小麦抗病基因Sr6的快速克隆：优化工作流程助力抗锈病育种新突破

为解决小麦抗病基因克隆效率低下的难题，研究人员开发了一套结合EMS诱变、快速育种和基因组学辅助的高通量克隆流程。该研究以历史性抗锈基因Sr6为范例，仅用179天便成功克隆这一编码CC-BED-NLR蛋白的关键基因，并通过VIGS和CRISPR/Cas9验证其功能。该成果为系统克隆小麦460个已报道抗病基因奠定基础，对指导抗病育种具有重要意义。

　　

全球小麦生产每年因病害损失约20%产量，而抗病基因克隆的滞后严重制约育种效率。小麦基因组庞大复杂，传统图位克隆往往耗时十年以上。尽管近年来基因组学工具加速了基因克隆进程，但时间和空间成本仍是瓶颈。历史上，Sr6基因曾成功遏制北美秆锈病大流行，但其分子机制长期未知。

为系统解决这些问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所等单位的研究人员开发了优化的工作流程，成果发表于《Nature Communications》。该研究整合EMS诱变、高密度种植、快速育种和MutIsoSeq（突变体同源序列分析）技术，以WL711小麦近等基因系TA5602/TA5605为材料，通过Pgt（秆锈菌）接种筛选突变体，结合PacBio Iso-Seq和Illumina测序定位候选基因。

优化的抗病基因克隆流程
研究设计四阶段流程：3天EMS处理、87天M₂群体构建、52天突变体筛选、37天RNA测序分析。通过15粒/64 cm²的高密度种植，仅用3平方米空间完成4000个M₂家系筛选，发现98个感病突变体。MutIsoSeq分析锁定编码CC-BED-NLR（含卷曲螺旋和锌指结构域的核苷酸结合重复蛋白）的转录本，Sanger测序验证104个点突变。

Sr6的功能验证
基因组比对显示该基因位于2D染色体，与已知Sr6位点一致。KASP标记在F₂群体中与抗性完全连锁。温度实验证实Sr6介导20°C有效、26°C失效的典型温度敏感性。通过BSMV-VIGS沉默TA5605的BED-NLR基因后，植株对Pgt H3的敏感性显著增强；在Fielder小麦中CRISPR敲除该基因同样导致感病，插入/缺失突变体均丧失抗性。

历史意义与育种启示
Sr6是20世纪中叶遏制北美15B秆锈流行的关键基因，其克隆揭示了CC-BED-NLR蛋白的结构特征。该基因与小麦条锈抗性基因Yr5/Yr7及大麦叶锈基因Rph15同源，为抗病基因进化研究提供新线索。研究建立的“179天克隆流程”将推动小麦460个已知抗病基因的系统解析，指导抗病基因的精准部署，避免类似Ug99锈病大流行的危机。

该工作首次阐明Sr6的分子机制，其高效克隆策略为多倍体作物基因研究树立范式。未来通过整合抗病基因图谱，可设计广谱持久的抗病品种，保障全球粮食安全。