白粉病是小麦主要病害之一，利用品种抗性进行种质资源创制与新品种培育是最为经济有效的防控措施。济麦23是山东省农科院作物所与中国农科院作科所合作，利用分子标记辅助选育出的高产中强筋小麦品种，2019年在山东招远实打验收821.49公斤，秋播143万亩；2020年6月22日在山东龙口实打验收亩产831.64公斤，被誉为济麦22的“升级版”品种。
白粉病接种鉴定表明，济麦23全生育期对小麦白粉病表现优良抗性。苗期多菌株抗病遗传分析表明，该品种对不同菌株的抗性均由同一显性抗病基因控制，暂命名为PmJM23。利用BSR-Seq开发分子标记，将PmJM23定位在5DS染色体上Pm2基因区域（图1）。
多菌株抗谱分析、等位性测试及系谱分析表明，PmJM23具有广谱抗性，来源于济麦22，是Pm2的一个新等位基因。为将PmJM23转育到当前主栽小麦品种，我们对与PmJM23紧密连锁的分子标记进行了育种可用性评估，获得了9个广适性育种可用标记，其中标记YTU3049的扩增结果如图2所示。对PmJM23进行多代和多背景转育，获得了一批高产抗病新品系（图3）。图2 标记YTU3049在济麦23（泳道1）和感白粉病品种（2-15）中的扩增结果进一步，我们对济麦23白粉病抗性介导的关联基因表达模式进行了初步分析。BSR-Seq在抗感亲本和抗感池间共得到3803个有一致表达差异的基因，对这些差异表达基因进行了GO、COG和KEGG分析（图4和图5）。在病原菌侵染的不同阶段，从早期防御、结构变化和病原菌侵入后胞内关键酶的变化等不同角度选择可能参与济麦23白粉病抗性的关键基因进行验证。接下来，我们选择了6个可能参与白粉病抗性的基因进行了白粉菌侵染不同阶段的表达分析。结果发现，TraesCS5D01G018000编码的早期脱水应答蛋白和Traescs5d01117600编码70kD热激蛋白在白粉菌侵染早期可能直接参与了济麦23对白粉菌早期侵入的抗性，其他4个基因可能参与了白粉菌侵入细胞后的间接应答（图6）。2020年4月2日和5月27日，Frontiers in Genetics在同一专题对该研究进行了连续报道。该研究由山东省农业良种工程和国家自然科学基金等课题支持，由烟台大学马朋涛副教授、山东省农科院作物所刘建军研究员、江苏大学何华纲副教授和河南大学许红星教授等多团队共同完成。(1) Jia MS, Xu HX, Liu C, MaoRX, Li HS, Liu JJ, Du WX, Wang WR,Zhang X, Han R, Wang XL, Wu LR, Liang X, Song JC, He HG, Ma PT. Characterization of the powdery mildew resistance gene in the elite wheat cultivar Jimai 23 and its application in marker-assisted selection. Frontiers in Genetics, 2020, 11:241(2) Zhu T, Wu LR, HeHG, Song JC, Jia MS, Liu LC, Wang XL, Han R, Niu LP, Du WX, Zhang X, Wang WR,Liang X, Li HS, Liu JJ, Xu HX, Liu C, Ma PT. Bulked segregant RNA-Seq reveals distinct expression profiling responding to powdery mildew in Chinese wheat cultivar Jimai 23. Frontiers in Genetics, 2020, 11:474
