南京农业大学最新PNAS文章

南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室陈佩度教授领导的研究小组发现了簇毛麦抗白粉病基因Pm21中的一个关键成员Stpk-V，此基因赋予了小麦白粉病抗性。该研究结果发表在最新一期的《PNAS》杂志上。



小麦白粉病是由白粉菌引起的世界性真菌病害，而培育抗性品种是控制白粉病的有效途径。文章的通讯作者，陈佩度教授长期从事小麦遗传育种的科研工作，他曾将簇毛麦抗白粉病基因Pm21定位于6V染色体短臂上，并将6VS•6AL易位系引入小麦，赋予了持久、广谱的白粉病抗性。



然而，Pm21很难进行分子遗传定位，因为6VS与6AS不配对。而且，簇毛麦的所有已知种质都对白粉菌有免疫力。Pm21依然被细胞遗传学定义为一个基因座。



在本研究中，陈佩度教授领导的研究小组利用分子和细胞遗传学技术，克隆并鉴定出Pm21基因的关键成员——丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶基因Stpk-V。Stpk-V位于Pm21基因座上。单细胞瞬时表达分析的结果表明此基因能够显著降低吸器指数（haustorium  index）。



将Stpk-V转化到一种易感的小麦品种Yangmai158后，这种转基因植物表现出高且光谱的白粉病抗性，与T6VS•6AL类似。在T6VS•6AL和簇毛麦中，Stpk-V基因的沉默使得易感性增加。此外，研究人员还发现，Stpk-V可通过Bgt和外源H2O2诱导，同时它也调节内源H2O2的增加，使得植物被Bgt攻击后细胞死亡。



作者们在文中提到，在后续研究中，他们将利用内源启动子评估Stpk-V的功能，并关注Stpk-V与其他易感品种中同源基因的多态性。同时，他们还想确定Pm21基因座上有多少个基因，以及Stpk-V是否是赋予抗性表型所必需的唯一基因。