Nature子刊：重大进展，福建农林大学唐定中团队发现新的小麦条锈抗病基因学术资讯

来源：iNature

植物中致病效应子的感知通常依赖于核苷酸结合结构域（NBS）和富含亮氨酸重复序列的蛋白（NLR）。一些NLR包含其他域，这些域充当病原体效应子靶标和免疫信号激活的整合诱饵。小麦条锈病是农作物最具破坏性的疾病之一。

2020年3月13日，福建农林大学唐定中团队在Nature Communications 上发表题为“An ankyrin-repeat and WRKY-domain-containingimmune receptor confers stripe rust resistance in wheat”的文章，该研究报道了来自二倍体小麦Triticum urartu（六倍体小麦A基因组的祖先）的条纹抗性基因YrU1的克隆。 YrU1编码具有N末端锚蛋白重复序列和C末端WRKY域的卷曲螺旋NBS亮氨酸丰富的重复蛋白，代表植物中独特的NLR结构。数据库搜索仅在小麦亲属中鉴定出相似的结构。在不存在病原体的情况下，本生烟草中YrU1的瞬时表达不会诱导细胞死亡。YrU1的锚蛋白重复域和卷曲螺旋域是自缔合的，这表明同型二聚化对YrU1的功能至关重要。该抗病基因的鉴定和克隆揭示了NLR蛋白的功能，并可能促进育种以控制毁灭性的小麦条锈病。

小麦条锈病，由小麦条锈菌引起，条锈病由于其范围扩大和增加的生产损失而成为所有作物锈病中危害最大的。迄今为止，已在小麦中鉴定并定位了80多个条锈病抗锈基因，但仅克隆了少数几个，包括Yr5，Yr7，YrSP，Yr15，Yr18 / Lr34，Yr36，Yr46和YrAS2388。其中，Yr18 / Lr34编码一个假定的ATP结合盒（ABC）转运蛋白；Yr36编码具有激酶结构域和推定的脂质结合结构域的蛋白质；Yr46编码己糖转运蛋白；Yr15编码具有预测的激酶和假激酶结构域的蛋白质。这些基因编码不同的蛋白质家族，并赋予相对广泛的抗药性。

相反，YrAS2388编码核苷酸结合位点（NBS）和富含亮氨酸的重复（LRR）蛋白（NLRs），而Yr5，Yr7和YrSP编码具有附加BED结构域的NLR；所有这些基因都是种属特异性的，仅对幼苗或所有阶段的Pst分离株的一部分有效。条纹锈病抗性基因受到小麦和条纹锈病病原体之间共同进化的挑战，其中病原体已经进化出克服这些基因所传递的抗性的能力。

植物中致病效应子的感知通常依赖于核苷酸结合结构域（NBS）和富含亮氨酸重复序列的蛋白（NLR）。植物利用细胞内NLR通过直接或间接识别病原体效应物来检测病原体。大多数NLR包含三个域：N端可变域，NBS域和C端LRR。其中一些还具有其他功能域，假设它们可以充当整合的诱饵。例如，拟南芥（Arabidopsis）抗性蛋白RRS1具有C端WRKY结构域；水稻抗性蛋白RGA5具有C末端的RATX1结构域。小麦条锈病抗性蛋白Yr5，Yr7和YrSP具有N端BED结构域。番茄抗性蛋白Sw-5b和Prf具有一个额外的N端结构域。其中，RGA5的RATX1结构域直接与稻瘟病菌效应子结合，并在识别后激活RGA4介导的抗性和细胞死亡。

该研究报道了来自二倍体小麦Triticum urartu（六倍体小麦A基因组的祖先）的条纹抗性基因YrU1的克隆。YrU1编码具有N末端锚蛋白重复序列和C末端WRKY域的卷曲螺旋NBS亮氨酸丰富的重复蛋白，代表植物中独特的NLR结构。数据库搜索仅在小麦亲属中鉴定出相似的结构。在不存在病原体的情况下，本生烟草中YrU1的瞬时表达不会诱导细胞死亡。YrU1的锚蛋白重复域和卷曲螺旋域是自缔合的，这表明同型二聚化对YrU1的功能至关重要。该抗病基因的鉴定和克隆揭示了NLR蛋白的功能，并可能促进育种以控制毁灭性的小麦条锈病。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15139-6

来源：Plant_ihuman iNature

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