第二項植物已進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植物免疫受體。科研人員在小麥上已克隆出多個具有CC-NBS-LRR結(jié)構(gòu)域的NLR類抗病基因，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，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員劉志勇領(lǐng)銜的植物免疫團隊和合作者，在《自然-遺傳學》（Nature Genetics）以“背靠背”形式發(fā)表了兩篇研究論文，分別發(fā)現(xiàn)野生二粒小麥來源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗條銹病基因YrTD121均是由兩個NLR決定的小麥抗病性遺傳調(diào)控新模式。
第一項研究中，研究人員通過圖位克隆和PacBio HiFi長讀長測序發(fā)現(xiàn)，TdCNL1編碼了具有鉀依賴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編碼一個典型的CNL蛋白。突變體和病毒誘導基因沉默實驗表明，TdCNL1或TdCNL5基因功能喪失或基因沉默均導致抗性喪失。遺傳轉(zhuǎn)化實驗表明，單獨轉(zhuǎn)入TdCNL1或同時轉(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)功能互補性。
第二項研究中，研究人員通過圖位克隆和PacBio HiFi長讀長測序發(fā)現(xiàn)，TdNLR1編碼一個典型的NLR蛋白，而TdNLR2編碼一個缺失CC結(jié)構(gòu)域非典型的NLR蛋白。突變體、病毒誘導基因沉默、轉(zhuǎn)基因和基因編輯敲除實驗表明，以“頭對頭”方式排列的基因TdNLR1和TdNLR2都是YrTD121介導的條銹病抗性所必需的。
野生二粒小麥是普通小麥的野生祖先種，經(jīng)歷了長期復雜的環(huán)境演變，積累了豐富的遺傳多樣性，蘊含多樣化的抗病基因。野生二粒小麥來源的抗白粉病基因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，沒有參與小麥的馴化和普通小麥的進化過程。研究團隊通過將野生二粒小麥與普通小麥高產(chǎn)品種進行雜交和連續(xù)回交，經(jīng)過分子標記輔助選擇，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)。
論文鏈接：1?2
野生二粒小麥抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗條銹病基因YrTD121克隆與育種利用
本文鏈接：科學家揭示小麥抗白粉病和條銹病基因新模式http://www.sq15.cn/show-12-1267-0.html
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