憑借抗寒、耐旱與抗病等優(yōu)良特性，黑麥為小麥遺傳改良提供了寶貴的基因資源。

近期，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所成功從小黑麥品種Rozovskaya中克隆了廣譜抗條銹病基因Yr83。該基因最獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征在于其經(jīng)典NLR蛋白的C端融合了一段來源于Harbinger轉(zhuǎn)座酶的HTDND結(jié)構(gòu)域。功能研究證實(shí)，該結(jié)構(gòu)域是Yr83行使抗病功能的重要元件，將該結(jié)構(gòu)刪除后轉(zhuǎn)基因植株完全喪失抗性。蛋白結(jié)構(gòu)域互作分析顯示，HTDND不僅與NLR本體的各結(jié)構(gòu)域存在較弱相互作用，自身還存在較強(qiáng)的相互作用。這暗示其可能參與維持蛋白的自抑制狀態(tài)以及驅(qū)動(dòng)抗病小體的組裝過程。這種抗病蛋白在此前從未報(bào)道過，揭示了一種全新的抗病蛋白進(jìn)化機(jī)制。

功能驗(yàn)證表明，Yr83對(duì)我國當(dāng)前流行的多個(gè)條銹菌小種均表現(xiàn)近免疫抗性，且對(duì)小麥主要農(nóng)藝性狀無負(fù)面影響。在育種應(yīng)用中，課題組創(chuàng)制了攜帶Yr83的小片段易位系6R/6A，實(shí)現(xiàn)了抗病性與產(chǎn)量的協(xié)同改良：在保持免疫條銹病的同時(shí)，顯著提高了小穗數(shù)和穗粒數(shù)。研究為小麥抗條銹病育種提供了重要基因資源，揭示了轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)域被“馴化”為抗病反應(yīng)元件的新機(jī)制，為人工設(shè)計(jì)抗病基因開辟了新思路。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Plants上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。