小麥黃花葉病抗性研究及育種應(yīng)用進(jìn)展

范德佳 王汝琴 何震天 張容 王建華 韓燕 陳士強(qiáng)

（江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 揚(yáng)州 225007）

小麥黃花葉病是一種在世界各地廣泛發(fā)生的土傳病毒病，可導(dǎo)致小麥產(chǎn)量大幅度降低，其中中國(guó)有約200萬(wàn)公頃冬小麥的生產(chǎn)受到小麥黃花葉病的威脅。該病害在我國(guó)最早發(fā)現(xiàn)于四川省雅安市，目前已擴(kuò)展至長(zhǎng)江中下游以及淮河流域，在山東、河南、江蘇、安徽、湖北、陜西等地相繼發(fā)生［1-3］。其癥狀與非生物脅迫（營(yíng)養(yǎng)缺乏、霜凍或澇漬等）導(dǎo)致的老葉褪綠不同，黃化斑點(diǎn)在小麥幼苗的新生葉上即可表現(xiàn)出來(lái)。一般而言，受感染小麥植株在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期新生葉呈現(xiàn)黃色，在拔節(jié)期生長(zhǎng)發(fā)育遲緩或成熟延遲，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降，病害嚴(yán)重時(shí)小麥加工和烘焙品質(zhì)也會(huì)大幅降低。我國(guó)的小麥黃花葉病主要由小麥黃花葉病毒（wheat yellow mosaic virus，WYMV）和中國(guó)小麥花葉病毒（Chinese wheat mosaic virus，CWMV）侵染導(dǎo)致，WYMV在中國(guó)和日本均有分布，而CWMV僅分布在中國(guó)的山東、河南、河北、江蘇等地［1］。為解決小麥黃花葉病造成的小麥減產(chǎn)、品質(zhì)下降等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究人員從小麥黃花葉病的病原學(xué)、發(fā)病規(guī)律、抗源篩選、抗性遺傳和抗病育種等方面進(jìn)行了大量研究。本文將重點(diǎn)介紹WYMV及其抗性遺傳相關(guān)研究進(jìn)展，并對(duì)抗性基因在小麥抗病育種中的應(yīng)用進(jìn)行展望。

1 小麥黃花葉病毒（WYMV）

1.1 結(jié)構(gòu)特征

WYMV屬于馬鈴薯Y病毒科（Potyviridae）大麥黃花葉病毒屬（Bymovirus），和同屬的小麥梭條花葉病毒（wheat spindle streak mosaic virus，WSSMV）在發(fā)病癥狀、傳毒特性、粒子形態(tài)、外殼蛋白、基因序列等方面非常相似。最開(kāi)始我國(guó)的小麥黃花葉病被認(rèn)為是由WSSMV引起的，但是RNA序列分析表明中國(guó)和日本的小麥黃花葉病是由WYMV引起，兩者是不同的物種。WYMV是一種由外殼蛋白包裹RNA組成的絲狀粒子，其基因組為2條正義單鏈RNA（圖1），其中RNA1長(zhǎng)約7.3 kb，編碼8個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白和1個(gè)外殼蛋白，即P3、PIPO（pretty interestingPotyviridaeORF）、7K、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含體（cytoplasmic inclusion，CI）、14K、基因組連接蛋白（viral protein genome-linked，VPg）、細(xì)胞核內(nèi)含體A-蛋白酶（nuclear inclusion protein A-proteinase，NIa-Pro）、細(xì)胞核內(nèi)含體B（nuclear inclusion protein B，NIb）和C端的外殼蛋白（coat protein，CP）；RNA2約為3.5 kb，編碼病毒蛋白P1和P2［4］。病毒RNA在5'端與VPg蛋白相連，3'端有一個(gè)poly（A）尾，與真核生物中成熟mRNA類似，有助于RNA在宿主細(xì)胞中復(fù)制［5］。

