约翰·英尼斯中心 信用:约翰·英尼斯中心 约翰·英尼斯中心的研究人员帮助开发了开创性的基因堆叠技术，以应对日益增长的小麦锈病威胁
澳大利亚国家科学机构——澳大利亚科学与工业研究组织的研究人员领导了一项国际努力，通过将抗病基因“叠加”在一起，开发出具有更强、更持久的抗锈病能力的小麦
这代表了传统小麦育种方案的一个重大进步，在传统小麦育种方案中，单个抗性基因被一个接一个地添加
研究人员开发了新的基因技术，结合并插入了五种不同的小麦抗性基因
根据发表在《自然生物技术》杂志上的研究结果，这种捆绑防止了植物后续繁殖世代的分离
CSIRO首席研究员Dr
米克·艾利夫说:“我们的方法就像给一扇门装上五把锁——你让它很难进去
严格的现场测试表明，我们的基因堆栈方法提供了针对我们瞄准的锈病病原体的全面保护
" 小麦提供了世界大约20%的卡路里摄入量，这使得作物保护对世界粮食安全至关重要，谷物锈病也影响到大麦、燕麦、黑麦和小黑麦作物
由于锈病是一个全球性的问题，它需要国际合作，团队成员包括来自美国科学与工业研究组织、明尼苏达大学、奥尔胡斯大学、约翰·英尼斯中心、美国农业部、新疆大学的研究人员，并由2叶片基金会提供资金
科学家们使用一种叫做MutRenSeq的技术克隆了五个抗性基因中的两个，这种技术可以快速检测小麦中的抗性基因
医生
约翰·英尼斯中心的布兰德·伍尔夫是开发这项技术的研究人员之一，他说: “很高兴看到我们帮助克隆的两个基因被用于第一批小麦中
它令人兴奋，因为它证明了技术是有效的；如果出现新的茎锈病流行，我们现在就有了一个潜在的解决方案
对于那些反对使用转基因作物的人来说，当你有一个如此优雅的解决方案，以一种新的方式使用小麦基因来保护小麦时，反对这一点就变得更加困难了
" 未来的基因堆栈正在为小麦开发，使用基因组编辑工具来生产抗性作物，在一些国家，如美国，这些作物可能被认为是非转基因的
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小麦茎锈病在英国是一种历史性的疾病，在这里已经消失了60年，但由于气候变化和现代小麦品种缺乏抗性，它代表了一种新出现的威胁
小麦锈病会迅速变异，使得小麦育种者很难使用传统育种方法做出快速反应
然而，在一个基因堆栈中一起编译的多个基因可以增强小麦的防御能力，并且部署得更快
医生
艾力夫说，这项研究针对的是茎秆锈病，但同样的技术也可以用来培育抗条锈病和叶锈病的品种，并在不同的现有小麦品种中增加抗性
他补充道:“我们还不知道这种新的基因堆积技术的极限
我们目前有一个更大的基因堆栈，有八个抗性基因，所以更多的防锈保护是可能的
" 《自然生物技术》杂志上发表了“一个五转基因盒赋予小麦对真菌锈病病原体的广谱抗性” 过去五年开发的一套使能技术消除了在小麦及其野生近缘植物中发现和克隆抗病基因的一些挑战
医生
约翰·英尼斯中心的布兰德·伍尔夫团队开发了这些技术
它们包括: MutRenSeq 这项技术将诱变和抗性基因富集测序(RenSeq)相结合，通过定位细胞内免疫受体编码基因，降低了全小麦基因组测序的成本，这种基因类别已被证明在数百个先前记录的病例中有80%编码抗病基因
小麦中有超过3000种免疫受体
该技术导致抗茎锈病基因Sr22、Sr45、Sr26、Sr60和抗条锈基因Yr5a、Yr5b和Yr7的快速克隆
MutChromSeq 降低小麦基因组复杂性的另一种方法是将基因定位到它的21条染色体中的一条
由于染色体流分选和纯化的改进，现在几乎可以对任何小麦品种的单个染色体进行测序
诱变与染色体流式分选相结合，分离出小麦抗白粉病基因Pm2
AgRenSeq 这项技术利用大自然自身的遗传结构，我
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重组和突变已经在野生小麦亲属群体中积累了几千年，因此避免了产生你自己的遗传结构的需要，如在MutRenSeq或MutChromSeq中
AgRenSeq需要一个基因多样化的小组，然后是RenSeq和表现型
这项技术将发现和克隆合二为一，大大缩短了克隆抗病基因的时间和成本
一旦面板被顺序配置和放大，它可以一次又一次地用于对抗不同的病原体和病原体分离物
AgRenSeq导致Sr46的快速克隆和SrTA1662候选物的鉴定(Arora等人
2019)
“有了这些技术，与小麦及其野生近缘植物中抗病基因的发现和克隆相关的一些关键障碍和谜团已经被清除了，”博士说
伍尔夫
“改进的小麦基因组组装技术和小麦转化方法有可能在未来2-4年内显著降低进一步的障碍
这将为产生和测试多重抗性转基因堆栈提供原材料，不仅针对茎锈病，还针对小麦和其他重要作物的许多其他主要疾病
"
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