小麦（Triticum aestivum L.）是世界主要口粮作物之一，培育抗病品种是小麦育种的重要目标，也是应对小麦病害威胁最经济有效的方法。发掘广谱多抗基因资源，定位和克隆同时抗多种病害的抗病基因并解析其抗病机制可为小麦抗病育种提供材料和理论基础。小麦自发免疫（Wheat AutoImmunity, WAI）突变体是指在小麦生长发育过程中自发激活免疫反应，进而产生叶片坏死，表现出能够抵抗多种病原菌的侵染，并对病原菌具有广谱抗性特点的一类突变体。定位和克隆自发免疫基因、解析其激活免疫反应从而产生细胞坏死的机制，对揭示小麦程序性细胞死亡（Programmed cell death, PCD）的发生机制和小麦抗多种病害品种的精准分子设计具有重要意义。
2025年10月28日，中国科学院遗传与发育生物学研究所植物免疫团队联合湘湖实验室小麦抗病生物学团队和南京农业大学等单位在Advanced Science 杂志以A Transmembrane Protein WAI-B2 Confers Multiple Disease Resistance in Wheat by Activating Autoimmunity为题报道了小麦自发免疫基因WAI-B2发掘的新研究进展。研究团队利用EMS（Ethyl-methanesulfonate）诱变筛选到小麦自发免疫突变体8P4087，发现其在自发激活免疫后会产生一系列活性氧（Reactive oxygen species,ROS）爆发、PR （Pathogenesis-related）基因表达量升高、PCD等过敏性坏死（Hypersensitive response）反应。研究团队从8P4087中克隆出控制自发免疫的基因WAI-B2（Wheat AutoImmunity-B2），WAI-B2编码一个未知功能的跨膜蛋白，通过遗传转化实验验证了其功能，并发现该基因对小麦白粉病、叶锈病、条锈病和秆锈病具有良好抗性，为广谱多抗基因。进一步分析表明，WAI-B2与TaHsp90和TaHsp70相互作用，这一相互作用在维持细胞稳定、信号转导和以及调控PCD非常重要。进一步明确了WAI-B2中的关键氨基酸位点与自发免疫表型的关系，通过AlphaFold 2和SWISS-MODEL预测最佳氨基酸替换位点及氢键作用位点，设计了一系列新型WAI-B2等位基因，并成功获得可在本氏烟中引发轻度细胞死亡的等位基因，为人工智能设计高产多抗作物品种提供了新的基因靶点。
湘湖实验室生物技术研究院小麦抗病生物学团队博士后李雯玲和助理研究员陈永兴为论文共同第一作者，湘湖实验室吴秋红研究员、南京农业大学贾海燕教授、中国科学院遗传发育所刘志勇研究员和赵玉胜研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了浙江省重点研发计划项目、
中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金项目资助。
小麦自发免疫基因WAI-B2的分子设计