圖1 小麥黃花葉病毒（WYMV）的基因組結(jié)構(gòu)Fig.1 Genomic organization of wheat yellow mosaic virus （WYMV）

1.2 宿主及其分布

WYMV的宿主主要是小麥屬（Triticum），也能夠侵染山羊草屬（Aegilops）和少數(shù)大麥屬（Hordeum）物種［6］。由于其復(fù)制依賴宿主真核翻譯起始因子4E（eukaryotic translation initiation factor 4E，eIF4E）和病毒VPg之間的相互作用，所以eIF4E-VPg交互模塊是宿主特異性的一個(gè)決定因素。例如，WYMV在大麥原生質(zhì)體中不能復(fù)制，因此不侵染大麥，而在表達(dá)了小麥eIF4E后卻能夠復(fù)制；同樣，將大麥黃花葉病毒（barley yellow mosaic virus，BaYMV）的VPg替換成WYMV的VPg，也導(dǎo)致BaYMV病毒不能在大麥原生質(zhì)體中復(fù)制［7］。此外，病毒RNA2編碼的P1蛋白是植株系統(tǒng)感染所必需的，WYMV與BaYMV的P1蛋白只有60%的相似性，可能也是宿主特異性的決定因素之一［8］。

WYMV主要分布于中國(guó)和日本。Sun等［2］分析了中國(guó)五個(gè)省的11個(gè)不同地點(diǎn)的小麥植株上的WYMV蛋白CP（297個(gè)序列）和VPg（87個(gè)序列）的核苷酸序列，發(fā)現(xiàn)所有序列之間存在密切的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，不同族群的聚類與其來(lái)源地高度一致，表明WYMV種群遺傳結(jié)構(gòu)與起源地密切相關(guān)。Ohki等［9］根據(jù)小麥品種是否被系統(tǒng)侵染，將來(lái)自日本各地的14種WYMV分離株劃分為致病型Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)不同分離株的RNA1和RNA2編碼的氨基酸序列均存在差異，三種致病型分布于日本不同地區(qū)。上述對(duì)于該病毒致病型和分布差異的分析有利于宏觀掌握小麥黃花葉病的發(fā)生規(guī)律和流行特點(diǎn)，并針對(duì)性地采取有效防控措施。

1.3 傳播特性

大麥黃花葉病毒屬病毒可從禾谷多黏菌（Polymyxa graminis）的游動(dòng)孢子轉(zhuǎn)移到幼苗根細(xì)胞，表明該類病毒以禾谷多黏菌為介體通過(guò)土壤傳播。禾谷多黏菌分布于世界各地，主要在谷類作物及其野生近緣種的根部繁殖，產(chǎn)生可移動(dòng)的初級(jí)和次級(jí)游動(dòng)孢子、休眠厚垣孢子。目前已知大麥黃花葉病毒屬（Bymovirus）、真菌傳桿狀病毒屬（Furovirus）和花生叢簇病毒屬（Pecluvirus）的14種土傳植物病毒以禾谷多黏菌為傳播載體［10］。禾谷多黏菌傳播病毒的能力受到土壤水分和溫度的影響，土壤水分對(duì)游動(dòng)孢子到達(dá)宿主根部至關(guān)重要。而病毒從根部感染部位移動(dòng)到葉片需要低于20 ℃的溫度。當(dāng)平均溫度超過(guò)20 ℃時(shí)，病害癥狀會(huì)在受感染的葉子上停止發(fā)展；但在適宜條件下，在新葉上會(huì)重新出現(xiàn)癥狀。由此可見(jiàn)，該病毒一旦發(fā)生就會(huì)對(duì)受侵染的田地構(gòu)成持久的威脅。另外，此類病毒經(jīng)常與其他病毒同時(shí)感染宿主，如WYMV與中國(guó)小麥花葉病毒（Chinese wheat mosaic virus，CWMV）混合侵染且后具有協(xié)同作用［11］。目前通過(guò)特異性逆轉(zhuǎn)錄重組酶聚合酶擴(kuò)增技術(shù)（reverse transcription-recombinase polymerase amplification，RT-RPA）或高通量測(cè)序的方法可有效鑒定病毒種類［12-13］，為病害的精準(zhǔn)防治提供參考依據(jù)。

