小麥白粉病是威脅糧食安全的病害之一。當前，提高小麥的白粉病抗性尤其是廣譜抗性，是小麥抗病育種領域的主要任務。野生二粒小麥是普通小麥的野生祖先種，經歷了長期而復雜的環境演變，積累了豐富的遺傳多樣性，是現代小麥抗病遺傳改良的寶貴資源。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員劉志勇與趙玉勝團隊采用圖位克隆、PacBio長讀長基因組重測序、突變體和轉基因功能驗證等方法，克隆到廣譜抗白粉病基因Pm36。Pm36編碼一個新型的具有跨膜結構域的串聯激酶（WTK7-TM）蛋白。白粉菌多小種鑒定發現，WTK7-TM對我國不同生態區的所有測試的104個白粉菌生理小種均表現出免疫或高抗。研究發現，Pm36位點存在明顯的基因組擴張和新基因產生現象。EMS突變體實驗發現，WTK7-TM的兩個激酶結構域和跨膜結構域對于抗病功能至關重要。體外磷酸化實驗初步證實，串聯激酶WTK7-TM的兩個激酶結構域對于自磷酸化和底物磷酸化的能力均是必需的。進化分析顯示，兩個激酶結構域可能是通過重復形式產生，屬于“絲氨酸/蘇氨酸”類型激酶。亞細胞定位發現串聯激酶WTK7-TM定位于細胞質膜。基因溯源分析發現，Pm36基因稀有地分布在野生二粒小麥的南部居群，未參與小麥的進化過程，且在現代小麥基因庫中缺失。該研究采用分子設計育種，將Pm36基因導入我國小麥主產區主栽品種，創制出高產而抗病的小麥新種質ZKPm36，為培育廣譜抗白粉病小麥新品種提供了基因資源、奠定了理論基礎。
4月10日，相關研究成果以A membrane associated tandem kinase from wild emmer wheat confers broad-spectrum resistance to powdery mildew為題，在線發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、河北省重點研發計劃、海南省崖州灣種子實驗室“揭榜掛帥”項目等的支持。
小麥廣譜抗白粉病基因Pm36圖位克隆
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