白粉病是小麦生产上最重要的病害之一，对小麦生产造成严重危害。乌拉尔图小麦（Triticumurartu）材料PI对于多个小麦白粉菌Blumeriagraminisf.sp.tritici(Bgt)菌株具有免疫抗性。通过图位克隆、互补验证等实验手段，唐定中课题组曾在PI上克隆并验证了一个具有BgtE09抗性的基因Pm60，其编码一个典型的CC-NBS-LRR蛋白。通过同源克隆的方式，该团队还在BgtE09、E18抗性的乌拉尔图小麦材料PI和PI上分别获得了Pm60的等位变异基因Pm60a和Pm60b。在LRR区域，Pm60a相较于Pm60存在80个氨基酸（包含两个LRRmotifs）的缺失，而Pm60b相较于Pm60则存在此组氨基酸序列的重复，三个基因的其余部分则完全一致(Zouetal.,)。Pm60a和Pm60b存在如此特殊序列差异，它们同Pm60相比在白粉病抗性功能方面会有哪些变化、三个等位变异基因间的抗性谱又存在哪些差异等问题都值得进一步研究探讨。

近期，鉴于上述研究目的，该团队首先利用具有BgtE09、E18抗性的乌拉尔图小麦材料PI和PI与感病材料G分别构建定位群体，通过接种BgtE09后的图位克隆以及病毒诱导的基因沉默，初步证明了Pm60的等位变异基因Pm60a和Pm60b同样具有BgtE09抗性。随后，将三个等位基因的基因组序列分别稳定转化普通小麦Fielder，获得的三种转基因小麦对BgtE09的抗性水平一致（图1）。

通过继代、筛选，获得了三个等位基因的纯合转基因植株（T3代），检测发现纯合植株对BgtE09可继续保持一致抗性；但是接种BgtE18后，Pm60a纯合植株表现为感病，Pm60和Pm60b纯合植株仍具有抗性功能。为了验证三个等位抗病基因间是否存在抗性功能相互抑制的现象，作者将三种纯合植株两两杂交，对杂交一代接种后发现三种杂交组合都具有对BgtE18的抗性。该结果说明，Pm3位点内等位基因间的抗性功能抑制现象(Stirnweisetal.,)，在Pm60位点内的三个等位基因之间并不存在(图2)。

图2Pm60a不抑制Pm60b、Pm60的BgtE18抗性

Pm60a不具BgtE18抗性功能，但是其所在的乌拉尔图小麦材料PI却高抗BgtE18，因此该乌拉尔图材料应该还携带有其它位点（暂命名为PmE18），以发挥对BgtE18的抗性功能。图位克隆的结果发现该位点与Pm60a非常接近，而距离附近的另一白粉病抗性位点Pm1a相对较远；针对Pm60a的VIGS载体能够沉默PmE18，减弱PI对BgtE18的抗性（图3）。由此推断PmE18很可能是Pm60a的旁系同源基因，二者邻近、且具有较高的序列相似性，以VIGS的手段还较难区分它们。由于PI的基因组序列信息还完全未知，目前尚未能克隆PmE18。

除了针对BgtE09、E18的抗性变化，三个等位基因的纯合转基因植株接种了搜集于全国12个省份的54个白粉菌菌株后，调查发现Pm60位点内三个等位基因之间的总体抗性谱也存在明显差异。相较于Pm60，2个LRRmotifs的缺失显著地缩小了Pm60a的抗谱，而2个额外LRRmotifs的插入并未扩大Pm60b的抗谱。在对个别菌株的抗性级别方面，Pm60b还略逊于Pm60（图4）。由此可知，相较于位点内另外两个等位基因，Pm60具有最佳的抗性功能，其编码的蛋白结构能够更好的识别不同种类的白粉菌效应因子。这些结果对于深入研究Pm60的功能和作用机理，以及其在小麦抗病育种中的应用提供了基础。

图4Pm60a，Pm60和Pm60b的纯合转基因植株接种54个白粉菌菌株后的表型

年4月12日ThePlantJournal杂志在线发表了唐定中研究团队的该研究成果（DOI:10./tpj.），福建农林大学海峡联合研究院植物免疫研究中心唐定中教授为该论文的通讯作者，该单位工作人员邹声浩为论文的第一作者。湖北省农科院植保土肥研究所喻大昭研究员、史文琦老师参与了该研究，做出了重要贡献。该项研究得到了国家自然科学基金重点项目以及青年基金的资助。

参考文章：

Stirnweis,D.,Milani,S.D.,Brunner,S.,Herren,G.,Buchmann,G.,Peditto,D.,etal.()Suppressionamongallelesencodingnucleotide-binding–leucine-richrepeatresistanceproteinsinterfereswithresistanceinF1hybridandallele-pyramidedwheatplants.ThePlantJournal,79,-.

Zou,S.H.,Wang,H.,Li,Y.W.,Kong,Z.S.andTang,D.Z.()TheNB-LRRgenePm60conferspowderymildewresistanceinwheat.NewPhytologist,,-.

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