1.4 病毒的復(fù)制與擴(kuò)散

病毒在宿主中的完整生命周期涉及多個(gè)生物過(guò)程，由于RNA病毒只編碼少數(shù)蛋白質(zhì)，成功的病毒感染取決于病毒和宿主之間復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)。首先，病毒需要招募一系列宿主蛋白來(lái)完成復(fù)雜感染周期中的所有步驟，包括病毒顆粒分解、病毒翻譯、病毒復(fù)制復(fù)合體（viral replication complex，VRC）的形成、病毒粒子組裝、細(xì)胞間移動(dòng)和長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

病毒復(fù)制與細(xì)胞質(zhì)中病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)形成相關(guān)，植物細(xì)胞被感染后會(huì)產(chǎn)生由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）聚集形成的膜狀體（membranous body，MB），成為病毒復(fù)制復(fù)合體進(jìn)行組裝的支架［14］。利用免疫電鏡觀察WYMV侵染的細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，病毒蛋白P1、P2及P3是膜狀體的重要組成部分，而且P2能夠重新排列ER并形成大的聚合結(jié)構(gòu)，與其他病毒蛋白互作并將它們招募到聚合體中［15］。由于病毒基因組較小且編碼能力有限，病毒需要借助宿主因子來(lái)合成自身成分。在真核生物中，宿主蛋白eIF4E與mRNA的5'-末端m7G帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成蛋白質(zhì)翻譯起始復(fù)合物［16］。而馬鈴薯Y病毒科病毒的VPg與病毒RNA的5'-末端連接，模擬m7G帽子結(jié)構(gòu)與eIF4E互作結(jié)合，以促進(jìn)病毒蛋白的翻譯起始。在體外試驗(yàn)中，WYMV中RNA1的5'-UTR有一個(gè)獨(dú)特的內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（internal ribosome entry site，IRES）可以調(diào)節(jié)病毒翻譯水平，而3'-UTR的多聚腺苷酸化可抑制病毒基因組RNA互補(bǔ)鏈的合成［17-18］。此外，病毒外殼蛋白除了精確組裝病毒顆粒外，還協(xié)助WYMV的VPg獲得適當(dāng)?shù)臉?gòu)象以進(jìn)行核質(zhì)穿梭，促進(jìn)病毒RNA的翻譯［19］。

一般情況下，病毒可以通過(guò)胞間連絲移動(dòng)到相鄰細(xì)胞，導(dǎo)致系統(tǒng)性感染。馬鈴薯Y病毒科病毒的VPg除了參與復(fù)制外，還與宿主中一種富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)，即馬鈴薯Y病毒屬VPg互作蛋白（PotyvirusVPg-interacting protein，PVIP）相互作用，促進(jìn)病毒在細(xì)胞間的移動(dòng)［20］。WYMV的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含體CI蛋白也被證明介導(dǎo)了病毒的細(xì)胞間或長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)，而且CI導(dǎo)致了致病型Ⅰ和Ⅱ的致病性差異［21］。WYMV的P3NPIPO是一種致病性決定簇，通過(guò)轉(zhuǎn)錄滑移在保守的G2A6位點(diǎn)表達(dá)［22］。由于P3N-PIPO對(duì)馬鈴薯Y病毒的胞間移動(dòng)非常重要，推測(cè)該蛋白可能參與WYMV的細(xì)胞間擴(kuò)散［23］。WYMV的7K和14K蛋白都含有一個(gè)中心疏水跨膜結(jié)構(gòu)域，可能參與病毒復(fù)制囊泡的形成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出及細(xì)胞間移動(dòng)［1］。

