小麦是我国最重要的粮食作物之一，其生产安全和供给稳定密切关系着我国粮食安全。然而，小麦生产极易受到各种病害的影响，其中由禾本科布氏白粉菌小麦专化型（blumeria graminis f. sp. tritici, bgt）引起的小麦白粉病，是目前影响小麦产量和品质的主要病害之一，可造成严重的小麦产量损失与品质下降。克隆和利用抗白粉病基因，培育抗病小麦品种是防治该病害最经济有效的方法。
小麦野生近缘植物蕴藏着丰富的抗病、抗逆、优质等优异基因，是小麦遗传改良重要的基因资源库，可以通过远缘杂交将其优异基因导入普通栽培小麦中利用。目前在普通小麦中发现的近40%的抗性基因是在过去60年中从野生近缘种杂交到小麦中的。西尔斯山羊草是小麦族山羊草属二倍体物种，是小麦育种改良重要的基因来源。课题组利用河南省白粉菌流行混合生理小种，对一整套中国春-西尔斯山羊草附加系进行苗期白粉菌接种，鉴定到西尔斯山羊草2ss染色体携带高抗小麦白粉病新基因，并定名为pm57。
图1. pm57基因图位克隆与候选基因功能验证
进一步研究发现pm57基因对目前我国主要白粉菌流行小种具有全生育期、广谱抗病特征，利用中国春ph1b突变体诱导部分同源染色体的重组配对，开展pm57基因的精细定位，结合mutrna-seq方法快速获得pm57的候选基因，该候选基因编码新型串联激酶蛋白。利用ems突变体、bsmv-vigs诱导基因沉默、转基因互补实验，验证了候选基因的功能。随后，基于pm57基因序列开发了诊断型分子标记，可在育种利用中有效追踪pm57基因。通过对获得的小片段易位系和转基因系的表型分析，发现其对重要农艺性状无明显不良影响，而且pm57在育种上还未被育种家利用，因此该基因在小麦抗白粉病遗传改良中有很大的利用潜力。
图2. pm57小片段易位系和转基因系的产量性状评估
最后，本论文对pm57基因的表达模式、亚细胞定位、蛋白三维结构、组织病理学特征以及基因进化等进行了相关分析。该研究将促进抗性基因pm57的育种利用，为培育广谱抗白粉病小麦新品种提供了重要的基因资源和理论基础。我院赵月副教授和已毕业硕士生董振杰（现为南京农业大学在读博士生）为论文共同第一作者，刘文轩教授、李欢欢副教授和美国南达科塔州州立大学sunish k sehgal教授为论文共同通讯作者；课题组已毕业硕士生苗敬南﹑田修斌，在读博士生马超、硕士生贺金秋，青年教师刘倩雯付出了辛勤的工作；我校毕惠惠助理研究员、姚文副教授和李涛副教授，南京农业大学曹爱忠教授，东北师范大学刘宝教授和张智斌教授，美国南达科塔州州立大学harsimardeep s gill博士等参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、河南省科技攻关等项目资助。
编辑/赵月 审核/郑文明
