河南小麦7DL染色体上成株条锈病抗性主效位点QYr.hnk-7DL的精细定位与分子标记开发

本研究针对河南小麦品种对新兴条锈菌生理小种CYR34抗性丧失问题，通过660K芯片对256份河南小麦品种进行全基因组关联分析(GWAS)，鉴定出15个稳定的数量性状核苷酸(QTN)，其中7DL染色体上的新位点QYr.hnk-7DL可解释2.64-25.30%表型变异。研究开发出KASP-YrZM1354功能标记，验证其在不同群体中的抗性效应，并鉴定出候选基因YrZM1354（TraesCS7D01G544100），为小麦抗条锈病育种提供重要分子工具。

　　

研究背景
条锈病（Yellow rust, Yr）是威胁全球小麦生产的重要真菌病害，由条形柄锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst）引起，流行年份可造成70%产量损失。中国作为最大小麦生产国，河南省贡献了全国27%的产量，但近年来CYR34等新兴生理小种的扩散导致该地区频繁发生抗性丧失事件，仅2017年就造成2亿公斤减产。传统抗病育种依赖苗期全生育期抗性（All-stage resistance, ASR），但这类抗性易因病原菌变异而失效。相比之下，成株抗性（Adult plant resistance, APR）具有持久、广谱的特点，但现有27个APR基因缺乏实用分子标记，限制了育种应用。

研究设计与方法
河南省农业科学院作物分子育种研究院的Xijun Du等研究人员对256份河南小麦品种进行表型鉴定（2021-2023年两季田间试验，采用混合小种CYR34/CYR33/CYR32接种），结合660K SNP芯片数据，运用mrMLM等5种多基因座GWAS方法分析。通过开发KASP标记、构建F₂分离群体（郑麦1354/郑麦1835等组合）和RNA-seq（接种后0/24/48/120小时采样）验证候选基因。

主要结果
1. 表型分析
两季试验中31个品种表现稳定抗性（感染型IT≤3），群体抗病率仅12.5-14.1%。表型相关性达0.9124（P=0.01），广义遗传力0.96，表明抗性主要受遗传因素控制。

2. GWAS定位
共检测到48个显著SNP，其中15个为稳定QTN。12个与已知位点共定位（如Yr67、Yr45），3个为新位点：7AL上的QYr.hnk-7AL（距Yr75 2.57 Mb）、1DL上的QYr.hnk-1DL（首个1DL抗条锈位点）及7DL上的主效位点QYr.hnk-7DL（chr07DL_AX-111720006）。

3. 分子标记开发与验证
将chr07DL_AX-111720006转化为KASP-YrZM1354标记，在256份品种中检出12个携带抗性等位基因AA的品种（平均IT=1.93 vs 敏感型GG的6.39）。291份育种亲本中，郑麦2159（IT=2）和郑麦9188（IT=3）携带该位点。三个F₂群体验证显示，AA基因型个体抗病比例达98.2%（161/164），显著高于GG型的7.1%（14/196）。

4. 候选基因鉴定
在QYr.hnk-7DL侧翼3.04 Mb区间筛选80个基因，通过抗/感亲本及F₂个体RNA-seq发现NBS-LRR类基因TraesCS7D01G544100（YrZM1354）在抗病材料中特异性高表达。测序发现抗病品种（郑麦1354/2159）存在终止密码子突变（TAA→CAA），单倍型分析支持其功能重要性。

结论与意义
该研究首次在河南小麦中鉴定出7DL染色体上的主效APR位点QYr.hnk-7DL，开发的功能标记KASP-YrZM1354已成功用于抗病种质筛选（检出率4.69%）。候选基因YrZM1354的发现为解析小麦持久抗性机制提供新线索，14个携带该位点的品种（如郑麦1354）兼具优良农艺性状，可直接作为育种亲本。研究成果发表于《BMC Plant Biology》，为应对CYR34等新兴小种的威胁提供了分子育种解决方案。