另外，WYMV的外殼蛋白與小麥熱休克蛋白家族蛋白TaHSP23.6發(fā)生相互作用，影響WYMV的感染［24］。病毒NIb蛋白與宿主光誘導(dǎo)蛋白（light induced protein，LIP）相互作用通過(guò)擾亂小麥中的脫落酸途徑促進(jìn)其感染［25］。WYMV還可以通過(guò)m6A甲基化破壞免疫相關(guān)基因的表達(dá)，從而抑制宿主的抗病毒反應(yīng)［26］?？傊?，WYMV和宿主相互作用的研究還很缺乏，需要繼續(xù)深入研究，以期為小麥黃花葉病抗性育種提供理論支撐。

2 小麥黃花葉病的抗性遺傳

2.1 抗病種質(zhì)資源篩選

我國(guó)較早開(kāi)展了小麥黃花葉病抗源的篩選，鑒定和創(chuàng)制出許多抗性資源。如何震天等［27］選育出的揚(yáng)輻麥9311對(duì)小麥黃花葉病免疫。李鵬等［3］育成了高抗小麥黃花葉病的小麥品種魯原502。阮義理等［28］、周益軍等［29］采用田間自然誘發(fā)鑒定出免疫材料52份、高抗材料41份，包括儀寧小麥、西風(fēng)等。孫炳劍等［30］在河南省主要推廣品種中篩選到對(duì)小麥黃花葉病免疫的品種新麥208。魏瑋等［31］從國(guó)內(nèi)外收集了527個(gè)小麥品種（系），經(jīng)WYMV病圃鑒定，發(fā)現(xiàn)有10個(gè)品種（系）的抗性相對(duì)比較穩(wěn)定，并以抗病和感病品種為親本篩選出具有多態(tài)性的SSR標(biāo)記。吳斌等［32］對(duì)山東80個(gè)小麥生產(chǎn)品種進(jìn)行了WYMV抗性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)濟(jì)麥22等15個(gè)品種達(dá)“抗”級(jí)。劉迪等［33］在河南省漯河市兩個(gè)重病田塊對(duì)146個(gè)小麥品種（系）進(jìn)行了抗性鑒定，檢測(cè)到存麥16號(hào)等免疫品種（系）12個(gè)，周麥26等高抗品種（系）37個(gè)。Fouchard等［34］鑒定了158份法國(guó)品種在SBWMV和WYMV復(fù)合侵染條件下的抗性，三分之一的品種表現(xiàn)抗病性，其中僅1%表現(xiàn)WYMV感病癥狀。此外，研究發(fā)現(xiàn)高抗品種（系）多為廣譜抗性品種，如侯慶樹(shù)等［35］在9個(gè)病區(qū)毒源接種地發(fā)現(xiàn)寧豐小麥、西風(fēng)、蘇麥3號(hào)等品種（系）高抗所有毒源；岳緒國(guó)等［36］研究表明西風(fēng)、儀寧小麥、RF-1等品種對(duì)6種毒源均表現(xiàn)高抗。上述研究發(fā)現(xiàn)的抗病種質(zhì)資源為小麥黃花葉病的抗性研究及抗病品種選育奠定了基礎(chǔ)。

2.2 抗性基因的挖掘

在小麥染色體2A、2DL、3BS、4D、5AL、6DS、7BS上共鑒定到14個(gè)小麥黃花葉病抗性基因或數(shù)量性狀位點(diǎn)（quantitative trait locus，QTL）（表1）。小麥2D染色體長(zhǎng)臂上具有一個(gè)抗性基因熱點(diǎn)區(qū)域，包含來(lái)自中國(guó)小麥種質(zhì)揚(yáng)輻麥9311的YmYF［37］和儀寧小麥的QYm.nau-2D［38］，來(lái)自歐洲種質(zhì)Ibis的Ym1b［39］，來(lái)自美國(guó)種質(zhì)Madsen的Qym1［40］和YmMD［41］以及來(lái)自日本種質(zhì)Yumechikara的Q.Ymym［42］等。其中，QYm.nau-2D在雜交育種中由于重組而以六種不同的狀態(tài)存在，序列分析表明該片段來(lái)源于山羊草屬（Aegilops）N基因組的滲入［43］。然而，染色體2DL上這些基因之間的等位性還不清楚，也沒(méi)有研究進(jìn)行分離和歸類，以上有待后續(xù)研究。

