第二項(xiàng)植物已進(jìn)化出多樣化的免疫受體以抵御病原體侵害，其中NLR蛋白構(gòu)成了最大且最為普遍的一類(lèi)植物免疫受體。科研人員在小麥上已克隆出多個(gè)具有CC-NBS-LRR結(jié)構(gòu)域的NLR類(lèi)抗病基因，絕大多數(shù)情況下，單一的NLR抗病蛋白即可提供抗病性。
6月9日，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員劉志勇領(lǐng)銜的植物免疫團(tuán)隊(duì)和合作者，在《自然-遺傳學(xué)》（Nature Genetics）以“背靠背”形式發(fā)表了兩篇研究論文，分別發(fā)現(xiàn)野生二粒小麥來(lái)源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗條銹病基因YrTD121均是由兩個(gè)NLR決定的小麥抗病性遺傳調(diào)控新模式。
第一項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)圖位克隆和PacBio HiFi長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序發(fā)現(xiàn)，TdCNL1編碼了具有鉀依賴(lài)性鈉鈣交換器整合結(jié)構(gòu)域（新型ID）的非典型CNL蛋白，而TdCNL5編碼一個(gè)典型的CNL蛋白。突變體和病毒誘導(dǎo)基因沉默實(shí)驗(yàn)表明，TdCNL1或TdCNL5基因功能喪失或基因沉默均導(dǎo)致抗性喪失。遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)表明，單獨(dú)轉(zhuǎn)入TdCNL1或同時(shí)轉(zhuǎn)入TdCNL1/TdCNL5的轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出抗性，而僅含有TdCNL5的轉(zhuǎn)基因植株則表現(xiàn)感病，揭示了TdCNL1和TdCNL5在小麥白粉病抗性中呈現(xiàn)功能互補(bǔ)性。
第二項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)圖位克隆和PacBio HiFi長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序發(fā)現(xiàn)，TdNLR1編碼一個(gè)典型的NLR蛋白，而TdNLR2編碼一個(gè)缺失CC結(jié)構(gòu)域非典型的NLR蛋白。突變體、病毒誘導(dǎo)基因沉默、轉(zhuǎn)基因和基因編輯敲除實(shí)驗(yàn)表明，以“頭對(duì)頭”方式排列的基因TdNLR1和TdNLR2都是YrTD121介導(dǎo)的條銹病抗性所必需的。
野生二粒小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←湹囊吧嫦确N，經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的環(huán)境演變，積累了豐富的遺傳多樣性，蘊(yùn)含多樣化的抗病基因。野生二粒小麥來(lái)源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗條銹病基因YrTD121僅存在于少數(shù)野生二粒小麥種群中，沒(méi)有參與小麥的馴化和普通小麥的進(jìn)化過(guò)程。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將野生二粒小麥與普通小麥高產(chǎn)品種進(jìn)行雜交和連續(xù)回交，經(jīng)過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇，已經(jīng)創(chuàng)制出攜帶MlIW170/Pm26和YrTD121的高產(chǎn)抗病新種質(zhì)，研究結(jié)果為培育廣譜多抗小麥新品種提供了重要基因資源和理論基礎(chǔ)。
