全基因组关联分析揭示小麦抗叶部病害的遗传位点——源自Aegilops ventricosa的抗褐锈病和黄锈病位点解析

本研究通过构建欧洲面包小麦（Triticum aestivum L.）关联分析群体（n=480），利用90K SNP芯片鉴定出34个与小麦叶部病害（黄锈病YR、褐锈病BR、白粉病PM、叶枯病ST）抗性相关的遗传位点，其中7个位点具有多病害抗性。特别发现染色体2A上源自野生小麦Aegilops ventricosa的2NvS片段同时赋予YR和BR抗性，且在现代育种中呈现强选择趋势（最新品种占比48%）。研究为小麦抗病育种提供了重要分子标记资源和遗传架构解析，发表于《Theoretical and Applied Genetics》。

　　

小麦抗病育种的遗传密码破解：多病害抗性位点的发现与应用

小麦作为全球主要粮食作物，每年因叶部真菌病害导致的产量损失高达20%。黄锈病（Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst）、褐锈病（Puccinia triticina, Pt）、白粉病（Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt）和叶枯病（Zymoseptoria tritici, Zt）是欧洲小麦生产的四大威胁。尽管化学防治和抗病品种应用取得进展，但病原菌快速进化和抗性基因失效（如Yr17的崩溃）持续挑战着粮食安全。欧洲"农场到餐桌"战略更强调可持续农业，使得挖掘持久抗性基因成为迫切需求。

由NIAB（英国国家农业植物研究所）领衔的国际团队在《Theoretical and Applied Genetics》发表研究，通过大规模田间试验和基因组分析，揭示了现代小麦品种中隐藏的抗病遗传网络。研究人员构建了480个欧洲冬小麦品种的关联群体，覆盖1916-2007年间育成的品种，利用90K SNP芯片进行基因分型。通过31个田间试验（横跨5国）的表型数据收集，结合GWAS分析和双亲本群体验证，系统解析了多病害抗性的遗传基础。

关键技术方法
研究采用全基因组关联分析（GWAS）定位抗性位点，使用混合线性模型（MLM）校正群体结构和亲缘关系。通过构建伪遗传图谱（20,166个锚定标记）分析连锁不平衡（LD），发现A/B/D亚基因组LD衰减距离分别为20/36/41 Mbp。利用8个双亲本群体（BP1-BP8）验证候选位点，开发KASP标记（如Kukri_c18149_581）用于分子育种。表型数据包含58个病害-试验-时间点组合，采用最佳线性无偏估计（BLUEs）和log₁₀(value+1)转换分析。

主要研究结果

1. 抗性位点的全基因组图谱
通过GWAS鉴定出34个可重复的抗性位点（20个YR、12个BR、2个PM），其中7个为多病害抗性位点（相距<25 Mbp）。染色体2A、2B和4A是抗性热点区域，如YR_4A738在8个试验中显著。值得注意的是：

• 染色体2A短臂的YR_2A010/BR_2A015（相距5 Mbp）与Ae. ventricosa的2NvS片段（32.53 Mbp）共定位，该区域含162个SNP的单倍型（频率32%）
• 染色体6A的YR_6A610在6个试验中显示强效应（-log₁₀P≥12.91），通过BP4-BP8群体验证

2. 2NvS片段的育种选择

溯源分析显示2NvS通过品种'VPM1'（1980年代）→'Rendezvous'→'Hussar'/'Lynx'等关键亲本传递。在现代品种（2008-2010）中占比达48%，显著高于CIMMYT品种（24%），表明欧洲育种对其多重抗性和增产特性的强选择。

3. 其他重要位点

• PM_1A003对应已知抗白粉病基因Pm3（1A染色体4.5 Mbp）
• BR_4A714（仅3%品种携带）可能源自Triticum dicoccoides的渗入片段
• YR_6A002/BR_6A016（6A短臂）在8个试验中验证

结论与意义
研究首次系统描绘了欧洲小麦对四种叶部病害的田间抗性遗传网络，揭示野生近缘种渗入片段（如2NvS）在现代育种中的核心地位。发现的7个多抗性位点为基因聚合育种提供靶点，开发的67个2NvS诊断标记和YR_6A610 KASP标记可直接用于分子育种。值得注意的是，三个已克隆的广谱抗性基因（Yr18/Lr34、Yr36、Yr46/Lr67）在本群体中未被检出，提示通过引入这些外源基因可进一步提升欧洲小麦抗性。该成果为应对病原菌快速进化、实现可持续小麦生产提供了遗传资源和方法学框架。