Nature Genetics背靠背：研究克隆小麦锈病抗性基因，揭示激酶融合蛋白对植物免疫的病原体感知与欺骗

小麦叶锈病是由叶锈菌引起的世界性真菌病害，严重威胁小麦生产。克隆和应用优异的抗叶锈病基因将有助于防控小麦叶锈病的发生。然而，在病原体的快速进化面前，抗性基因的有效性通常只有几年。尽管目前发现的小麦（Puccinia triticina）和大麦（P. hordei）叶锈病病原体抗性基因有106个，但只有10个的抗性基因被克隆了。小麦六个克隆的种族特异性位点叶锈病抗性基因包括Lr10、Lr21、Lr1、Lr22 a和Lr13 属于核苷酸结合富亮氨酸重复 (NLR) 基因家族，Lr14a编码含有锚蛋白重复的膜定位蛋白。已经克隆了两个种族非特异性基因，包括编码 ABC 转运蛋白的Lr34和编码己糖转运蛋白的Lr67。

2023年5月23日，Nature Genetics杂志在线发表了两篇关于小麦抗锈病基因克隆的文章，其中克隆到茎锈病抗性基因 Sr43和叶锈病抗性基因Lr9及Lr58。这些基因具有源自小麦野生亲缘种的新型结构域结构，都包含激酶与其他结构域的融合成激酶融合蛋白（KFP），这是小麦抗锈病领域的重要进展！我们公众号iPlants也一直关注该领域的进展，如我们之前有报道【Nature Com】重大突破！小麦叶锈病抗性基因Lr42被克隆，对所有叶锈病菌种有效【Nat Communi】突破！山东农大等克隆了小麦抗条锈病的新基因！Nat Biotech 新策略！转入五个基因让小麦广谱抗锈病！

具体如下：

1. 来自沙特阿卜杜拉国王科技大学Simon G. Krattinger课题组发表了题为“An unusual tandem kinase fusion protein confers leaf rust resistance in wheat”的研究论文。该研究克隆到叶锈病抗性基因 Lr9和Lr58，发现了新型串联激酶融合蛋白WTK6-vWA介导小麦叶锈病抗性。

2. 来自沙特阿卜杜拉国王科技大学和明尼苏达大学共同合作发表了题为“The wheat stem rust resistance gene Sr43 encodes an unusual protein kinase”的研究论文，该研究克隆了茎锈病抗性基因 Sr43，该基因是从野草 Thinopyrum elongatum 杂交到面包小麦中的。Sr43 编码一种活性蛋白激酶，融合到两个功能未知的结构域。

激酶蛋白在植物免疫中起着重要作用，因为它们是强大的“分子开关”，可以快速激活细胞信号传导。该两项研究描述了调节小麦病原体感知和欺骗的激酶融合蛋白（KFP），突出了KFP作为植物免疫调节因子的出现，并强调了作物野生亲缘种作为抗性育种和全球粮食安全储库的重要性。

从野草物种中鉴定出抗锈基因，这些基因编码融合到其他整合域 （KFP） 的激酶。这些整合结构域可以作为病原体靶标的诱饵。

 论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41588-023-01396-w

https://www.nature.com/articles/s41588-023-01401-2

转自：“iPlants”微信公众号

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