表1 已鑒定出的抗小麥黃花葉病基因及數(shù)量性狀位點(diǎn)Table 1 Identified resistance genes and QTLs against WYMV

小麥其他染色體上也有抗病位點(diǎn)分布，如在染色體2A上有YmNM［44］，3BS上有Qym2［40］和QYm.njau-3B.1［45］，4D上有Wss1（來(lái)源于簇毛麥）［46］和Qym3［40］，5AL上有QYm.njau-5A.1［45］，6DS上有Qym4［47］，7BS上有QYm.njau-7B.1［45］。

2.3 抗性基因的克隆和驗(yàn)證

Ym2是首個(gè)圖位克隆的顯性抗WYMV基因，編碼一種CC-NBS-LRR蛋白，位于小麥3BS染色體上主效QTL區(qū)域（Qym2），來(lái)源于小麥的近緣物種——沙融山羊草（Aegilopssharonensis）［48］。Ym2可以限制WYMV在根中的積累，通過(guò)回交方法將該基因轉(zhuǎn)入感病小麥品種可增強(qiáng)其抗病性，提高發(fā)病麥區(qū)小麥產(chǎn)量，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。TaPDIL5-1基因是小麥中首個(gè)被證實(shí)的抗病毒基因，該基因是大麥HvPDIL5-1的同源基因，編碼一種蛋白二硫鍵異構(gòu)酶，利用CRISPR/Cas9同時(shí)敲除小麥A、B、D亞基因組上TaPDIL5-1的3個(gè)拷貝可顯著增強(qiáng)小麥黃花葉病抗性，而不影響株高、穗數(shù)、千粒重等農(nóng)藝性狀，具有主要的育種利用價(jià)值［49］。同時(shí)敲除小麥eIF4E基因的3個(gè)拷貝，也可賦予小麥對(duì)黃花葉病的完全抗病性，表明TaeIF4E作為感病因子基因參與WYMV感染［50］。TaVTC2同樣對(duì)WYMV侵染具有正調(diào)控作用，NIb與TaVTC2的互作抑制了TaVTC2的酶活性從而觸發(fā)植物免疫反應(yīng)，過(guò)表達(dá)TaVTC2顯著增加了WYMV在小麥植株中的積累；而利用RNAi技術(shù)敲除TaVTC2可抑制WYMV的侵染，此外，敲除植株對(duì)CWMV和大麥條紋花葉病毒（BSMV）以及白粉病菌也表現(xiàn)出較好的抗性［51］。上述基因中，Ym2已廣泛應(yīng)用于抗WYMV小麥種質(zhì)創(chuàng)制及品種選育，TaPDIL5-1、TaeIF4E、TaVTC2是基因編輯技術(shù)創(chuàng)制抗病種質(zhì)的可用靶標(biāo)，具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

