小麦叶锈病抗性新位点Lr.hzau-2BS.1与Lr.hzau-7AL的GWAS鉴定及分子标记开发

本研究针对小麦叶锈病(Puccinia triticina)这一全球性病害，通过全基因组关联分析(GWAS)在559份小麦种质中鉴定出24个稳定抗性位点，其中Lr.hzau-2BS.1和Lr.hzau-7AL在三个环境中均被检测到。研究开发了KASP标记2B-209172和7A-348992，并发现中国品种绵麦45和辽麦16携带双抗位点且田间病叶率<5%，为抗病育种提供了重要资源。

　　

小麦作为全球最重要的粮食作物之一，其生产长期受到叶锈病的严重威胁。由真菌Puccinia triticina引起的叶锈病可导致感病品种减产30-40%，仅2015年河南一省就因该病害损失19.1万吨小麦。尽管化学防治有效，但培育抗病品种才是既经济又环保的解决方案。然而，2019-2023年中国审定的686个小麦品种中60.2%在田间高度感病，且现有抗性基因对国内优势小种有效的仅剩Lr9、Lr19等7个，亟需发掘新的抗源。

华中农业大学的研究人员通过全基因组重测序技术，对来自五大洲的559份小麦种质（包括322个栽培种、107个地方品种和130份精英种质）进行基因组分析，结合中国三个地点（河南周口、湖北武汉、河南新乡）连续三年的田间表型鉴定，采用最佳线性无偏估计(BLUE)模型整合多环境数据，最终鉴定出24个稳定的叶锈病抗性位点。相关成果发表在《The Crop Journal》上。

研究采用全基因组重测序获得8,765,920个高质量SNP/InDel标记，利用Fastlmm软件进行GWAS分析，通过RNA-seq筛选候选基因，并开发KASP标记进行验证。群体结构分析显示材料可分为9个亚群，全基因组LD衰减距离为10 Mb。

研究结果部分：

1. 表型分析显示559份材料在三地的叶锈病严重度呈连续分布（0-100%），广义遗传力H²达0.65。
2. 基因型分析发现标记在A、B、D基因组分布不均，7B染色体标记密度最高（1372/Mb）。
3. 关联分析鉴定出24个稳定位点，其中11个为新发现位点。Lr.hzau-2BS.1（2BS, 47.98-73.42 Mb）和Lr.hzau-7AL（7AL, 557.82-570.11 Mb）在所有环境中均被检测到，分别解释7.85%和5.59%表型变异。
4. 功能验证表明同时携带两个抗性位点的材料病叶率显著降低（BLUE值9.51% vs 33.4%）。欧洲材料中Lr.hzau-2BS.1频率达88.24%，而南美材料中Lr.hzau-7AL频率为86.96%。
5. 候选基因分析筛选出6个抗病相关基因，包括编码NLR蛋白的TraesCS2B03G0190700和ABC转运蛋白的TraesCS7A03G0924700。

讨论部分强调，这是首次系统报道Lr.hzau-2BS.1和Lr.hzau-7AL两个位点的协同抗病效应。开发的KASP标记可实现抗性基因的精准聚合，中国品种绵麦45和辽麦16作为优异抗源，将推动小麦抗病育种进程。研究还发现抗性位点数量与病害严重度呈剂量效应，为多基因聚合育种提供了理论依据。该成果不仅丰富了小麦抗叶锈病基因库，更为实现"绿色防控"目标提供了分子工具。