【Nature Genetics】历时十年！中国农大在玉米抗病研究中取得重大突破

以下文章来源于作物科学联盟 ，作者徐明良

植物具有一套复杂的防御机制，用以接收和传导免疫信号并激发抗病反应。植物模式识别受体（Plant Pattern Recognition Receptors, PRRs）是一类位于细胞质膜上的受体蛋白，能感知病原体入侵并触发寄主免疫响应，如活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的爆发。细胞壁相关激酶（Wall-Associated Kinases, WAKs)和WAK类激酶（WAK-Like Kinases, WAKLs）构成一种新的植物PRRs类别，在植物抵御多种真菌病害过程中扮演着重要的角色。然而，其具体的抗性分子机制目前仍然不甚清楚。

2024年1月18日，中国农业大学徐明良教授团队在《Nature Genetics》期刊（影响因子IF=37）在线发表一篇题为“The ZmWAKL-ZmWIK-ZmBLK1-ZmRBOH4 module provides quantitative resistance to gray leaf spot in maize”的研究论文。该研究历时十余载，全面阐述了从基因克隆、免疫信号传递到防御响应的复杂抗病分子机制。这不仅丰富了人们对植物复杂免疫信号传导网络的了解，也为玉米灰斑病的防治提供了新的分子靶标。

灰斑病是一种严重危害玉米的叶部病害，由真菌Cercospora zeae-maydis和Cercospora zeina侵染引起。自上世纪20年代在美国首次发现以来，这一病害已在全球范围内扩散，对玉米生产造成严重影响。该团队在高抗玉米自交系Y32中鉴定到一个主效数量抗病位点qRgls1。经过多年的精细定位和转基因功能验证，他们发现了一个编码WAK类激酶的功能基因位点。该位点抗病等位基因编码的ZmWAKLY能够形成二聚体，并在质膜上与其共受体ZmWIK（一个富含亮氨酸重复的类受体激酶）结合，形成ZmWAKLY/ZmWIK免疫复合体。该复合体进而与细胞质类受体激酶ZmBLK1相互作用，并由ZmBLK1将免疫信号汇聚至质膜上的NADPH氧化酶ZmRBOH4。当ZmWAKLY感知到病原菌入侵时，其磷酸化活性迅速增加，从而触发从ZmWAKLY到ZmWIK、ZmBLK1，最终到ZmRBOH4的免疫信号传导链，结果引发活性氧的爆发，表现出抗病特性。

中国农业大学徐明良教授课题组博士后钟涛为第一作者，徐明良教授为通讯作者。课题组朱芒博士、张倩倩博士、邓穗宁博士和博士生郭晨煜提供了大量的帮助和建议，吉林农科院张艳研究员和中国农业大学生物学院徐凌教授为项目的成功奠定了坚实的QTL定位基础。此外，在项目实施过程中，云南省农科院番兴明研究员、毕亚琪博士以及保山市农科院高级农艺师李琰聪、谢志坚、刘婷婷提供了材料和田间管理；美国北卡州立Peter Balint-Kurti为项目提供了宝贵的意见和见解。中国农大毕国志教授和朱旺升教授在文章的撰写和修订过程中提出了重要建议。该研究得到了科技部“十四五重点研发计划”项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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