南农和堪萨斯州ag环亚客户端立大学背靠背发表的NG文章结论截然不新闻中心

/ / 2015-10-25
原标题:南农和堪萨斯州立大学背靠背发表的NG文章,结论截然不同,国际专家的评论来了 前段时间,小麦抗赤霉病主效基因Fhb1的成功克隆引爆我们小麦圈,(厉害了,NG和NP各两篇文章报道南农,中农,山农及遗传所等单位重要研究成果)最重要的是这个工作是我们...

  原标题:南农和堪萨斯州立大学背靠背发表的NG文章,结论截然不同,国际专家的评论来了

  前段时间,小麦抗赤霉病主效基因Fhb1的成功克隆引爆我们小麦圈,(厉害了,NG和NP各两篇文章报道南农,中农,山农及遗传所等单位重要研究成果)最重要的是这个工作是我们国(华)人主导完成的,ag环亚唯一官网目前我国科研工作者在国际小麦界上还没有足够话语权(最近总是有些小伙伴吐槽自己做的工作投稿被老外各种刁难和拒绝),Fhb1的克隆大涨了我们的士气!上周,《Nature Genetics》上发表点评图位克隆Fhb1工作的文章“A new player contributing to durable Fusarium resistance”,作者是小麦病理界的两位重量级人物Evans S. Lagudah 和 Simon G. Krattinger,二人曾主导、参与小麦持久抗病基因Lr34/Yr18和Lr67/Yr46的克隆工作。以下为笔者对该文的整体描述,如有理解错误之处,ag环亚唯一官网还请大家批评指正。ag环亚唯一官网

  因为之前(2016年)国外另一个课题组率先拿到了Fhb1的另一个候选基因,因此作者将三个团队的工作放在了一起进行比较,为方便比较,笔者将文中表1直译为中文,如下:

  作者在这里首先阐述三篇研究文章的主要论点:与感病材料相比,抗病材料中His基因(His-R)存在片段缺失。

  (1)Su et al通过在感病品种里过表达His-R,发现His-R没有引起赤霉病抗性提高,但将感病品种Bobwhite中的感病等位基因His-S敲除或沉默后发现其赤霉病抗性增强了,因此认为His-S是一个感病基因,而Fhb1产生抗性正是由于His-S片段缺失造成His-S功能丧失,最终间接引起抗病;

  (2)Li et al同样通过转基因实验将含有His-R的基因组片段(5164bp)转入感病材料ND183以及将His-R基因在中度感病品种扬麦158中过表达后,发现转入His-R基因的材料对赤霉病的抗性都增强了;

  作者给出的第一个解释是由基因的显性负效应引起(One possible explanation may be a dominant-negative effect)。感病因子已经在小麦上被发现了且证明的,例如已经克隆的多抗位点(三锈+白粉)Lr67/Yr46,其编码一个己糖转运子,而在六倍体小麦中,ABD基因组一般都存在同源基因,但其中的一个同源基因发生变异后,ag环亚唯一官网往往具有显性效应,从而引起表型发生变异。就拿Lr67来说,就是由于原感病基因Lr67-S-4D变异后导致Lr67-R-4D的蛋白形成杂异二聚体,造成己糖转运能力的下降(其他同源基因Lr67-S-4A和Lr67-S-4B没有变异),从而抑制锈菌和其它活体寄生菌的生长和繁殖。ag环亚客户端这个就是基因的显性负效应。

  那么,同样的,对于Fhb1来说,ag环亚唯一官网A和D基因组上存在与His基因同源的拷贝,即His-3A和His-3D与位于3B上的His(Fhb1)高度相似。His蛋白形成的异多聚体很可能是由禾谷镰刀菌引起的用于促进病原菌的侵染。将His-S-3B基因沉默或者敲除,很可能降低了His蛋白的总量,从而降低了其形成多聚体的总量,反过来就减少了它的感病性(间接的提高了抗病)。相反,缺失一个关键片段的His-R-3B很可能导致产生具有显性负效应的蛋白变体,这个蛋白变体尽管能够与His-S-3A和His-S-3D形成多聚体,但它可以阻断复合物的催化活性或者降低其结合能力。这就很好的解释了为什么沉默His-S-3B以及转化His-R-3B都能导致FHB抗性增加。ag环亚唯一官网

  作者给出的第一个解释是由基因簇共同起作用。作者以Pm21举例,之前找到的丝氨酸/苏氨酸激酶(Stpk-V)以及最近找到的典型的NLR结构的基因都对白粉病的抗性起作用,那么这是不是说明Pm21这个位点的广谱特性是由多个基因共同起得作用?同样的,ag环亚客户端Fhb1抗性也非常持久,是不是也有这方面的原因?PFT基因是不是也有贡献,那么这个基因簇上的其他基因呢?

  一个有趣的发现是His-R目前只发现了一种单倍型,即His-R只在3B染色体上有,ag环亚唯一官网3A和3D不存在,而且His-R只存在于六倍体中,四倍体也没有;而His-S的单倍型却有好几种。这些研究结果表明His-R-3B是在驯化后通过自发突变进化而来,这种突变很可能发生在长江流域种植的小麦品系中,而这部分地区正是赤霉病发病最严重的地区之一,或许正是在这种强选择压力下,小麦发生的一次突变后被保留了下来。作者说这种现象已有类似例子,比如多抗位点(三锈+白粉)Lr67和Lr34。Lr67res-like and Lr34res-like这两种抗病单倍型在小麦的祖先种里从未被发现,更不用说其他的禾本科作物比如水稻、高粱等。ag环亚唯一官网这些研究也说明,六倍体面包小麦基因组可以提供较高的基因组可塑性,并充当了赋予持久抗病性的独特等位基因进化的储库。

  两篇NG文章中的一篇为南京农大马正强团队,正在招聘博士后,可以关注本日第二条推送。

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