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中国农业科学院作物科学研究所——小麦防御茎基腐病与纹枯病的新基因 TaWAK-5D600 | IJMS

已有 2402 次阅读 2023-4-24 16:21 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

原文出自 IJMS 期刊：

Qi, H.; Zhu, X.; Shen, W.; Zhang, Z. A Novel Wall-Associated Kinase TaWAK-5D600 Positively Participates in Defense against Sharp Eyespot and Fusarium Crown Rot in Wheat. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 5060.https://doi.org/10.3390/ijms24055060

作者介绍

中国农科院作物科学研究所张增艳研究组近年来在小麦抗纹枯病与茎基腐病的基础研究中取得一系列进展，已在 Plant Biotechnology Journal、New phytologist、Plant Physiology、Journal of Integrative Plant Biology 等学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

本文的第一作者齐海军是南京农业大学和中国农科院作物科学研究所联合培养博士，中国农科院作物科学研究所祝秀亮副研究员为共同第一作者，南京农业大学沈文飚教授和中国农科院作物科学研究所张增艳教授是共同通讯作者。

文章导读

小麦是主粮作物之一，其高产稳产对维护我国粮食安全至关重要。近年来，小麦茎基腐病和纹枯病的发生呈现上升趋势，已经发展成为我国分布最广的重要病害，不仅造成严重的产量和经济损失，还会产生毒素危害人畜健康。培育与推广栽培抗病小麦品种是防治小麦茎基腐病与纹枯病的安全环保、经济有效方法，由于目前报道的抗茎基腐病和纹枯病相关基因还很有限，因此，发掘小麦防御两种真菌病害的抗病重要基因具有重要的理论和实践意义。

中国农业科学院作物教学研究所张增艳团队联合南京农业大学生命科学院沈文飚教授团队，共同发掘出小麦防御茎基腐病与纹枯病的新的细胞壁链接的类受体激酶 (WAK) 编码基因 TaWAK-5D600，并于 2023 年 3 月 6 日将其研究成果发表于 IJMS 期刊上。

主要内容

作者首先利用小麦基因组公共数据库，参照拟南芥 AtWAK1-5 的序列和结构特征，在小麦全基因组范围内挖掘小麦中编码典型 WAK 蛋白的基因，共鉴定出 140 个 TaWAK 基因 (非 TaWAKL)，分别定位于小麦 20 条染色体上。进一步分析应答茎基腐病菌与纹枯病菌的小麦转录组数据，结果表明定位于染色体 5D 上的 TaWAK-5D600 (TraesCS5D02G268600)，应答上述两种病原菌侵染后转录水平上调得最高。

定量 PCR 分析该基因时空表达特性结果也表明，TaWAK-5D600 基因表达水平与其抗病程度相关。通过病毒诱导的基因沉默技术与接种及病级分析，对 TaWAK-5D600 的防御茎基腐病与纹枯病功能进行了验证，结果表明，将中抗小麦 CI12633 中 TaWAK-5D600 基因沉默后，小麦植株对茎基腐病和纹枯病的抗性显著降低，同时小麦防御相关基因 TaSERK1、TaMPK3、TaPR1、TaChitinase3 和 TaChitinase4 的转录水平也显著下降 (图 1)。亚细胞定位结果显示，TaWAK-5D600 蛋白定位于小麦的细胞质膜上 (图 2)。

这些结果说明，TaWAK-5D600 表达是小麦对茎基腐病与纹枯病防御反应所必需的，加深了对小麦抗病分子机制的理解，TaWAK-5D600 可能是一个有生物育种应用前景的小麦抗茎基腐病与纹枯病新候选基因。