广东
近日，河南农业大学刘文轩教授课题组在国际著名学术期刊《Nature Communications》在线发表了题为“An Aegilops longissima NLR protein with integrated CC-BED module mediates resistance to wheat powdery mildew”的研究论文。这是继今年3月和6月之后，该课题组半年内在《Nature Communications》连续发表的第三篇高水平论文。三项创新性成果的发表，集中展示了该课题组在小麦抗白粉病基因克隆领域取得的重大突破，不仅是课题组科研实力的体现，更是向全球粮食安全贡献的一份重要力量。
小麦作为世界重要的粮食作物，其产量和质量直接关系到全球粮食安全。白粉病是小麦主要病害之一，严重威胁着小麦的安全生产。鉴定和部署抗性基因被公认是防治该病害最经济有效且环境可持续的途径。至今为止，已有超过100个抗小麦白粉病基因或位点被发现，其中20个基因已被克隆，这些基因大多编码NLR类抗病蛋白。刘文轩课题组将来自小麦野生近缘属山羊草的抗病新基因导入小麦，并连续成功克隆了三个具有创新性的小麦抗白粉病基因——Pm13、Pm57和Pm6Sl。其中Pm13基因编码一种全新的MLKL抗病蛋白，这种蛋白融合了Kinase结构域与MLKL_NTD结构域，这在植物抗病基因中尚属首次报道；Pm57基因则编码一个包含vWA结构域的新型串联激酶抗病蛋白，是目前唯一来源于西尔斯山羊草的抗小麦白粉病基因，也是首个被鉴定编码串联激酶结构域和vWA结构域的抗小麦白粉病基因。
该课题最新克隆的Pm6Sl是来自高大山羊草的抗小麦白粉病基因。该项研究将传统图位克隆技术与现代基因组学手段相结合，综合基因精细定位、Pm6Sl感病突变体转录组测序、基因沉默和转基因功能验证多重结果，成功克隆了Pm6Sl。该基因编码一个整合CC-BED模块的NLR蛋白，是首个被鉴定出编码BED-NLR类蛋白的抗白粉病基因。研究发现Pm6Sl的CC-BED模块具有触发细胞死亡的独特能力，这一特性在其他禾本科BED-NLR抗病蛋白中并不普遍，揭示了BED-NLR类蛋白在抗病机制中可能存在的多样化作用模式。此外，创制了无不良性状连锁的Pm6Sl新种质及其配套的诊断型分子标记pm6sl-1。这三项研究成果不仅极大地丰富了植物抗病基因的类型和抗病机制的理解，更为小麦抗白粉病新品种的培育提供了宝贵的基因资源和理论指导。
图1 Pm6Sl基因图位克隆与候选基因功能验证
图2 Pm6Sl小片段重组体农艺性状评价及其诊断型标记开发
河南农业大学生命科学学院在读博士生马超与已毕业硕士田修斌（现为中国科学院遗传发育研究所在读博士生）为论文共同第一作者，赵月副教授、刘倩雯博士与中国科学院遗传发育研究所赵玉胜研究员为论文共同通讯作者；课题组刘文轩教授、李欢欢副教授与已毕业硕士生董振杰付出了辛勤的工作；河南农业大学殷贵鸿教授，南京农业大学曹爱忠教授，山东省农业科学院刘成研究员等参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-52670-2
来源：河南农业大学
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