Nature Plants | 澳大利亚CSIRO研究揭示新的茎锈病无毒基因和小麦抗性基因！

由真菌Puccinia graminis f. sp. tritici（Pgt）引起的茎锈病是全球主食作物小麦的一种毁灭性病害（Plant Cell | 英国约翰英纳斯中心研究揭示支链氨基酸转氨酶正向调控小麦锈病的易感性！）。尽管这种病害在20世纪后半叶基本上得到了控制，但最近演化出了新的有毒的Pgt菌株，如Ug99。这些菌株已经在世界范围内造成了明显的损失，它们的继续传播威胁着全球小麦生产。抗病育种是控制小麦锈病的最经济的方法（Nature Biotechnology | 最新研究揭示转多基因赋予小麦对病原真菌的广谱抗性！Nature Plants | 河南大学宋纯鹏团队揭示向小麦渗入节节麦基因组作为谷物改良的基础！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！）。小麦中的一些锈病抗性基因已经被鉴定，大多数编码核苷酸结合的富含亮氨酸的重复（NLR）类的免疫受体，这些免疫受体识别病原体的效应蛋白，被称为无毒（Avr）蛋白（Nature Communications | 悉尼大学研究揭示小麦重组的抗病基因堆叠编码不相关的NLR基因！）。然而，到目前为止，在Pgt中只发现了两个Avr基因，即AvrSr35和AvrSr50，而在其他谷物锈病中没有。Sr27抗性基因首先在一个携带来自黑麦的3R染色体基因渗入的小麦株系中被鉴定出来。虽然Sr27没有在小麦中广泛部署，但在人工作物品种黑小麦（Triticosecale）中广泛存在，后者是小麦-黑麦的杂交种，是Pgt的宿主。Sr27对Ug99和其他最近的Pgt菌株有效。

2021年7月22日，国际权威学术期刊Nature Plants发表了澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO) Peter Dodds团队的最新相关研究成果。题为Genomics accelerated isolation of a new stem rust avirulence gene–wheat resistance gene pair的研究论文。

在这篇文章中，科研人员确定了小麦中的Sr27基因和Pgt中相应的AvrSr27基因，并表明对Sr27的毒力可以通过AvrSr27基因座的缺失突变、拷贝数变异和表达水平多态性在实验中和田间产生。

图1：对Sr27具有毒力的Pgt突变体

图2：AvrSr27基因座编码两个相关的分泌蛋白

图3：AvrSr27等位基因的差异性表达

图4：Sr27抗性基因的鉴定

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