中国科学院遗传发育所克隆出小麦新型广谱抗白粉病基因

        中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员刘志勇与赵玉胜团队采用图位克隆、PacBio长读长基因组重测序、突变体和转基因功能验证等方法，克隆到广谱抗白粉病基因Pm36。Pm36编码一个新型的具有跨膜结构域的串联激酶（WTK7-TM）蛋白。白粉菌多小种鉴定发现，WTK7-TM对我国不同生态区的所有测试的104个白粉菌生理小种均表现出免疫或高抗。研究发现，Pm36位点存在明显的基因组扩张和新基因产生现象。EMS突变体实验发现，WTK7-TM的两个激酶结构域和跨膜结构域对于抗病功能至关重要。体外磷酸化实验初步证实，串联激酶WTK7-TM的两个激酶结构域对于自磷酸化和底物磷酸化的能力均是必需的。进化分析显示，两个激酶结构域可能是通过重复形式产生，属于“丝氨酸/苏氨酸”类型激酶。亚细胞定位发现串联激酶WTK7-TM定位于细胞质膜。基因溯源分析发现，Pm36基因稀有地分布在野生二粒小麦的南部居群，未参与小麦的进化过程，且在现代小麦基因库中缺失。该研究采用分子设计育种，将Pm36基因导入我国小麦主产区主栽品种，创制出高产而抗病的小麦新种质ZKPm36，为培育广谱抗白粉病小麦新品种提供了基因资源、奠定了理论基础。相关研究成果在线发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。