小麦、大麦等重要粮食作物长期遭受白粉病等真菌病害的严重威胁，目前在麦类作物中广泛应用的抗病基因多数编码胞内NLR免疫受体，大多介导病原小种专化性抗性，而病原菌的快速变异往往导致此类抗性的丧失。利用麦类野生近缘种中的广谱抗病基因资源是解决麦类生产中抗性丧失的重要途径。簇毛麦基因组的Pm21抗病位点的多个等位基因都编码典型的NLR免疫受体，其中Pm21基因在国内小麦品种中广泛应用且保持白粉病广谱抗性近40年，充分利用Pm21基因资源并阐明其广谱抗病机制具有重要应用价值和理论意义。

    近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所沈前华研究组与江苏大学何华纲课题组联合在植物生物技术领域国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为“An NLR receptor confers broad-spectrum resistance to diversified powdery mildew sublineages in wheat and barley”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/pbi.70038)。该研究通过转基因方式将来自簇毛麦的Pm21等位基因导入大麦和小麦，转基因株系对测试的103个小麦白粉菌和70个大麦白粉菌的生理小种均表现为完全免疫，且转基因株系的主要农艺性状未受显著影响。转录组分析鉴定到转基因小麦和大麦中表达显著上调的免疫相关同源基因，涉及到类受体激酶、钙信号及ROS代谢通路等，并暗示水杨酸与茉莉酸信号通路交叉参与免疫调控。该研究首次证实NLR免疫受体Pm21-B1能在不同的麦类作物中保持对不同专化型白粉菌的广谱抗性功能，为挖掘利用麦类近缘种的抗病基因资源以及研究广谱抗性提供了新思路。

    中国科学院遗传发育所助理研究员范仁春博士为第一作者，沈前华研究员和江苏大学何华纲教授为共同通讯作者。湖北农科院植保土肥研究所杨立军和龚双军研究员、中国农科院植保所蔺瑞明研究员、中国科学院上海生理生态所王亚军研究员、西湖大学柴继杰教授以及德国马普植物育种研究所Paul Schulze-Lefert教授等参与了该研究。中国科学院遗传发育所刘志勇研究员和董玲丽副研究员给予了大力帮助。该研究得到了十四五国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委等项目的资助。

    全文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70038。