编辑推荐：
小麦白粉病严重威胁小麦产量，为挖掘抗病基因，研究人员对栽培二粒小麦 Lxd-682 展开研究。结果发现其抗白粉病由单显性基因 PmLxd-682 控制，且与 Pm4a相同。该研究为小麦抗病育种提供关键支撑。
在广袤的麦田里，小麦正遭受着一场 “危机”。小麦白粉病，这个由 Blumeria graminis f. sp. tritici（Bgt）引发的真菌病害，如同麦田里的 “幽灵”，四处蔓延，严重威胁着全球小麦的产量。普通小麦作为人类重要的营养来源，其安全生产至关重要。为了应对这一难题，挖掘和利用抗病基因成为关键。然而，小麦基因组庞大又复杂，给抗病基因的克隆和抗病机制的剖析带来了巨大挑战。在此背景下，研究人员开启了对栽培二粒小麦 Lxd-682 抗白粉病机制的探索之旅。
烟台大学等研究机构的研究人员，针对栽培二粒小麦 Lxd-682 展开了一系列深入研究。他们发现，Lxd-682 对 13 种 Bgt 分离株中的 12 种表现出抗性，其抗性由一个单显性基因 PmLxd-682 控制，且该基因与 Pm4a相同。此外，研究还确定了与抗性相关的差异表达基因（DEGs），并对其进行了功能注释和富集分析。这一研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为小麦抗病育种提供了重要的理论依据和基因资源，有助于培育出更具抗性的小麦品种，保障全球粮食安全。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：
- 表型评估与遗传分析：通过接种 Bgt 分离株 E09，对 Lxd-682 与感病亲本杂交产生的遗传群体进行表型评估，用卡方检验分析遗传规律。
- BSR-Seq 技术：从 30 株纯合抗病和 30 株纯合感病的 F2:3植株中提取 RNA 构建文库，测序后进行 SNP 分析确定候选区间。
- 基因克隆与序列分析：利用已知克隆标记分离 Pm4 同源序列，与 Pm4a - 4e进行比对确定单倍型。
- qRT-PCR 技术：用于检测目标基因及相关 PR 基因的表达水平，分析其在抗病过程中的作用。
下面详细介绍研究结果：
- 白粉病抗性评估与遗传分析：Lxd-682 对多数 Bgt 分离株表现抗性，接种 E09 后，F1植株均抗病，F2植株抗感比符合 3:1，F2:3家系分离比符合 1:2:1，表明其抗性由单显性基因 PmLxd-682 控制，且该基因对多种无毒 Bgt 分离株均有抗性。
- SNP 筛选与候选区间确定：BSR-Seq 分析后，抗性和感性群体分别产生高质量数据，经 SNP calling 和分析，确定染色体 2AL 末端 748 - 776Mb 为候选区域，ED 算法进一步验证了其可靠性。
- PmLxd-682 定位：选用 18 个候选区域内已知标记对亲本和群体进行基因分型，构建连锁图，发现 PmLxd-682 位于标记 WGRE77413 和 WGRC1096 之间，且与 Pm4 诊断标记 JS717/JS718 共分离，应位于 Pm4 位点。
- PmLxd-682 表达模式及对 PR 基因影响：序列比对显示 PmLxd-682 与 Pm4a相同。qRT-PCR 分析表明，Bgt 侵染后 PmLxd-682-V2 表达量高于 PmLxd-682-V1，可能在抗病中起更重要作用。同时，部分 PR 基因在 Lxd-682 和感病亲本中均显著上调。
- DEGs 分析：在 PmLxd-682 候选区域发现大量 SNP，确定 1567 个 DEGs，其中 490 个位于候选区间。GO 分析发现这些基因在跨膜运输、光合作用等过程显著富集；KEGG 分析显示 MAPK 信号通路显著富集。
- 关键调控基因验证：选取 6 个与抗病相关的 DEGs 进行 qRT-PCR 验证，部分基因在 Bgt 侵染后表达上调，部分下调，它们可能在不同阶段参与抗性过程。
- 分子标记辅助选择（MAS）：验证了标记 JS717/JS718 和 WGRC1096 在 46 个感病小麦品种中的有效性，可用于 MAS。
研究结论和讨论部分表明，该研究成功鉴定出 PmLxd-682，明确其与 Pm4a的关系及表达模式，筛选出相关 PR 基因和 DEGs，并验证了分子标记的有效性。这不仅加深了人们对植物 - 病原体相互作用的理解，还为小麦抗病育种提供了关键基因资源和实用分子标记，有助于培育广谱、持久抗性的小麦品种。但仍有问题待解决，如 PmLxd-682 的精确抗性机制、与其他抗病基因的协作能力等，为后续研究指明了方向。
