小麦是全球重要的粮食作物，为人类提供主要的卡路里和蛋白质来源。然而，多种病害严重威胁着小麦的稳产高产。由小麦秆锈菌（PucciniatriticinaEriksson,Pt）引起的小麦叶锈病是全球小麦生产中最具破坏性的真菌病害之一。该病害分布广泛，在适宜条件下可导致感病品种大幅减产。随着全球气候变暖和病原菌毒性变异的加剧，叶锈病的发生范围显著扩大，对全球小麦安全构成了严峻挑战。培育和种植抗病品种被认为是控制小麦叶锈病最经济、有效和环境友好的策略。迄今为止，已在小麦及其近缘种中鉴定并命名了超过80个叶锈病抗性（Lr）基因。然而，由于小麦基因组庞大且复杂，目前仅有少数Lr基因被成功克隆。克隆新的Lr基因对于深入理解小麦抗病机制、开发分子标记辅助育种、创制持久抗性品种（例如通过基因聚合或构建多基因表达盒）具有重要意义。
北京大学现代农业研究院/潍坊现代农业山东省实验室的ShishengChen、BaoxingSong以及河北农业大学的XiaodongWang团队在预印本平台ResearchSquare上发表了题为“Genome-assistedidentificationofwheatleafrustresistancegeneLr30(synonymLr.ace-4A)”的研究论文，该研究通过结合高质量基因组组装、诱变育种和转录组测序技术，成功克隆了四倍体硬粒小麦（Triticumturgidumssp.durum）地方品种PI192051中的叶锈病抗性基因Lr.ace-4A。研究证明，Lr.ace-4A与先前在六倍体普通小麦中鉴定的Lr30基因为同一个基因。该基因编码一个非典型的、包含串联NB-ARC结构域的NLR（核苷酸结合位点-富含亮氨酸重复序列）免疫受体蛋白。功能验证实验表明，Lr30是介导小麦对叶锈病产生抗性的必要且充分条件。有趣的是，Lr30在四倍体小麦中表现出近乎免疫的强抗性，但在六倍体小麦背景下的抗性水平则有所减弱。研究还发现，两个关键的氨基酸多态性位点区分了Lr30的抗病与感病单倍型，这两个位点的变异对基因功能至关重要。该研究不仅阐明了Lr30的分子特性和作用机制，还为其在小麦育种中的应用奠定了基础。
主要研究结果介绍
硬粒小麦地方品种PI192051表现出对多个叶锈菌小种的广谱抗性
研究首先评估了葡萄牙硬粒小麦地方品种PI192051对收集自中国的8个不同生理小种（Ptpathotypes）的抗性反应。结果显示，PI192051的幼苗对所有测试小种均表现出高水平抗性（抗病级别'R'），而对照品种Rusty则表现为高度感病（感病级别'S'）（图1a）。当用PHQS小种接种时，感病品种Rusty在接种后6天（dpi）即出现明显的铁锈色孢子堆，而PI192051则表现出典型的过敏性反应（HypersensitiveResponse,HR），病斑处出现坏死（图1b）。通过WGA-FITC染色观察真菌在叶片内的生长情况发现，尽管病原菌能够在PI192051叶片内形成吸器，但其后续的菌丝扩展受到显著抑制；相比之下，在Rusty叶片中，菌丝则广泛蔓延（图1c）。定量分析表明，在接种后的不同时间点（2,4,6,8dpi），PI192051叶片中的平均真菌侵染面积显著小于Rusty（P
