小麥作為世界重要的糧食作物，其產(chǎn)量和質(zhì)量直接關(guān)系到全球糧食安全。白粉病是小麥主要病害之一，嚴(yán)重威脅著小麥的安全生產(chǎn)。鑒定和部署抗性基因被公認(rèn)是防治該病害最經(jīng)濟(jì)有效且環(huán)境可持續(xù)的途徑。至今為止，已有超過(guò)100個(gè)抗小麥白粉病基因或位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)，其中20個(gè)基因已被克隆，這些基因大多編碼NLR類抗病蛋白。劉文軒課題組將來(lái)自小麥野生近緣屬山羊草的抗病新基因?qū)胄←湥⑦B續(xù)成功克隆了三個(gè)具有創(chuàng)新性的小麥抗白粉病基因——Pm13、Pm57和Pm6Sl。其中Pm13基因編碼一種全新的MLKL抗病蛋白，這種蛋白融合了Kinase結(jié)構(gòu)域與MLKL_NTD結(jié)構(gòu)域，這在植物抗病基因中尚屬首次報(bào)道；Pm57基因則編碼一個(gè)包含vWA結(jié)構(gòu)域的新型串聯(lián)激酶抗病蛋白，是目前唯一來(lái)源于西爾斯山羊草的抗小麥白粉病基因，也是首個(gè)被鑒定編碼串聯(lián)激酶結(jié)構(gòu)域和vWA結(jié)構(gòu)域的抗小麥白粉病基因。

 

　　該課題最新克隆的Pm6Sl是來(lái)自高大山羊草的抗小麥白粉病基因。該項(xiàng)研究將傳統(tǒng)圖位克隆技術(shù)與現(xiàn)代基因組學(xué)手段相結(jié)合，綜合基因精細(xì)定位、Pm6Sl感病突變體轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、基因沉默和轉(zhuǎn)基因功能驗(yàn)證多重結(jié)果，成功克隆了Pm6Sl。該基因編碼一個(gè)整合CC-BED模塊的NLR蛋白，是首個(gè)被鑒定出編碼BED-NLR類蛋白的抗白粉病基因。研究發(fā)現(xiàn)Pm6Sl的CC-BED模塊具有觸發(fā)細(xì)胞死亡的獨(dú)特能力，這一特性在其他禾本科BED-NLR抗病蛋白中并不普遍，揭示了BED-NLR類蛋白在抗病機(jī)制中可能存在的多樣化作用模式。此外，創(chuàng)制了無(wú)不良性狀連鎖的Pm6Sl新種質(zhì)及其配套的診斷型分子標(biāo)記pm6sl-1。這三項(xiàng)研究成果不僅極大地豐富了植物抗病基因的類型和抗病機(jī)制的理解，更為小麥抗白粉病新品種的培育提供了寶貴的基因資源和理論指導(dǎo)。

 

　　我校生命科學(xué)學(xué)院在讀博士生馬超與已畢業(yè)碩士田修斌（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育研究所在讀博士生）為論文共同第一作者，趙月副教授、劉倩雯博士與中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育研究所趙玉勝研究員為論文共同通訊作者；課題組劉文軒教授、李歡歡副教授與已畢業(yè)碩士生董振杰付出了辛勤的工作；我校殷貴鴻教授，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)曹愛忠教授，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉成研究員等參與了該研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52670-2