Molecular Plant精选| T2T基因组解码小麦YM33抗病特征
小麦生产长期受到白粉病和赤霉病等重大病害的严重威胁，常导致显著减产。然而，产量相关性状与抗病性之间普遍存在拮抗关系，使高产与抗病性的协同改良成为小麦育种中的核心难题。受限于同时兼具高产潜力和稳定抗病性的遗传资源，抗病性–产量权衡的遗传基础仍不清晰。扬麦33（YM33）是近年来培育出的一个兼具对白粉病和赤霉病稳定抗性及高产表现的优良小麦品种，在多点试验中展现出显著的增产优势，为解析小麦抗病性与产量协调的遗传机制提供了重要材料。
江苏里下河地区农业科学研究所联合华中农业大学研究团队在Molecular Plant上发表标题为“Telomere-to-telomere genome assembly reveals the genomic architecture of disease resistance and yield coordination in elite wheat YM33”的研究性论文，完成了对小麦YM33的T2T级别基因组组装，并进一步探究了该小麦品种中高产以及对白粉病和赤霉病双重抗性的遗传基础。
一、T2T基因组的组装与注释
为解析扬麦33（YM33）高产和双重抗病性的遗传基础，研究整合Oxford Nanopore、PacBio HiFi与Hi-C技术，构建了一个高质量、无缺口的小麦基因组。通过分层组装策略，将高覆盖度HiFi数据与超长ONT读段联合组装，并结合Hi-C数据确定染色体级别结构，最终获得覆盖全部21条染色体、总长度14.45Gb的端粒到端粒基因组组装。该组装对ONT和HiFi读段均实现了100%比对率，并清晰区分了A、B和D三个亚基因组。基于CENH3 ChIP-seq数据成功注释了所有染色体的着丝粒区域，其特征与已报道的小麦基因组一致。结合多组RNA-seq数据及已发表的中国春T2T基因组进行综合注释，共鉴定出124,930个高置信度基因。
二、扬麦33抗病性的遗传基础
通过将YM33与参考基因组 CS_IAAS 进行比较分析，发现 YM33 基因组中存在显著的结构变异，主要表现为倒位和易位。其中，6A 染色体发生了尤为突出的结构重塑：约一半区域无法与中国春基因组比对，而与野生近缘种茸毛簇毛麦Dasypyrum villosum基因组高度一致，表明YM33的6A染色体着丝粒区域发生了来源于D.villosum的外源渐渗事件。该渐渗片段包含已知赋予广谱且稳定白粉病抗性的Pm21位点。相比之下，YM33中Pm24并未携带此前报道可增强抗性的关键缺失突变，进一步支持Pm21是YM33白粉病强抗性的主要遗传来源。
分子标记分析表明，YM33主要携带赤霉病抗性位点Fhb1和Fhb5。尽管YM33中Fhb1的编码序列与苏麦3号和望水白完全一致，但其所在染色体片段在育种过程中发生了遗传重组，导致Fhb1周围的遗传背景发生改变。进一步的基因型-表型关联分析显示，YM33的3B染色体上富集了与每穗小穗数和可育小穗数显著相关的有利SNP位点，表明YM33在维持赤霉病抗性的同时，兼具有利于穗部性状改良的遗传基础。
三、扬麦33高产相关遗传基础
对已报道的穗发育相关基因及功能验证位点中有利等位基因的系统分析表明，扬麦33在产量相关遗传基础方面具有显著优势。该品种保留了66.04%–71.36%的穗部性状有利等位基因，以及66.67%–72.73%的已功能验证高产相关位点，表明其在穗型形成与产量构建过程中积累了丰富的优良遗传因子。表型与基因组分析进一步显示，扬麦33具有适于高产栽培的半矮秆株型，其株高调控涉及多个关键功能变异，包括Rht8基因ATG下游1649bp处的T等位基因以及Rht-B1基因ATG下游190bp处的T等位基因，这些突变被认为是其半矮秆表型的重要分子基础。值得注意的是，在已报道材料中同时携带Rht-B1b与Rht8T的品种极为罕见，凸显了YM33在株型等位基因组合上的独特性及其在高产育种中的潜在应用价值。
结语
本研究以优良小麦品种扬麦33为研究对象，首次构建了其T2T高质量参考基因组，从基因组整体层面系统阐明了高产与对白粉病、赤霉病双重抗性协同形成的遗传基础。基于高精度基因组结构解析和等位基因挖掘，揭示了外源渐渗片段、关键抗病基因及产量相关有利等位基因在YM33优异综合性状形成中的关键作用，并精确定位了与小穗数、结实性状、株高调控及病害抗性相关的核心遗传位点。YM33的T2T基因组为高分辨率解析复杂农艺性状提供了坚实基因组框架，其鉴定的优良等位基因可通过分子标记辅助选择或靶向基因组编辑高效应用于小麦育种实践。