《Theoretical and Applied Genetics》：Exploring standing genetic variation for barley leaf rust resistance in Australian breeding panel
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本研究针对大麦叶锈病(BLR)抗性受基因型与环境互作(GEI)影响的难题，通过对澳大利亚育种群体进行多环境试验(MET)分析和单倍型定位，鉴定出5个与成人期抗性(APR)相关的稳定单倍型区块(包括Rph20基因座)，揭示了单倍型叠加与抗性增强的线性关系，为培育广谱持久抗病品种提供了新策略。
大麦作为全球第四大谷物，持续受到叶锈病的严重威胁。由柄锈菌(Puccinia hordei)引起的大麦叶锈病(BLR)可导致高达62%的产量损失，尤其在易感品种中更为严重。尽管目前已命名28个Rph抗病基因，但大多数全生育期抗性(ASR)基因因病原菌进化而逐渐失效，而成人期抗性(APR)基因虽具有持久性，但其数量性状特征和基因型与环境互作(GEI)的复杂性给育种工作带来巨大挑战。传统育种中，历史表型数据利用率低，且全基因组关联分析(GWAS)对复杂性状的解析能力有限，亟需开发新方法挖掘育种群体中的优异等位基因。
为系统解析BLR抗性的遗传机制，研究人员整合了澳大利亚InterGrain育种公司10个环境、13,287份材料的BLR表型数据，利用多环境试验(MET)分析和iClass环境聚类方法，结合基于本地基因组估计育种值(LGEBV)的单倍型分析技术，揭示了抗性形成的基因组基础。
关键技术方法包括：1）基于因子分析(FA)模型的多环境表型数据分析；2）利用40K SNP芯片进行基因分型和群体结构解析；3）采用连锁不平衡(LD)阈值0.7构建单倍型区块；4）通过rrBLUP模型计算单倍型效应值；5）单倍型叠加分析评估抗性累积效应。
遗传多样性与群体结构
基于5,880个SNP标记的主坐标分析(PCoA)将育种群体划分为三个遗传集群，反映了澳大利亚大麦种质的高多样性。基因组-wide连锁不平衡分析显示育种群体存在明显的LD区块，为单倍型分析奠定了基础。
多环境试验揭示抗性变异规律
10个环境的BLR评分方差分析显示存在显著GEI效应，其中2018_ENV1环境方差最高(2.87)。因子分析(FA3)模型解释82%遗传方差，通过iClass方法将环境聚为三类(PNN/PNP/PPN)，各类内遗传相关性达0.61-0.99。
抗性相关单倍型区块鉴定
共构建2,033个单倍型区块，其中21个区块在五组分析(MET/PNN/PNP/PPN/RMSD)中均显示高方差。五个环境稳定区块(2HS-b000305, 5HS-b001038, 5HS-b001039, 5HS-b001040, 5HL-b001125)被确定为核心抗性位点，其中b001039在多数分析中方差最高，而b001125单倍型效应最大(-0.14)。
Rph20基因座精细定位
通过BLAST比对和LD分析，发现b001038-b001040区块与已知APR基因Rph20物理位置重叠。标记组合"ATC"被鉴定为最优抗性单倍型，效应值达-0.17，为分子标记辅助选择提供了精准工具。
单倍型叠加增强抗性
分析显示携带11个以上有利单倍型的材料平均BLUE值显著降低，且抗性稳定性提高。67个基因型中鉴定到13个抗性单倍型叠加，证实了多基因累积效应的线性关系。
本研究首次在育种群体尺度系统解析了BLR抗性的遗传架构，创新性地将MET分析与单倍型映射相结合，突破了传统GWAS对复杂性状解析的局限。发现的稳定单倍型区块为设计"终极基因型"提供了靶点，单倍型叠加效应模型为抗性育种提供了量化依据。研究建立的LGEBV分析方法可推广至其他作物复杂性状研究，对实现可持续作物保护具有重要实践意义。
