细菌、病毒和真菌不断进化新策略入侵植物，引发危害作物的疾病。为战胜这些病原体，萨斯喀彻温大学(USask)的Valentyna Klymiuk博士和Curtis Pozniak博士等研究人员，致力于研究对有害病原体具有抗性的野生小麦品种，并取得了前所未有的发现——一对独特的基因，它们协同作用共同抵御疾病。

萨斯喀彻温大学作物开发中心(CDC)为支持品种开发计划，深入研究小麦基因库并筛选其野生近缘种，以获取可在新小麦品种中有效部署的有用性状。野生小麦虽未被驯化无法直接用于育种，但蕴含应对环境威胁的有用多样性，是研究作物抗性新方法的理想选择。CDC重点改良作物品种，将基础研究与作物育种结合，把科学发现转化为新型高产品种供种植者使用。

Klymiuk表示，研究目标之一是通过识别新的抗性基因领先病原体一步，理想情况下这些抗性基因可像乐高积木一样堆叠，让病原体难以克服抗性。在对一种野生小麦品种深入研究时，他们发现该品种对条锈病(生产者最担心的五大病害之一)表现出显著抗性，且抗性表现与预期不同。

研究成果发表在《自然遗传学》杂志上。CDC主任兼教授Pozniak称，评估这种抗性时发现其与之前研究的其他抗性不同，以非典型方式发挥作用，表明植物反应差异很大，这引发了他们的好奇心。Klymiuk指出，通常条锈病抗性由一个基因决定，但这种野生小麦需要两个基因配对协同作用才能完全抗病，一个基因负责感知病原体，另一个激活植物免疫反应阻止病原体侵袭。

为确认决定抗性的基因，Klymiuk的实验将每个基因“关闭”，发现基因被“关闭”后植物无法自我保护，易受病原体侵害。但这对独特的基因组合导致研究结果出现问题，起初研究人员以为只有一个基因起作用，部分结果合理但有些植物未达预期，于是重新思考实验并测试是否真有两个基因参与，重新测试后结果清晰。

研究小组深入研究后发现，这两个异常基因在蛋白质水平上相互作用、物理结合，启动抵抗反应。Pozniak表示，当结果不一致时他们深入研究细节，意识到基因之间相互交流协作，这是真正的新发现。如果第一组实验后就放弃，就永远不会得出两个基因结合才能产生抗性的结论。

识别能增强抗性的复杂基因相互作用对持续对抗作物病害至关重要。鉴于这些基因的奇特行为，Klymiuk开发了一种DNA测试，确保这对基因在新植物中存在，使其可常规用于育种计划。这些发现让CDC在基因工具包中添加强大工具，有助于在未来生产出更强大、更有弹性的小麦品种。Pozniak称，研究与育种的互联互通能密切关注目标，为农民开发高产品种，该项目也帮助理解和领悟植物生物学的复杂性，植物以奇妙有趣的方式适应环境。

更多信息： Valentyna Klymiuk 等，《成对NLR的协同功能赋予小麦Yr84介导的条锈病抗性》，《自然遗传学》(2025)。