Forskere identificerer virusresistensgen fra vildt græs til forbedring af kornafgrøder

Forskere fra Institut for Genetik og Udviklingsbiologi (IGDB) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) identificerede det første enkimbladede virusresistensgen, der koder for et nukleotidbindende, leucinrigt gentagelsesimmunreceptor (NLR) protein fra et vildt græs Brachypodium at forbedre kornafgrødernes (hvede og byg) modstandsdygtighed over for bygstribemosaikvirus (BSMV). Resultaterne blev offentliggjort i New Phytologist .

Virussygdomme truer afgrødens produktivitet alvorligt. Selvom en række NLR-proteiner, der giver resistens over for specifikke vira, er blevet identificeret i tokimbladede planter, er NLR-protein involveret i viral resistens aldrig blevet fundet i enkimbladede planter, herunder de vigtigste kornafgrøder hvede, ris, majs, byg, havre osv. BSMV er et positivt-strenget tredelt RNA-virus, der inficerer byg (Hordeum vulgare L.), hvede (Triticum aestivum L.) og havre (Avena sativa L.), hvor det forårsager alvorlige udbyttetab.

I løbet af de sidste to årtier er der sket store fremskridt hen imod forståelsen af ​​infektionsprocesser af BSMV, dog halter undersøgelser af de inkompatible interaktioner under græs-virus-interaktioner bagud. Derfor vil identifikation og udvinding af nye BSMV-resistensgener danne grundlag for at forebygge sygdomme forårsaget af BSMV.

Brachypodium distachyon, et medlem af Poaceae-underfamilien Pooideae, er dukket op som en modelart til undersøgelse af kornafgrøder i den kølige sæson (byg, hvede, havre og rug). Denne lille plante er nem at dyrke, selvfertil, den har et lille genom, en kort livscyklus og en stor mængde genetisk variation.

I denne undersøgelse klonede forskerne det første BSMV-resistensgen bygstribe-resistens 1 (BSR1), der koder for et typisk CC-NBS-LRR (NLR) protein fra B. distachyon indavlede linje Bd3-1 ved at bruge kortbaseret kloning. De fandt ud af, at BSR1-genet fra vildt græs Brachypodium kan bruges til at forbedre BSMV-resistens i hvede og byg.

Sekvensvariationsanalyse afslørede, at BSR1 kun var til stede i nogle få B. distachyon-accessioner indsamlet fra Tyrkiet-Irak og B. hybridum-accessioner indsamlet fra Israel. Det modtagelige gen bsr1 er ret interessant med en unik regionsindsættelse ved C-terminalen, hvilket resulterer i tab af hypersensitiv respons typisk induceret af BSMV-viruset Triple Gene Block 1 (TGB1) bevægelsesprotein.

Ved hjælp af biologiske assays, konfokal mikroskopi, mutationsanalyser og immunfældning viste forskerne overbevisende, at TGB1-aminosyrerne 390/392 er nøglen til interaktionen med BSR1. I Brachypodium BSR1-proteinet har de identificeret to aminosyrer G196/K197 ved P-loop-motivet, der er afgørende for BSR1-TGB1-interaktionen.

BSR1-TGB1-interaktionerne forekommer også i byg, hvede og N. benthamiana, hvilket viser vigtigheden af ​​at bruge modelplanten Brachypodium til at finde nye gener til forbedring af kornafgrøder og til at dissekere det medfødte immunitetsmysterium for enkimbladede planter mod vira. + Udforsk yderligere

Giver bladrustbestandighed i kornafgrøder