揭示小麦叶锈病抗性新基因位点：全基因组关联分析鉴定Lr.hzau-2BS.1和Lr.hzau-7AL的育种价值

为解决小麦叶锈病（Puccinia triticina）导致的全球性减产问题，中国研究人员通过全基因组关联分析（GWAS）对559份小麦种质进行抗性基因挖掘。研究鉴定出24个稳定抗性位点（含11个新位点），开发了KASP标记2B-209172和7A-348992，并发现携带Lr.hzau-2BS.1和Lr.hzau-7AL双位点的品种（如Mianmai 45）田间病叶率<5%。该成果为小麦抗病育种提供了重要分子工具和种质资源。

　　

小麦作为全球主要粮食作物，每年因叶锈病（Puccinia triticina, Pt）造成的产量损失高达30-40%。尽管已有85个抗叶锈病基因被鉴定，但中国近年审定的小麦品种中60.2%仍高度感病，且现有有效抗性基因仅剩Lr9、Lr19等7个。更严峻的是，2024年美国约9%的麦区（203万公顷）和巴基斯坦8.9%的麦区（124万公顷）遭受锈病侵袭，中国河南2015年因此减产19.1万吨。面对病原菌快速进化和化学防治的环境压力，挖掘新型抗性基因、培育持久抗病品种成为保障粮食安全的迫切需求。

华中农业大学的研究团队通过整合多环境表型组与基因组数据，对涵盖五大洲的559份小麦种质（含322个栽培种、107个地方品种和130份CIMMYT种质）展开研究。在周口、武汉和新乡三地开展连续三年田间试验，采用混合孢子接种法（ isolates 18054/18057/22107）评估成年植株抗性，结合MGISEQ-2000全基因组重测序（平均深度2-6×，产生876万SNP/InDel标记）进行GWAS分析。研究论文发表在《The Crop Journal》上。

关键技术包括：（1）基于BLUE（最佳线性无偏估计）的多环境表型校正；（2）全基因组关联分析（Fastlmm软件，P<1×10^-6阈值）；（3）RNA-seq筛选候选基因（PRJNA674985数据集）；（4）KASP标记开发（PolyMarker设计）；（5）群体结构分析（Admixture软件，K=9亚群）。

研究结果：
3.1 表型分析
三地试验显示病叶率呈连续分布（0-100%），广义遗传力H²=0.65。欧洲材料中Lr.hzau-2BS.1频率达88.24%，南美洲材料中Lr.hzau-7AL频率为86.96%。

3.2 基因型分析
D基因组标记仅占5.59%，7B染色体标记密度最高（1372/Mb），4D最低（64/Mb）。

3.4 关联分析
鉴定出24个稳定位点（15条染色体），其中Lr.hzau-2BS.1（2BS 47.98-73.42 Mb，PVE 7.85%）和Lr.hzau-7AL（7AL 557.82-570.11 Mb，PVE 5.59%）在所有环境中均显著。

3.5 位点效应
携带双抗位点的材料病叶率显著降低（BLUE模型9.51% vs 无位点材料33.4%）。中国品种绵麦45（四川）和辽麦16（山东）表现突出。

3.6 候选基因
发现6个抗病相关基因，包括TraesCS2B03G0190700（NLR蛋白）和TraesCS7A03G0924700（ABC转运蛋白）。

该研究首次系统揭示了Lr.hzau-2BS.1和Lr.hzau-7AL的育种价值，其KASP标记可实现抗性基因的精准聚合。值得注意的是，这两个位点分别与已知基因Lr68和Lr14a存在物理距离重叠，可能代表新的等位变异。研究提出的"多基因累加"策略（携带2个QTL的材料病叶率降低72%）为培育广谱持久抗性品种提供了新思路。中国小麦种质中这两个位点的地理分布特征（如Lr.hzau-7AL在除天津、浙江外各省普遍存在），也为区域化抗病育种规划提供了分子依据。