2.4 抗病毒機(jī)制研究

RNA沉默是植物中重要的先天抗病毒防御機(jī)制，具有高效性、快速性和特異性。外源基因整合到宿主細(xì)胞產(chǎn)生的雙鏈RNA（double-Standed RNA，dsRNA）會(huì)被核糖核酸內(nèi)切酶Dicer切割生成小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA），siRNA與宿主AGO蛋白結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RNA induced silencing complex，RISC），RISC可以靶向病毒RNA導(dǎo)致其降解或翻譯停滯［52］。植物中病毒感染會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)病毒衍生小干擾RNA（virus-derived small interfering RNA，vsiRNA）積累，vsiRNA可靶向病毒RNA使其特異性降解。利用RNA干擾技術(shù)使病毒基因沉默可賦予植株對(duì)病毒的持久抗性，如WYMVNIb8基因反義序列的小麥轉(zhuǎn)基因株系N12-1對(duì)小麥黃花葉病的抗性增強(qiáng)［53］；轉(zhuǎn)CP蛋白基因的轉(zhuǎn)基因株系P8-T2對(duì)WYMV表現(xiàn)高抗［54］。WYMVNIb基因衍生的vsiRNA不僅可以通過(guò)誘導(dǎo)RNA沉默來(lái)抑制植物中的病毒感染，還可以靶向小麥基因TaAAED1以降解其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，從而抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）清除，激活植物免疫［55］。小麥植株不同部位WYMV vsiRNA譜顯示葉和根中vsiRNA在病毒基因組中的分布不同，而且來(lái)自根的vsiRNA在5'末端的A/U偏好性較低，表明針對(duì)WYMV的RNA沉默在根和葉之間的作用模式是不同的［56］。然而，病毒也已經(jīng)進(jìn)化出各種策略來(lái)對(duì)抗植物的病毒防御反應(yīng)，WYMV可能調(diào)節(jié)DCL4的表達(dá)以減少vsiRNA的生物發(fā)生，從而促進(jìn)病毒感染［57］；WYMV P1蛋白可發(fā)揮RNA沉默抑制活性，促進(jìn)病毒在小麥植株中的感染［58］。

在抗性小麥品種中，土傳病毒在根部和莖葉之間的運(yùn)動(dòng)被阻止或延緩［59］。Haufler等［60］利用免疫吸附電子顯微鏡觀察抗病品種的抗性反應(yīng)發(fā)現(xiàn)病毒只存在植株根部，表明抗性品種可抑制病毒復(fù)制和擴(kuò)散。目前在小麥中已鑒定出一些調(diào)節(jié)病毒轉(zhuǎn)運(yùn)的抗性基因，如Wss1［61］可以阻止WSSMV從根到分蘗的移動(dòng)?？共∑贩NMadsen（含有Qym1、Qym2）的抗性在根部起作用，可以阻止人工接種的病毒從葉部進(jìn)入根部［48，62］，已克隆的Ym2基因在小麥根中發(fā)揮功能，抑制病毒的積累［48］。但目前尚無(wú)分子證據(jù)表明宿主因子參與WYMV或WSSMV病毒的細(xì)胞間或長(zhǎng)距離移動(dòng)。根系土壤微生物群落可以刺激植物激素的合成，與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而對(duì)植物的抗病性產(chǎn)生顯著影響［63-64］。與感WYMV的品種相比，抗WYMV的小麥品種在土壤中可檢測(cè)到更高的微生物多樣性和更穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。WYMV抗性品種在其根際土壤中大量招募許多已知的有益細(xì)菌和真菌類群，包括黃單胞菌目、放線菌目、鞘氨醇單胞菌屬等，而敏感品種根際土壤中具有更多的潛在病原體［65］。由此可見(jiàn)，構(gòu)建良好的根際微生物群落可提高植物對(duì)土傳病害的抗性。

