TaANK-TPR1通過控制NLR蛋白TaRPP13L1增強小麥對條銹病的抗性
近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護學(xué)院康振生院士/張新梅副教授課題組在揭示植物NLR蛋白調(diào)控新機制方面取得研究進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際期刊《Developmental Cell》(IF= 10.7、Q1期刊)上。
小麥條銹病是由條銹菌（Pst）引起的一種全球性小麥病害，對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響。該病害具有發(fā)生范圍廣、危害程度重、大區(qū)流行等特點，是威脅小麥生產(chǎn)的主要病害之一。目前，培育和推廣攜帶抗病基因的小麥品種被認(rèn)為是防治條銹病最經(jīng)濟、有效且環(huán)保的方法。近年來，隨著對植物免疫機制研究的深入，核苷酸結(jié)合位點-亮氨酸重復(fù)序列（NLR）蛋白在植物抗病反應(yīng)中的關(guān)鍵作用逐漸被揭示。NLR蛋白通過識別病原體效應(yīng)子激活強烈的免疫反應(yīng)，但其在小麥條銹病抗性中的功能和調(diào)控機制尚未完全明確。此外，NLR蛋白的表達(dá)和活性受到多種因素的精細(xì)調(diào)控，包括轉(zhuǎn)錄調(diào)控、翻譯后修飾和蛋白互作等。因此，深入研究小麥中NLR蛋白及其調(diào)控因子的功能和作用機制，對于理解小麥抗條銹病的分子基礎(chǔ)和開發(fā)持久抗病品種具有重要意義。
在該研究中，研究團隊通過鑒定小麥中的TaANK-TPR1蛋白，揭示了其通過調(diào)控NLR蛋白TaRPP13L1的基因表達(dá)和蛋白活性來增強小麥對條銹病的抗性。研究發(fā)現(xiàn)，TaANK-TPR1能夠結(jié)合到TaRPP13L1啟動子的TGACGT元件上，激活TaRPP13L1的轉(zhuǎn)錄，并通過其ANK結(jié)構(gòu)域與TaRPP13L1相互作用，促進(jìn)TaRPP13L1的同源二聚體形成和細(xì)胞死亡，從而增強小麥對Pst的抗性。此外，TaANK-TPR1和TaRPP13L1均能響應(yīng)茉莉酸（JA）信號，通過TGACGT元件調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。重要的是，過表達(dá)TaRPP13L1的小麥在田間表現(xiàn)出顯著的抗條銹病能力，且不影響重要農(nóng)藝性狀，顯著降低了條銹病流行期間的小麥產(chǎn)量損失。本研究不僅揭示了NLR蛋白的調(diào)控機制，還為小麥抗病育種提供了新的靶點。
文章中，在利用LCI檢測TaANK-TPR1和TaRPP13L1相互作用的實驗中，使用了博鷺騰PlantView植物活體成像系統(tǒng)進(jìn)行成像。
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DOI：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2025.01.017
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