大豆抗白粉病基因Rmd_JY47的精细定位与候选基因鉴定及其在分子设计育种中的应用

本研究针对大豆白粉病(PM)抗性基因稀缺问题，通过构建276个重组自交系(RIL)群体，结合高密度遗传图谱将Rmd_JY47位点精细定位到16号染色体末端967.6-kb区间，鉴定出85个候选基因，其中5个LRR-RLP/RLK和RNA结合蛋白基因(Glyma.16G167700等)在抗感亲本间呈现显著表达差异和遗传变异。该研究为大豆抗病分子设计育种提供了重要靶点，揭示了LRR受体介导免疫与转录后调控协同抗病的新机制。

　　

大豆作为全球重要的油料作物，每年因白粉病(Powdery Mildew, PM)造成的产量损失高达13%-40%。这种由专性活体营养型真菌Erysiphe diffusa引起的病害，在中国东北、印度、巴西等主要大豆产区肆虐。虽然已有7个PM抗性基因被定位到16号染色体末端，但持久抗性基因的稀缺严重制约着育种进程。更棘手的是，现有研究多聚焦NLR型抗病基因，对非NLR基因的协同抗病机制认识不足。

中国农业科学院吉林省农业科学院（东北农业研究中心）的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表重要成果。他们利用抗病品种JY47与感病野生大豆ZYD00321构建的F₁₀代RIL群体，通过全基因组重测序构建含9083个bin标记的高密度遗传图谱，采用复合区间定位法(CIM)鉴定到一个新的QTL位点Rmd_JY47。该位点位于16号染色体32.42-33.39 Mb区间，LOD值达7.19，可解释9.65%的表型变异。

研究采用三大关键技术：1) 基于276个RIL群体的表型鉴定，建立六级病害严重度指数(DSI)评价体系；2) 全基因组重测序(亲本20×、子代3.1×覆盖度)构建高密度遗传图谱；3) 整合GO、KEGG功能注释与qRT-PCR验证筛选候选基因。

3.1 定位群体抗性评价

RIL群体DSI值呈双峰分布(0-100)，经Shapiro-Wilk检验证实为非正态分布(W=0.8433，p=1.102×10^-15)。群体中鉴定出34个高抗(HR)和123个高感(HS)株系，符合质量-数量性状的遗传特征。

3.2 QTL定位分析

在16号染色体156.483 cM处检测到显著关联区间，对应物理位置967.6-kb，包含Block187246和Block186483两个标记，加性效应为-11.69 U/g×min。

3.3 候选基因鉴定

区间内85个基因中，25个编码LRR-RLP/RLK受体蛋白，4个为RNA/DNA结合蛋白。GO分析显示这些基因富集于质膜定位(GO:0005886)、防御响应(GO:0006952)等通路，KEGG注释涉及植物-病原互作(ko04626)和剪接体(ko03040)等途径。

3.4 关键基因表达模式

qRT-PCR揭示Glyma.16G167700等5个基因在抗病株系中特异性高表达。其中Glyma.16G171700在接种6 hpi时表达激增392倍，而Glyma.16G167700在72 hpi仍维持3.6倍高表达，呈现"快速感知-持续响应"的时序特征。

3.5 遗传变异解析

全基因组变异检测发现Glyma.16G170900含19个变异位点，包括3个错义SNP和2个移码插入；Glyma.16G171800的4个变异均为CDS区非同义突变，这些变异可能改变蛋白功能。

该研究突破性地提出"跨层信号整合"抗病新模型：LRR-RLK(如Glyma.16G171700)识别病原菌PAMP后，通过MYB转录因子(Glyma.16G167700)协调下游防御基因表达，同时RNA结合蛋白稳定抗病相关mRNA，形成膜-核协同的抗病网络。相比传统NLR基因的"单兵作战"模式，这种整合PTI信号与转录后调控的多层次防御机制，为培育广谱持久抗病品种提供了新思路。

研究团队发现的分子标记和候选基因已用于吉林省大豆育种实践。通过标记辅助选择(MAS)，可将抗性位点快速导入优良品种。特别值得注意的是，鉴定的LRP/RLK基因簇存在大量等位变异，这为设计抗病基因"组合套餐"应对病原菌变异提供了遗传基础。该成果不仅推动了大豆抗病分子机制认知，更建立了从"单基因筛选"到"网络优化"的分子设计育种新范式，对保障全球大豆安全生产具有重要战略意义。