在最近发表于《自然通讯》（NatureCommunications）上的一项新研究中，一个国际研究团队在野生谷类植物山羊草中发现了茎锈病抗性，并成功地将山羊草上的这种抗锈基因转移到小麦中，使得小麦也获得了抗锈性。
秆锈病是世界各地小麦作物中的一种重要病害，由一种名为“Ug99”的变种秆锈真菌引起，这种真菌通常由植物的叶子进入植物体内，随后遍布植物全身，让植物出现一种像铁器生锈一样的症状。这种疾病能够杀死小麦，并且会快速蔓延，威胁非洲或亚洲的很多地区的粮食保障，引起饥荒或内乱。根据科学家们说法，在未来的气候变化情景下，秆锈真菌的暴发预计将变得更为常见。
研究人员布兰德·伍尔夫（BrandeWulff）说，在过去几十年中，这种疾病的再次出现突显了开发具有广谱持续抗茎锈病能力的新小麦品种的重要性。包括伍尔夫和研究论文的主要作者余国泰在内的一个国际研究团队最近在山羊草中发现了一个茎锈病抗性基因，并将其转移到普通小麦中，新的转基因小麦品系对茎锈菌表现出高水平的抗性。
山羊草（学名为AegilopsLinn），是一种与小麦有着密切亲缘关系的近亲物种，在全世界有25个品种，在中国有节节麦（A.squarrosaL）这一种，常见于麦田或荒地中，但就是这么一种不起眼的杂草，经常被生物学家们用作远缘杂交抗病育种的试验材料，他们经常让小麦与这种植物进行杂交，或者直接从其身上获得特殊基因，培育出更优秀的小麦作物。
迄今为止，科学家们已在小麦中鉴定出58个抗茎锈病基因，其中近一半来自野生和驯化的小麦和其他谷物品种。山羊草Ae.sharonensis是在以色列和黎巴嫩南部发现的小麦的野生近亲物种。该物种具有许多重要的农业特性，包括对锈病等主要小麦病害的抗性，但其遗传潜力仍在很大程度上未被开发。
“基因组学和生物信息学的进步正在推动小麦及其野生近缘植物抗病基因的发现和克隆呈指数级增长，”研究人员说。这为在小麦中构建广谱和持久的抗病性提供了令人振奋的机会。伍尔夫补充道：“这使我们能够进行这项工作的关键进展是DNA序列获取成本的大幅下降，以及数据存储、计算机能力和生物信息学方面的改进。”
更重要的是，该团队已经发布了一份“参考基因组”，这将支持正在进行的克隆其他抗性基因的工作。伍尔夫解释说：“这意味着大部分基因组已经组装成连接的DNA片段，这些片段又根据它们在基因组中的物理方向排列。”
这种基因组组装将有助于将来从山羊草中克隆基因的研究，了解野草的进化和小麦的驯化。到目前为止，科学家们已经在小麦中克隆了大约80个基因，其中大约40个是抗病基因，其中30个是对锈病（小麦茎锈病、条锈病和叶锈病）的抗性基因。
伍尔夫说，现在可以利用这些原材料来制造一些强大的材料堆，每个锈菌基因都含有多个抗性基因。他预测：“这种多基因叠加，对病原体来说非常难以克服，有可能使小麦成为这些毁灭性疾病的非宿主。”这意味着，秆锈真菌越来越难以感染小麦，基因叠加为世界粮食供应多重保险。