此外，植物抗病機(jī)制與轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的調(diào)控相關(guān)。Zhang等［26］通過(guò)m6A-seq發(fā)現(xiàn)抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄后修飾（N6-甲基腺苷甲基化）在小麥對(duì)WYMV的抗性中發(fā)揮重要作用，沉默甲基轉(zhuǎn)移酶基因（Triticum aestivumm6A methyltransferase B，TaMTB）可以顯著降低宿主植物中的WYMV積累。小麥組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferase，HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）的表達(dá)在受到大麥條紋花葉病毒（barley stripe mosaic virus，BSMV）、中國(guó)小麥花葉病毒（CWMV）和小麥黃花葉病毒（WYMV）等侵染后表達(dá)量顯著增加，表明兩者在抗性調(diào)控中發(fā)揮著一定作用［66-67］。WYMV感染后，小麥一些泛素特異性蛋白酶（ubiquitin-specific protease，UBP）家族基因表達(dá)發(fā)生顯著變化，這些基因可以響應(yīng)水楊酸（salicylic acid，SA）信號(hào)，參與小麥對(duì)病毒的防御反應(yīng)［68］。WYMV NIb通過(guò)干擾脫落酸（abscisic acid，ABA）信號(hào)通路促進(jìn)病毒感染，表明ABA信號(hào)途徑在小麥抗WYMV反應(yīng)中發(fā)揮重要作用［25］。miR168是植物中最豐富和高度保守的miRNA之一，它可以直接調(diào)節(jié)AGO1的表達(dá)［69］。Wu等［70］在未感病小麥和WYMV感染的小麥之間鑒定出了131個(gè)差異表達(dá)的miRNA，對(duì)應(yīng)的85個(gè)靶基因涉及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和單環(huán)菌素生物合成。糖基化是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，涉及蛋白質(zhì)的折疊、穩(wěn)定性和酶活性，在植物的抗病反應(yīng)中也發(fā)揮重要作用，如小麥幾丁質(zhì)觸發(fā)子受體激酶（Triticumaestivumchitin elicitor receptor kinase，TaCERK）的過(guò)度表達(dá)減少了WYMV的積累，TaCERK的N-糖基化可以調(diào)節(jié)小麥對(duì)WYMV的抗性［71］。目前利用多組學(xué)技術(shù)挖掘抗性基因、探索抗性調(diào)控機(jī)制已成為常規(guī)方法，隨著人們對(duì)病原體與植物互作機(jī)制的深入了解，小麥抗病育種進(jìn)程將不斷加快。

3 小麥黃花葉病的防治

3.1 綜合防治策略

禾谷多黏菌是WYMV等多種病毒的傳播媒介，通過(guò)栽培管理抑制真菌繁殖可有效防治病毒侵染和傳播。目前主要的防治措施有：（1）輪作倒茬：通過(guò)與非寄主作物油菜、馬鈴薯等蔬菜輪作，能夠改變禾谷多黏菌的生活條件，達(dá)到減少病原菌、減輕病害的目的；（2）選用抗病品種：能經(jīng)濟(jì)有效地預(yù)防病害的發(fā)生；（3）加強(qiáng)田間管理：前茬收獲后及時(shí)深耕滅茬，避免病菌通過(guò)帶病殘?bào)w、病土、農(nóng)事機(jī)具等途徑傳播，適時(shí)遲播以避開(kāi)禾谷多黏菌的最適侵染時(shí)期；（4）農(nóng)藥處理：種子播前消毒、包衣，對(duì)于發(fā)病田塊用殺菌劑進(jìn)行土壤消毒（圖2）。

圖2 小麥黃花葉病的綜合防治策略Fig.2 Strategies for the control of wheat yellow mosaic disease

3.2 抗病品種的推廣與應(yīng)用

目前，一批高抗小麥黃花葉病、豐產(chǎn)性好的小麥品種已成功選育并推廣應(yīng)用。如江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以抗病品種西風(fēng)為父本育成了寧麥9號(hào)，后續(xù)又育成寧麥13、寧麥17、寧麥26等抗病品種。江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以西風(fēng)為母本，采用系譜法育成了抗病的蘇麥5號(hào)，后續(xù)又育成抗病品種蘇麥6號(hào)。江蘇省大華種業(yè)集團(tuán)有限公司以蘇麥6號(hào)為親本選育出抗病品種華麥6號(hào)。江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成了抗WYMV的鎮(zhèn)麥5號(hào)、鎮(zhèn)麥9號(hào)、鎮(zhèn)麥12、鎮(zhèn)麥15等。江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所利用抗病品種寧麥9號(hào)選育出超高產(chǎn)抗病品種揚(yáng)輻麥4號(hào)，以其為親本育成揚(yáng)輻麥6號(hào)、揚(yáng)輻麥8號(hào)、揚(yáng)輻麥9號(hào)等品種；以免疫種質(zhì)揚(yáng)輻麥9311育成抗病高產(chǎn)品種揚(yáng)輻麥5號(hào)、揚(yáng)輻麥7號(hào)、揚(yáng)輻麥8167等一系列新品種（系）。其中，寧麥13連續(xù)多年為江蘇省淮南麥區(qū)第一大品種，揚(yáng)輻麥4號(hào)連續(xù)多年為江蘇省主推品種、“江蘇好品種”。這些品種在江蘇省小麥黃花葉病發(fā)病區(qū)的推廣應(yīng)用，對(duì)控制病害流行、挽回產(chǎn)量損失起到了十分重要的作用。

