Nature Communications | 研究揭示大麦叶锈病抗性基因抗病新机制！

广泛的植物微生物病原体使全球粮食产量减少了至少 10%。长期以来，抗性基因的部署一直被认为是保护作物免受病原体侵害的最具成本效益和环境友好的方法。然而，抗性基因的有效性通常仅限于几年，因为病原体迅速进化以获得破坏或破坏基因保护的毒力。宿主植物与其病原体之间的持续冲突塑造了两种生物的遗传多样性。叶锈病病原体是专性的活体营养真菌，只能在活的宿主组织上生长和繁殖。它们在全球农业生产中造成毁灭性损失，并且仍然是谷物生产的主要威胁，因为其毒力的持续进化克服了遗传抗性，在极端流行情况下可能导致作物完全损失。

2022年5月2日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了澳大利亚墨尔本大学Mohammad Pourkheirandish团队和悉尼大学Robert Park教授团队的最新相关研究成果，题为The barley leaf rust resistance gene Rph3 encodes a predicted membrane protein and is induced upon infection by avirulent pathotypes of Puccinia hordei的研究论文。

由大麦柄锈菌引起的叶锈病是大麦的一种具有重要经济意义的病害，但只有少数柄锈菌（Rph）的抗性基因被克隆。本研究通过定位克隆分离基因Rph3，并通过突变分析和转基因互补证实。Rph3基因起源于野生大麦并首次引入栽培的埃及品种，编码一种独特的预测跨膜抗性蛋白，该蛋白在氨基酸序列水平上不同于所有已知的植物抗病蛋白。不同种质的遗传谱表明驯化种质中Rph3的遗传多样性有限，而来自东地中海地区的野生大麦的多样性较高。Rph3基因仅在与Rph3无毒P. hordei分离株的相互作用中表达，这种现象也观察到转录激活因子样效应蛋白依赖基因赋予对本氏烟草的抗性。与已知的跨膜效应蛋白基因如Bs3和Xa7一样，本氏烟草中Rph3的异源表达诱导细胞死亡反应。Rph3的分离突出了不同植物-病原体相互作用系统中的趋同进化过程，其中类似的防御机制在单子叶植物和双子叶植物中独立进化。

图 1：大麦柄锈菌在cv叶片中的发育

图2：大麦柄锈病抗性基因Rph3图位克隆

图 3：RT-qPCR在 2-12 dpi 期间检测到的Rph3转录水平，以响应强毒和无毒致病型

图 4：Rph3在本氏烟草中诱导细胞死亡

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