近日，植保學(xué)院作物病蟲害監(jiān)測與治理團(tuán)隊(duì)在Plant,Cell& Environment期刊上在線發(fā)表了題為“Inactivation of a Wheat Ribosomal Silencing Factor Gene TaRsfS Confers Resistance to Both Powdery Mildew and Stripe Rust”的研究論文，植保學(xué)院已畢業(yè)博士生李若冰為論文第一作者，王保通教授和李強(qiáng)副研究員為論文共同通訊作者。

 

　　該研究揭示了小麥在受到Blumeria graminis f. sp. tritici （Bgt）和Puccinia striiformis f. sp. tritici （Pst）侵染后，核糖體沉默因子TaRsfS通過與12-氧-植物二烯酸還原酶1（12-oxo-phytodienoic acid reductase 1，OPR1）結(jié)合形成TaRsfS-TaOPR1復(fù)合體，抑制寄主JA生物合成，從而使小麥感病的分子機(jī)制。

 

　　白粉病和條銹病是世界范圍內(nèi)小麥上的重要病害，培育和種植抗病品種是最經(jīng)濟(jì)有效的防控措施。挖掘可用于作物抗性精準(zhǔn)改良的潛在靶標(biāo)基因，解析抗性分子機(jī)制，對病害持久控制具有重要意義。核糖體沉默因子（Ribosomal silencing factor, RsfS）是一個幾乎被所有細(xì)菌和真核基因組編碼的保守蛋白。其通過與核糖體大亞基50S結(jié)合抑制翻譯起始階段，參與生物體生長發(fā)育、應(yīng)對逆境等生物過程，但TaRsfS在植物應(yīng)對生物脅迫中的作用尚不明確。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)TaRsfS顯著降低小麥對白粉病和條銹病的抗性，而通過CRISPR-Cas9敲除TaRsfS顯著增強(qiáng)了小麥的抗病性，說明TaRsfS負(fù)調(diào)控小麥對白粉病和條銹病的抗性。成株期農(nóng)藝性狀測定表明，敲除TaRsfS對小麥主要農(nóng)藝性狀沒有明顯影響。表明TaRsfS可作為小麥白粉病/條銹病抗性遺傳改良的靶標(biāo)基因。

 

　　通過利用蛋白質(zhì)互作技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，TaRsfS能夠在寄主受到病原菌侵染后與TaOPR1互作。TaOPR1在TaRsfS的下游正調(diào)控小麥對白粉病和條銹病的抗性。轉(zhuǎn)錄組測序表明，過表達(dá)TaRsfS使大量JA信號通路相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子及關(guān)鍵基因下調(diào)表達(dá)。通過構(gòu)建蛋白截短體、分子對接、體內(nèi)及體外酶活性測定等，發(fā)現(xiàn)TaRsfS競爭性結(jié)合于TaOPR1酶活性口袋處，影響TaOPR1與其底物的正常結(jié)合，抑制JA生物合成，從而使小麥對白粉病和條銹病感病。

 

　　該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和教育部“111計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15172