基因发现方法有望阻止麦瘟病的全球蔓延！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

自1985年首次报告以来，麦瘟病已经在三大洲留下了破坏的痕迹，现在被认为是对全球小麦安全的一个主要威胁。因此，发现和部署针对该病原体的抗性基因对于减轻这一威胁至关重要。麦瘟病是由真菌病原体Magnaporthe oryzae引起的，由于从黑麦草中"跳出"宿主，1985年在巴西首次发现。此后，该病原体在巴西的邻国，包括玻利维亚和巴拉圭引起了流行病害，在赞比亚、印度和孟加拉国也有进一步爆发的报道。最近的研究表明，宿主跳跃的发生是由于该真菌病原体的两个物种的杂交重组。寻找抗性基因是迫切的，因为现代小麦品种的育种者没有在其方案中选择包括抗麦瘟病的基因。

2023年2月16日，国际权威学术期刊Nature Plants发表了题为A wheat kinase and immune receptor form host-specificity barriers against the blast fungus的研究论文。由英国约翰-英纳斯中心Paul Nicholson和沙特阿卜杜拉国王科技大学Brande B. H. Wulff（Nature Communications | 研究揭示坚韧的野草可以拯救小麦免受病原菌侵害！Molecular Plant | 英国约翰英纳斯中心研究探寻持久抗性基因的方法–小麦R基因图谱！）团队领导的这项国际研究合作使用了创新的基因组发现方法来展示我们如何能够阻止新出现的高度破坏性病害：麦瘟病。

在实验中，研究人员发现了两个基因，它们可以保护实验性小麦植株免受导致麦瘟病的真菌病原体Magnaporthe oryzae的侵害。为了做出这一发现，研究人员使用了一种名为AgRenSeq的技术，该技术使他们能够在一个名为Watkins Collection的传统小麦品种中搜索有用的基因。他们还在小麦的野草亲属中进行了搜索。Watkins Collection是在20世纪30年代从世界各地收集的，包括300多个小麦株系，其中包含在密集育种之前存在于小麦中的抗病多样性。这种当地生长的作物集合与小麦的野生草类亲属一起，成为研究人员寻求保护现代作物免受新出现病害的基因的重要资源。

为了确定抗性基因，研究人员用特别改良的麦瘟病病原体分离株测试了Watkins Collection的幼苗和穗状花序，以确定哪些植物具有抗性，哪些植物对该真菌具有敏感性。然后他们使用AgRenSeq以确定在抗性植物中显示基因活性的基因组部分。这导致了一个抗性候选基因Rwt3的确定，它通过调节一个NLR基因来保护小麦。在植物中，NLR基因通过编码检测病原体效应分子并触发保护性反应的防御性蛋白来运作，就像抗体保护人类免受感染一样。另一个被发现的基因Rwt4是另一种叫做串联激酶的防御性分子。这个基因也是在Aegilops tauschii的合集中发现的，Aegilops tauschii是现代面包小麦的野生草类祖先。用失去这些抗性基因功能的小麦植株进行的温室实验显示，它们容易受到麦瘟病分离株的影响，证实了Rwt3和Rwt4保护植物免受麦瘟病的影响。

这项研究还显示，Rwt4的一个版本，即Pm24，也能保护植物抵御小麦的另一种重要病害：白粉病。研究人员表示：这种方法可能具有足够的适应性，可以找到对病原体的地理特定菌株有反应的抗性基因。它为我们如何应对新出现的作物病害提供了概念证明，即通过识别传统品种或野生近缘植物的抗性基因，并确保这些病害的遗传障碍存在于精英栽培品种中。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！