作为最重要的主粮作物之一，小麦为世界上超过三分之一的人口提供能量来源，它的产量和品质与粮食安全直接相关。但一种名为“白粉病”的植物病害，每年危害我国小麦达到一亿亩左右，严重影响着我国粮食安全。

　　提高小麦的白粉病抗性，尤其是广谱抗性，是当前小麦抗病育种领域的重要任务和挑战。野生二粒小麦（Triticum dicoccoides, AABB）是普通小麦的野生祖先种，经历了长期复杂的环境演变，积累了丰富的遗传多样性，是现代小麦抗病遗传改良的宝贵资源。

　　近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员与赵玉胜研究员团队合作在Nature Communications上发表了题为“A membrane associated tandem kinase from wild emmer wheat confers broad-spectrum resistance to powdery mildew”的研究论文，图位克隆了野生二粒小麦来源的抗白粉病基因Pm36，其编码一个新型的具有跨膜结构域的串联激酶抗病蛋白WTK7-TM，对目前已知的所有小麦白粉菌表现高抗至免疫，是一个具有重大应用价值的广谱抗病新基因。

广谱抗白粉病基因WTK7-TM图位克隆

　　该研究采用图位克隆、PacBio长读长基因组重测序、突变体和转基因功能验证等研究，成功克隆到广谱抗白粉病基因Pm36，其编码一个新型的具有跨膜结构域的串联激酶（WTK7-TM）蛋白。白粉菌多小种鉴定发现WTK7-TM对我国不同生态区的所有测试的104个白粉菌生理小种均表现免疫或高抗。研究发现Pm36位点存在明显的基因组扩张和新基因产生现象。EMS突变体实验发现WTK7-TM的两个激酶结构域和跨膜结构域对于抗病功能均是至关重要。体外磷酸化实验初步证实串联激酶WTK7-TM的两个激酶结构域对于自磷酸化和底物磷酸化的能力都是必需的。进化分析显示，两个激酶结构域可能是通过Duplication形式产生，属于serine/threonine (S/T) non arginine aspartate (non-RD)类型激酶。亚细胞定位发现串联激酶WTK7-TM定位于细胞质膜。基因溯源分析发现Pm36基因稀有的分布在野生二粒小麦的南部居群，没有参与小麦的进化过程，在现代小麦基因库中是缺失的。采用分子设计育种，将Pm36基因导入到我国小麦主产区主栽品种创制出既高产又抗病的小麦新种质“ZKPm36”，为培育广谱抗白粉病小麦新品种提供了重要的基因资源和理论基础。

　　目前，“ZKPm36”新种质材料已提供给国内的部分小麦育种单位进行高产抗白粉病新品种培育，为我国小麦安全生产建立起抗病的安全屏障，为减少农药使用，保护环境，绿色农业发展作出重要贡献。（光明基因科普团队）