3.3 利用現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行抗病種質(zhì)創(chuàng)制及抗病品種選育

小麥對(duì)WYMV的遺傳抗性受多種因素的影響，開(kāi)發(fā)和利用分子標(biāo)記準(zhǔn)確篩選WYMV抗性育種材料具有重要意義。如南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的11個(gè)QYm.nau-2D診斷標(biāo)記為小麥WYMV抗性的改良提供了重要參考［43］；最近日本學(xué)者利用與Madsen的Qym1和Qym2連鎖的分子標(biāo)記育成了一個(gè)新的小麥育種系Kitami-94［72］。另外，近年來(lái)基因編輯技術(shù)在小麥的抗病育種中的應(yīng)用備受關(guān)注，同時(shí)編輯小麥A、B、D亞基因組上TaPDIL5-1基因的3個(gè)拷貝和eIF4E的3個(gè)拷貝，都可賦予小麥對(duì)WYMV的抗性［49-50］。由此可見(jiàn)，通過(guò)基因編輯技術(shù)可以創(chuàng)制具有抗病性的小麥材料，為小麥的抗病毒病育種提供新思路。

4 總結(jié)與展望

近年來(lái)，小麥黃花葉病的抗性育種取得了許多進(jìn)展，篩選出了一批高抗甚至免疫的種質(zhì)資源，育成了一批抗病小麥品種（系），在小麥遺傳改良和生產(chǎn)應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。而且隨著小麥基因組測(cè)序完成、基因組功能的深入解析，小麥育種技術(shù)得到了快速發(fā)展。

目前，在小麥黃花葉病毒的抗病機(jī)理、抗性基因的挖掘與利用等方面需要進(jìn)一步深入研究：

（1）病毒-宿主間互作機(jī)理研究。植物抗病性的可持續(xù)利用需要更深入地闡明病毒與宿主間的互作機(jī)制。雖然WYMV等大麥花葉病毒屬病毒的結(jié)構(gòu)和基因組研究已較為充分，但病毒侵染小麥的分子基礎(chǔ)仍然不明，充分利用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)等方法，可加快分子機(jī)制的解析。

（2）抗病資源篩選。目前育成品種的抗源遺傳基礎(chǔ)較狹窄，利用野生品種或近緣物種挖掘新的抗病基因資源已成為當(dāng)務(wù)之急。因此，必須加強(qiáng)新抗源篩選，并結(jié)合現(xiàn)代分子育種技術(shù)高效培育小麥抗病新品種。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和分子育種。一個(gè)整合小麥基因組功能和全基因組多態(tài)性標(biāo)記的信息平臺(tái)，可以幫助人們更好地利用有育種價(jià)值的基因。通過(guò)表型篩選和標(biāo)記輔助選擇相結(jié)合，育種家可以在更短的時(shí)間內(nèi)培育出新的抗性小麥品種。

（4）基因編輯?；贑RISPR/Cas系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)是目前最熱門的新興生物技術(shù)，許多研究團(tuán)隊(duì)已利用CRISPR/Cas9成功編輯小麥的基因組，實(shí)現(xiàn)了小麥的抗病性改良?；蚓庉嫾夹g(shù)可進(jìn)行基因的敲除、表觀修飾、堿基編輯等多種基因修飾，在作物抗病性的遺傳改良中具有非常大的應(yīng)用潛力。