植物已进化出多样化的免疫受体以抵御病原体侵害，其中NLR蛋白构成了最大且最为普遍的一类植物免疫受体。在小麦已克隆出多个具有CC-NBS-LRR结构域的NLR类抗病基因，绝大多数情况下，单一的NLR抗病蛋白即可提供抗病性。
2025年6月9日，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员领衔的植物免疫团队和合作者在Nature Genetics以背靠背的形式发表了题为“An atypical NLR pair TdCNL1/TdCNL5 from wild emmer confers powdery mildew resistance in wheat”和“A head-to-head NLR gene pair from wild emmer confers stripe rust resistance in wheat”的研究论文，分别发现野生二粒小麦来源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121均是由两个NLR（NLR pair）决定的小麦抗病性遗传调控新模式。
“An atypical NLR pair
TdCNL1/
TdCNL5 from wild emmer confers powdery mildew resistance in wheat”论文通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，
TdCNL1编码了具有钾依赖性钠钙交换器整合结构域（新型ID）的非典型CNL蛋白，而
TdCNL5编码一个典型的CNL蛋白。突变体和病毒诱导基因沉默实验表明，
TdCNL1或
TdCNL5基因功能丧失或基因沉默均导致抗性丧失。遗传转化实验表明单独转入
TdCNL1或同时转入
TdCNL1/
TdCNL5的转基因植株表现出抗性，而仅含有
TdCNL5的转基因植株则表现感病，揭示了
TdCNL1和
TdCNL5在小麦白粉病抗性中呈现功能互补性。
中国科学院遗传与发育生物学研究所植物免疫团队博士后朱科宇、副研究员李淼淼、副研究员董玲丽以及博士后张怀志为论文共同第一作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员和李淼淼副研究员、浙江省农业科学院 /湘湖实验室华为副研究员、浙江农林大学戎均康教授为论文共同通讯作者。以色列海法大学Tzion Fahima和Eviatar Nevo教授、湘湖实验室李洪杰和吴秋红研究员、高邑县原种场袁成国高级农艺师等参与本研究。该研究得到国家重点研发计划、STI 2030重大项目、农业农村部重大专项、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、河北省重点研发计划和海南省崖州湾种子实验室“揭榜挂帅”等项目资助。
“A head-to-head NLR gene pair from wild emmer confers stripe rust resistance in wheat”的研究通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，TdNLR1编码一个典型的NLR蛋白，而TdNLR2编码一个缺失CC结构域非典型的NLR蛋白。突变体、病毒诱导基因沉默、转基因和基因编辑敲除实验表明以“头对头”方式排列的基因TdNLR1和TdNLR2都是YrTD121介导的条锈病抗性所必需的。
四川农业大学博士生胡燕灵和中国科学院遗传与发育生物学研究所李淼淼副研究员为论文共同第一作者，四川农业大学黄林副教授、刘登才教授、伍碧华教授、以色列海法大学Tzion Fahima教授、中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员为论文共同通讯作者。山东农业大学倪飞教授、中国农科院作科所王轲研究员、北京大学现代农业研究院陈时盛研究员、西南科技大学夏崇靖副教授等参与本研究。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室等项目资助。
野生二粒小麦是普通小麦的野生祖先种，经历了长期复杂的环境演变，积累了丰富的遗传多样性，蕴含多样化的抗病基因。野生二粒小麦来源的抗白粉病基因
MlIW170/
Pm26和抗条锈病基因
YrTD121仅存在于少数野生二粒小麦种群中，没有参与到小麦的驯化和普通小麦的进化过程。研究团队通过将野生二粒小麦与普通小麦高产品种进行杂交和连续回交，经过分子标记辅助选择，已经创制出携带
MlIW170/
Pm26和
YrTD121的高产抗病新种质，研究结果为培育广谱多抗小麦新品种提供了重要的基因资源和理论基础。
论文链接：
图：野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121克隆与育种利用
