6月9日，《自然-遺傳學》（Nature Genetics）發(fā)表了由四川農業(yè)大學小麥研究所團隊領銜，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所、以色列海法大學等7家單位合作完成的重要研究成果。該研究成功從小麥的“野生祖先”—野生二粒小麥中，克隆出一對協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵抗病“基因搭檔”：TdNLR1和TdNLR2。這項研究發(fā)現(xiàn)小麥中NLR類抗病基因以“搭檔”形式協(xié)同工作對抗條銹病，拓展了小麥NLR抗病蛋白抵御病原菌的科學認知。

該論文由四川農業(yè)大學小麥研究所博士生胡燕靈和中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李淼淼副研究員為共同第一作者；四川農業(yè)大學黃林副教授、劉登才教授、伍碧華教授、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所劉志勇研究員、以色列海法大學Tzion Fahima教授為共同通訊作者。

八年磨一劍：從野生資源到抗病新基因

小麥條銹病是一種全球性的嚴重真菌病害，能造成小麥大幅減產，威脅糧食安全。現(xiàn)有的抗病小麥品種基因來源相對單一，病菌容易“進化”突破其防御。而野生小麥在長期自然進化中，積累了豐富的抗病基因“寶藏”。

2012—2016年，黃林在以色列海法大學讀博期間，發(fā)現(xiàn)一份編號為TD121的野生二粒小麥對條銹菌具有極強的抗病能力。2017年，回國加入劉登才教授團隊后，帶領研究生胡燕靈等人員，對該引進資源展開了長達8年的深入研究。研究團隊最終鎖定了關鍵抗病位點YrTD12，進一步在小麥1B染色體短臂上成功找到了這對核心抗病基因—TdNLR1和TdNLR2。TdNLR1：編碼一個結構完整的免疫蛋白（CC-NB-LRR），就像裝備齊全的“主攻手”，是執(zhí)行抗病功能的核心。TdNLR2：編碼一個缺少部分結構（CC結構域）的蛋白，如同特殊的“輔助兵”。研究團隊通過基因沉默、基因編輯、轉基因等多種實驗手段充分證實：TdNLR1的抗病能力，必須依賴TdNLR2的協(xié)助才能發(fā)揮出來；TdNLR2很可能扮演著“助手”角色，幫助傳遞關鍵免疫信號。

新型“基因搭檔”：育種應用價值大

這對天然存在于野生二粒小麥中的新型“基因搭檔”，在現(xiàn)代栽培小麥中尚未發(fā)現(xiàn)。研究團隊已將這對基因導入四川小麥，培育出了高抗條銹病的新品系。TdNLR1/TdNLR2這對組合結構新穎，作用模式獨特，為小麥抗病育種提供了寶貴的新型基因資源和潛在的抗病新機制，有望助力培育出抗性更持久、更廣譜的小麥新品種，這對于保障小麥穩(wěn)產高產有重要意義。

黃林副教授長期致力于小麥抗條銹病遺傳育種研究，聚焦發(fā)掘小麥祖先種中的新抗源并解決抗病持久性問題。其主要貢獻包括定位克隆小麥祖先種抗條銹病基因YrAS2388（育成品種蜀麥1675）、YrTD121，Yr15（育成品種蜀麥1868、蜀麥40），發(fā)掘其他小麥野生近緣種抗病基因YrAS286-2BL、YrZ41-2AL、YrZ15-1370等，為抗病育種提供了系列新基因資源。研究結果以通訊或第一作者（含共同）發(fā)表在Nature Genetics、Nature Communications、Annual Review of Phytopathology、Theoretical and Applied Genetics等期刊。主持國家自然科學基金生物育種專項、面上項目、青年項目等。

野生二粒小麥

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41588-025-02207-0