小麦抗叶锈病QTL定位与KASP标记开发：中麦578/济麦22重组自交系群体的遗传解析

本研究针对小麦叶锈病(Puccinia triticina)严重威胁全球小麦生产的现状，通过构建中麦578/济麦22重组自交系(RIL)群体，利用50K SNP芯片技术定位到4个抗叶锈病数量性状位点(QTL)，其中QLr.caas-2B.1和QLr.caas-7B为新发现位点。研究开发出2个可应用于育种的KASP标记，并预测了4个候选基因，为小麦抗病育种提供了重要分子工具和理论基础。

　　

叶锈病是由柄锈菌(Puccinia triticina)引起的毁灭性病害，近年来随着气候变化在全球小麦主产区频繁暴发，造成严重减产。中国黄淮海麦区作为重要粮食生产基地，叶锈病流行趋势日益严峻。传统抗病育种面临周期长、效率低等挑战，而现有抗性基因易被病原菌新小种克服，因此挖掘新的持久抗性基因和开发实用分子标记成为研究热点。

中国农业科学院作物科学研究所的研究人员以黄淮海麦区主栽品种中麦578和济麦22构建的262个重组自交系(RIL)群体为材料，通过多环境表型鉴定结合50K SNP芯片技术，开展抗叶锈病数量性状位点(QTL)定位研究。该成果发表在《Phytopathology Research》期刊，揭示了4个稳定抗性QTL，其中2个为新发现位点，并开发出可应用于分子标记辅助育种(MAS)的KASP标记，为小麦抗病遗传改良提供了新资源。

研究采用多环境田间试验（河南新乡、郑州和河北保定）评估抗性表型，利用Wheat 50K SNP芯片构建高密度遗传图谱，通过复合区间作图法(CIM)进行QTL分析。针对稳定QTL开发KASP标记，并在119个小麦品种组成的自然群体中验证其有效性。基于中国春参考基因组(IWGSC RefSeq v2.1)预测候选基因。

QTL定位揭示抗叶锈病遗传基础
在4个环境中检测到4个QTL，分别位于2B（2个）、5B和7B染色体，命名为QLr.caas-2B.1、QLr.caas-2B.2、QLr.caas-5B和QLr.caas-7B。其中QLr.caas-2B.1（10.7-12.8 Mb）和QLr.caas-7B（0.1-1.1 Mb）为潜在新位点，而QLr.caas-2B.2（110.4-189.6 Mb）与先前报道的QLr.hebau-2BS等位点重叠。值得注意的是，QLr.caas-5B（669.1-702.9 Mb）与抗白粉病QTL QPm.caas-5BL存在重叠区，暗示其可能为多病害抗性(MDR)位点。

KASP标记开发与验证
成功将SNP标记AX-94760588和AX-95660479转化为KASP-QLr.caas-2B.2和KASP-QLr.caas-5B，在RIL和自然群体中均显示显著抗性关联。携带双抗等位基因(2BR5BR)的品系病情严重度(MDS)最低（23.0%），显著优于敏感型(48.17%)。自然群体中，QLr.caas-5B抗性等位基因频率达77.3%，表明其在中国小麦品种中广泛存在。

候选基因预测
在QTL区间内鉴定出4个关键候选基因：TraesCS2B03G0062000（凝集素受体激酶）、TraesCS2B03G0366400（F-box/LRR蛋白）、TraesCS5B03G1331100（锚蛋白重复域蛋白）和TraesCS7B03G0000200（ABC转运蛋白）。其中ABC转运蛋白与已克隆的持久抗性基因Lr34同源，为解析抗病机制提供了新线索。

该研究首次在中麦578/济麦22群体中系统解析了叶锈病抗性遗传基础，开发的KASP标记可直接用于分子育种。发现的QTL和候选基因为抗病品种选育提供了理论支撑，特别是QLr.caas-5B可能具备抗多种病害的潜力，对培育广谱持久抗性品种具有重要意义。研究结果将推动小麦抗病育种从经验选择向精准设计转变，助力黄淮海麦区小麦产业可持续发展。