Nature Communications | 法国INRAE研究揭示小麦抵抗叶枯病菌的广谱新机制！

作物免疫是最经济、可持续和生态相关的病害管理策略之一。植物先天免疫最初被描述为两层系统，称为模式（PAMP）触发免疫（PTI）和效应因子触发免疫（ETI）（Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！）。最近研究发现，特别是针对质外体叶病原菌的观察到的反应，描述了效应因子触发防御（ETD）模型、入侵模型及其简化版本（空间入侵模型）等其他免疫模型。参与这些途径控制的基因属于植物基因组中一些最大的基因家族。细胞表面局部受体类激酶（RLK）和受体类蛋白（RLP）分为几个不同的亚家族，包括富含亮氨酸的重复序列RLK（LRR-RLK）和与细胞壁相关的激酶（WAK），已鉴定出主要抗性基因/ QTL5（Nature | 重磅研究揭示过氧化氢受体HPCA1是拟南芥中的LRR受体激酶！Plant Cell | 美国德州农工大学单立波团队揭示棉花防御病原菌的新机制）。第三大类包含核苷酸结合和富含亮氨酸的重复结构域（NLR）（Science | 清华大学和马普所重磅研究！植物免疫受体：一个巴掌拍不响！Science | 重磅！加州伯克利研究揭示植物抗病小体ROQ1识别病原菌效应蛋白新机制！Science | 专家点评：植物NLR免疫受体与植物防御反应！Molecular Plant | 王国梁和宁约瑟团队研究揭示NLR介导的水稻抗病新机制）。育种计划主要依赖于许多有强烈的基因间抗性的基因。但是，它们倾向于快速分解，并且在单作种植系统中对进化动态病原菌的寿命较短。物种非特异性或种族非特异性广谱抗性（BSR）基因和/或定量抗性代表成功的长期抗性的替代方法。

小麦的土地种植面积比全世界任何其他作物都要多，以小麦为主的粮食为人类提供了大量的卡路里。但是，在许多地区，小麦的生产受到有害生物和病原菌破坏的威胁。半活体营养和质外体真菌Zymoseptoria tritici引起的叶面疾病小麦黑斑病（STB）实质上影响了一些最大的小麦产区的产量。对杀真菌剂的抗性以及一些欧洲国家将杀真菌剂处理量减少50%的义务，对保持小麦高产和持久产量构成了风险。因此，提高栽培小麦对STB的宿主抗性是当务之急。迄今为止，已在耕作小麦、地方品种、野生小麦品种和合成六倍体小麦（SHW）中通过基因定位了22个主要的STB抗性基因（Stb）。最近，第一个Stb基因（Stb6）的克隆表明，它编码的WAK赋予了基因对基因类型的抵抗力，以抵抗带有匹配的AvrStb6基因的分离株。虽然这一突破为相关分子机制的功能表征铺平了道路，但仍需探究STB广谱和定量抗性，以开发出对这种毁灭性病害具有更持久抗性的小麦栽培品种。

2021年1月19日，国际顶级期刊Nature Communications发表了法国国家农业食品与环境研究所（INRAE）Thierry Langin教授团队（Our future begins now！走进法国国家农业食品与环境研究所(INRAE)）的研究论文，题为A wheat cysteine-rich receptor-like kinase confers broad-spectrum resistance against Septoria tritici blotch。

抗病基因存储库的匮乏限制了作物的生长，使其无法抵抗进化的动态病原菌。引起小麦黑斑病（STB）的小麦叶枯病菌（Zymoseptoria tritici）代表了全世界遗传多样性和破坏力最强的小麦病原菌之一。目前还没有发现对携带主要抗性基因Stb16q的合成小麦具有完全毒性的Z. tritici分离株。本研究使用比较基因组学，诱变和互补作用来鉴定Stb16q，它赋予了针对小麦Z. tritici的广谱抗性。Stb16q基因编码质膜富含半胱氨酸的受体类激酶，最近被引入到栽培小麦中，并大大减慢了病原菌的渗透和细胞间生长。

图1：Stb16q基因克隆

图2：Stb16q的遗传多样性和起源

图3：Zymoseptoria tritici侵染携带Stb16q基因的小麦近等基因系

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