小麦多重抗病基因同步检测技术开发与应用：针对叶锈病、赤霉病、白粉病等七种真菌病害的复合PCR体系构建及品种抗性评价

为解决小麦抗病育种中多个抗性基因检测成本高、效率低的问题，研究人员开发了11种双重和13种三重PCR检测体系，可同步鉴定Lr、Fhb、Pm、Stb、Pch、Sr和Yr等12个抗性基因。在70个欧洲品种中鉴定出多样抗性组合，显著提高标记辅助选择效率，为多基因聚合育种提供高效技术支撑。

　　

在全球气候变化和粮食安全双重挑战下，小麦作为世界主要口粮作物正面临日益严峻的真菌病害威胁。叶锈病(Puccinia triticina)、赤霉病(Fusarium spp.)、白粉病(Blumeria graminis)、叶枯病(Septoria tritici)、眼斑病(Oculimacula spp.)、秆锈病(Puccinia graminis f. sp. tritici)和条锈病(Puccinia striiformis)这七大病害可造成高达21.5%的产量损失。传统抗病育种面临两大难题：一是单一基因抗性易被病原菌克服，二是多个抗性基因的传统检测方法耗时耗力。为此，波兰波兹南生命大学的研究团队开发了一套高效的多重PCR检测体系，实现了12个重要抗病基因的同步快速检测，相关成果发表在《Journal of Applied Genetics》上。

研究采用多重PCR技术结合凝胶电泳检测方法，对70个欧洲冬小麦品种进行抗性基因鉴定。品种材料来自Limagrain UK Ltd.等10家欧洲育种公司，参考基因型来自美国国家小粒谷物种质库。通过温度梯度PCR确定28个分子标记的最适退火温度，利用Multiplex Manager软件设计引物组合，优化引物浓度（0.34-0.43 μM），最终建立24个稳定可靠的多重PCR体系。

优化引物退火温度

通过梯度PCR测定28个分子标记的退火温度范围，发现Xgwm533标记（Fhb1基因）在50.0-60.5°C范围内均能有效扩增，而Xfbb226标记（Stb9基因）仅能在50.0-56.0°C范围内获得特异性条带。这为多重PCR体系设计提供了关键参数依据。

建立多重PCR检测体系

成功开发11个双重和13个三重PCR组合，涵盖Lr10、Lr24、Lr34、Lr39、Fhb1、Pch1、Pch2、Pm2、Pm34、Sr22、Stb9和Yr5等12个抗性基因的15个分子标记。其中8个核心组合用于品种检测，将原本需要的15次单重PCR减少至7次多重PCR，效率提升一倍。

品种抗性基因鉴定

在70个欧洲品种中，Lr39和Pch1基因检出率达100%，Pm34基因（Barc177标记）检出率93%，Pm2基因检出率77%。Fhb1基因（双标记同时阳性）仅存在于Aktion、Bilanz、Frisky、Riposta和Informer5个品种中。Stb9基因分布最少，仅7个品种携带。值得注意的是，广谱抗性基因Lr34在所有品种中均未检出。

讨论与结论

本研究建立的复合PCR体系可同时检测垂直抗性（单基因）和水平抗性（多基因）基因，包括Lr34/Yr18/Pm38/Sr57这类多病害抗性基因。研究发现欧洲品种中Lr34基因的缺失尤为值得关注，该基因编码ABC转运蛋白（ABCG亚家族），通过"慢锈性"机制提供持久抗性。研究证实Xcfd81（Pm2）、Xgwm533/Xgwm493（Fhb1）、Lrk10D（Lr10）、Sr24#12（Lr24/Sr24）等标记的实用性，为抗病基因聚合育种提供了高效技术平台。该体系可进一步与KASP、TaqMan等高通量分型技术对接，实现从传统PCR向现代化分子育种平台的技术升级，对应对气候变化下的病害防控和粮食安全保障具有重要意义。