體測序技術，在小麥中克隆到一個新型抗條銹病基因YrNAM。這一重要科研成果20日在《自然·通訊》在線發表，將為小麥抗病機理研究、生物育種和種質創新提供重要的基因資源及技術支撐。
小麥條銹病是世界范圍內嚴重危害小麥生產的重要流行性病害，嚴重流行年份可導致小麥減產40%以上，對國家糧食安全構成嚴重威脅。小麥條銹菌可隨高空氣流傳播，流行速度快、發生區域廣，其有效防控是世界性難題。同時，當前小麥育種中存在品種同質化高、條銹病抗源匱乏單一等突出問題。因此，克隆新的抗病基因，選育和推廣利用抗條銹病小麥品種，是降低條銹病危害最綠色安全、最經濟有效的措施。
為解決小麥抗條銹病基因缺乏、基因克隆困難等突出問題，付道林科研團隊建立了快速基因克隆技術體系——性狀關聯突變體測序技術，以提高小麥基因克隆的工作效率。“該技術不需要構建遺傳圖譜，不需要獲得親本材料的參考基因組，可實現小麥目標基因的快速克隆，并且經濟有效。性狀關聯突變體測序技術克服了傳統圖位克隆策略對精細遺傳作圖的依賴性，彌補了近年來基于突變體及組學技術開發的多項技術的特定缺陷。”付道林介紹說。
論文共同通訊作者、山東農業大學農學院教授吳佳潔介紹，研究利用性狀關聯突變體測序技術，以20世紀60年代美國小麥品種Moro的衍生系為材料克隆到一個抗條銹病基因YrNAM。該基因與已報道抗病基因存在明顯不同，是一類新型抗病蛋白，將YrNAM基因導入感條銹病小麥品種Fielder及CB037，可顯著提高小麥條銹病抗性。
研究發現，高大山羊草和沙融山羊草存在YrNAM同源基因，與YrNAM蛋白序列相似性達78%。因此，推測YrNAM起源于小麥與山羊草分化前的共同祖先種。然而，在對六百余份小麥品種的檢測中，未發現攜帶YrNAM的品種。因此，YrNAM基因未被育種家廣泛應用于小麥育種。科研人員推斷，這很可能與YrNAM附近存在小麥育種中不受歡迎的棕色穎殼基因Rg1有關。YrNAM的克隆，為分子標記輔助選擇及生物育種應用創造了條件。
