中新網(wǎng)北京3月28日電 (記者 孫自法)記者從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所(遺傳發(fā)育所)獲悉，中國植物制服種精準設該所植物免疫團隊和合作者最近研究揭示一種植物免疫新機制，團隊填補了植物串聯(lián)激酶(TKPs)免疫調控途徑的解析計空白，為作物廣譜多抗品種精準設計奠定了理論和應用基礎。免疫
全新免疫機制
這項植物免疫領(lǐng)域重要研究由中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所劉志勇研究員領(lǐng)導的新機植物免疫團隊，聯(lián)合北京農學(xué)院、作物廣南京師范大學(xué)、譜多崖州灣國家實(shí)驗室、抗品湘湖實(shí)驗室等科研伙伴共同完成，中國植物制服種精準設相關(guān)成果論文北京時(shí)間3月28日凌晨在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上線(xiàn)發(fā)表。團隊
WTK3的解析計工作模型。中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所 供圖該研究論文揭示了串聯(lián)激酶抵御病原菌入侵的免疫全新免疫機制：一個(gè)非典型的NLR蛋白WTN1(Wheat Tandem NBD1)與串聯(lián)激酶WTK3協(xié)同識別病原菌的效應蛋白激發(fā)免疫反應，表現對多種小麥真菌病害的新機抗性。這也突破領(lǐng)域內對串聯(lián)激酶作用機制的作物廣認識，發(fā)現串聯(lián)激酶與傳統NLR協(xié)同抗病新范式。譜多
重要育種價(jià)值
論文共同通訊作者劉志勇研究員介紹，串聯(lián)激酶是近年來(lái)在小麥和大麥中發(fā)現的一類(lèi)新型抗病蛋白，由兩個(gè)或多個(gè)激酶結構域串聯(lián)而成，分別表現出對條銹病、葉銹病、稈銹病、白粉病、麥瘟病和黑粉病的抗性，具有重要的育種價(jià)值。
研究團隊前期從中國小麥地方品種和野生二粒小麥中，分別克隆得到編碼新型串聯(lián)激酶的廣譜抗白粉病基因Pm24(WTK3)和Pm36(WTK7-TM)。不過(guò)，關(guān)于串聯(lián)激酶這類(lèi)新型抗病蛋白存在許多懸而未決的科學(xué)問(wèn)題，包括串聯(lián)激酶如何識別病原菌效應因子、串聯(lián)激酶的不同激酶結構域在作物免疫反應中分別扮演什么樣的角色、串聯(lián)激酶通過(guò)什么免疫途徑激活作物的抗病反應等。
兩個(gè)功能模塊
本項研究中，研究團隊通過(guò)篩選抗白粉病基因Pm24(WTK3)的EMS誘變感病突變體，鑒定到一個(gè)WTK3抗病通路的關(guān)鍵因子WTN1，WTN1是與WTK3緊密連鎖的非典型NLR蛋白。遺傳學(xué)分析結果表明，WTN1的存在是WTK3免疫小麥白粉病的關(guān)鍵，WTK3-WTN1通過(guò)感受器-編碼器的協(xié)同作用模式激活免疫反應。特別是WTK3不僅抗小麥白粉病，并且能夠識別麥瘟病菌效應因子PWT4并觸發(fā)免疫反應，具有潛在的抗麥瘟病能力。
研究團隊進(jìn)一步通過(guò)植物免疫學(xué)、生化實(shí)驗、電生理實(shí)驗和進(jìn)化分析等多種方法，發(fā)現小麥中的WTK3和WTN1基因在進(jìn)化過(guò)程中形成緊密的合作關(guān)系，共同幫助小麥抵抗病原菌的入侵。具體來(lái)說(shuō)，WTK3有兩個(gè)重要的功能模塊：第一個(gè)模塊任務(wù)是識別病原菌釋放的“攻擊信號”-效應蛋白；第二個(gè)模塊是形成一個(gè)“防御小分隊”，當感知到病原菌入侵后，WTK3-WTN1復合物迅速被激活，形成離子通道促進(jìn)鈣離子內流，從而激活超敏反應和細胞程序化死亡。
特有基因資源
劉志勇總結表示，前期研究表明Pm24(WTK3)基因為中國小麥地方品種所特有的基因資源，研究團隊經(jīng)過(guò)多年的回交轉育，已將Pm24基因導入到多個(gè)高產(chǎn)小麥底盤(pán)品種，創(chuàng )制的抗病新種質(zhì)已無(wú)償發(fā)放給國內多家單位進(jìn)行抗病育種利用。
小麥抗病基因Pm24(WTK3)高產(chǎn)抗病新種質(zhì)的相關(guān)研究示范種植。中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所 供圖這些研究成果有望解決中國小麥主產(chǎn)區缺乏廣譜抗白粉病基因資源的問(wèn)題，同時(shí)為防控麥瘟病提前建立潛在的遺傳屏障，并為中國農業(yè)可持續發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級提供重要的理論和技術(shù)支持。(完)