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个人信息

博士生导师
研究员

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研究方向

小麦抗病遗传及分子机理研究

王亚军

个人简介

2007年9月- 2014年7月，中国科学院植物研究所，博士
2014年7月- 2018年2月，荷兰瓦赫宁根大学，博士后
2018年2月- 2023年11月，沙特阿卜杜拉国王科技大学，博士后
2023年11月至今，中国科学院分子植物科学卓越创新中心，研究员

研究工作

在全球小麦生产中，病虫害每年平均可以导致小麦减产21%，而小麦的前四大主要病害小麦叶锈病、赤霉病、叶枯病和条锈病所造成的产量损失超过病虫害总减产的一半。在中国的小麦生产中主要病害为小麦条锈病、赤霉病、纹枯病、茎基腐病、叶锈病、白粉病等。在抗病育种工作中，针对主要病害应用持久抗病基因可以有效控制病害流行，保障粮食安全。

麦类作物间的非寄主抗性（non-host resistance）可做为小麦持久抗病基因的重要来源。非寄主抗性是一个植物物种对一种潜在病原菌的所有生理小种所表现出来的免疫反应，较寄主抗性（host resistance）更具广谱性和持久性。麦类作物与锈菌及白粉菌的互作是研究非寄主抗性的理想实验体系。大部分麦类作物（包括栽培种和野生近缘种）都可以被锈菌及白粉菌定殖，而且活体寄生的（biotrophic）锈菌及白粉菌表现出高度的寄主专化性。比如，栽培种大麦易被大麦叶锈菌（Puccinia hordei）所侵染，而对球茎大麦叶锈菌（P. hordei-bulbosi）和小麦叶锈菌（P. triticina）则具有接近完全免疫的非寄主抗性；相反野生球茎大麦可被球茎大麦叶锈菌（P. hordei-bulbosi）定植，但是对大麦叶锈菌也是完全免疫。因此，揭示作物非寄主抗性的分子机制，并将非寄主抗性基因应用到重要禾谷类作物中，是一种有效的抗病育种策略。

小麦中有超过450个被定位和命名的抗病位点，其中约有40%的抗病位点都来自栽培小麦以外的种质资源。这也说明了非寄主抗性基因在抗病育种中的重要性。然而通过种间杂交导入的外源染色体或染色体片段与小麦部分同源染色体不发生交换或交换频率很低，这极大的限制了各种基于遗传重组的基因定位与克隆技术的应用，是小麦正向遗传学研究的一个瓶颈。为此，我们开发的不依赖于遗传重组的基因克隆技术—MutIsoSeq，这一技术可以有效解决这一瓶颈，实现抗病基因的快速克隆。

麦类物种具有丰富遗传多样性，因而针对小麦病原菌的非寄主抗性也具有极大的挖掘潜力。但是由于目前克隆到的控制非寄主抗性的基因数有限，并且其编码蛋白如何与病原菌互作的数据极少，与植物同其本身的寄主病原菌互作的研究相比，我们对非寄主抗性的分子机制，特别是其抗性的持久性和广谱性的特征、特性的了解甚少。本研究组将在前期积累的实验结果和材料、技术创新的基础上，从以下几个方面开展麦类物种对小麦锈病及白粉病的非寄主抗性的研究：

1）利用MutIsoSeq、图位克隆等技术手段从种间杂交基因渗入的抗性种质、大麦、黑麦等材料中克隆针对小麦锈菌及白粉菌的非寄主抗性基因；

2）通过对新型的非寄主抗病基因及蛋白的功能研究，从蛋白互作、分子识别等角度揭示非寄主抗性的分子机理；

3）采用生物育种的手段将非寄主抗性基因聚合到小麦基因组中，通过模拟非寄主抗性，创制广谱高抗小麦主要病害的小麦新种质。

主要成果

    1. Abrouk, M., Wang, Y., Cavalet-Giorsa, E., Troukhan, M., Kravchuk, M., & Krattinger, S. G.* (2023). Chromosome-scale assembly of the wild wheat relative Aegilops umbellulata. Scientific Data, 10(1), 739.

    2. Wang, Y., Abrouk, M., Gourdoupis, S., Koo, D.-H., Karafiatova, M., Molnar, I., Holusovs, K., Dolezel, J., Athiyannan, N., Cavalet-Giorsa, E., Jaremko, L., Poland, J., & Krattinger, S. G.* (2023). An unusual tandem kinase fusion protein confers leaf rust resistance in wheat. Nature Genetics, 55(6), 914-920.

    3. Athiyannan, N., Aouini, L., Wang, Y., & Krattinger, S. G.* (2022). Unconventional R proteins in the botanical tribe Triticeae. Essays in Biochemistry, 66(5), 561-569.

    4. Bukhamsin, A., Moussi, K., Patel, N., Przybysz, A., Wang, Y., Krattinger, S. G., & Kosel, J.* (2020). Impedimetric Plant Biosensor Based on Minimally Invasive and Flexible Microneedle Electrodes. 2020 IEEE 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS).

    5. Wang, Y., Subedi, S., de Vries, H., Doornenbal, P., Vels, A., Hensel, G., Kumlehn, J., Johnston, P. A., Qi, X., Blilou, I., Niks, R. E.*, & Krattinger, S. G.* (2019). Orthologous receptor kinases quantitatively affect the host status of barley to leaf rust fungi. Nature Plants, 5(11), 1129-1135.

    6. Yeo, F. K., Wang, Y., Vozabova, T., Huneau, C., Leroy, P., Chalhoub, B., Qi, X. Q., Niks, R. E.*, & Marcel, T. C.* (2016). Haplotype divergence and multiple candidate genes at Rphq2, a partial resistance QTL of barley to Puccinia hordei. Theoretical and Applied Genetics, 129(2), 289-304.

    7. Wang, L., Wang, Y., Wang, Z., Marcel, T. C., Niks, R. E., & Qi, X.* (2010). The phenotypic expression of QTLs for partial resistance to barley leaf rust during plant development. Theoretical and Applied Genetics, 121(5), 857-864.