摘要：2025年6月9日，四川农业大学刘登才教授团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员团队和以色列海法大学Tzion Fahima教授等7家单位合作在Nature Genetics以长文形式发表题为“A head-to-head NLR gene pa

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近日，Nature Genetics 同时在线发表三篇小麦抗病领域重磅研究论文。

2025年6月9日，四川农业大学刘登才教授团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员团队和以色列海法大学Tzion Fahima教授等7家单位合作在Nature Genetics以长文形式发表题为“A head-to-head NLR gene pair from wild emmer confers stripe rust resistance in wheat”的研究论文，揭示了野生二粒小麦中一对呈“头对头”方式排列的新型NLR基因组合TdNLR1和TdNLR2协同调控YrTD121/Yr84位点对条锈病的抗性。其中，TdNLR1为典型的CC-NBS-LRR蛋白，而TdNLR2缺少CC结构域，属于“非典型”NLR；TdNLR1/TdNLR2基因均无与效应因子识别有关的整合结构域。该项工作发现了小麦NLR pair协同调控条锈病抗性新范式，拓展了小麦NLR抗病蛋白抵御病原菌的科学认知。

2025年6月9日，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员领衔的植物免疫团队及其合作者在Nature Genetics以长文形式发表题为“An atypical NLR pairTdCNL1/TdCNL5 from wild emmer confers powdery mildew resistance in wheat”的研究论文，揭示了野生二粒小麦来源的一对非典型的遗传连锁NLR(nucleotide-binding and leucine-rich repeat)基因TdCNL1和TdCNL5赋予MlIW170/Pm26位点对白粉病的抗性。图位克隆和PacBio HiFi长读长测序揭示，TdCNL1编码了具有钾依赖性钠钙交换器整合结构域（新型ID）的非典型CNL蛋白，而TdCNL5编码一个典型的CNL蛋白。突变体和病毒诱导基因沉默实验表明，TdCNL1或TdCNL5基因功能丧失或基因沉默均导致抗性丧失。单独转入TdCNL1或同时转入TdCNL1/TdCNL5的转基因植株表现出抗性，而仅含有TdCNL5的转基因植株则表现感病。研究结果揭示TdCNL1/TdCNL5二 者在白粉病抗性表型中呈现功能互补性。从地理分布上看，MlIW170/Pm26仅存在于少数南部野生二粒小麦种群中。该项工作发现了野生二粒小麦NLR pair协同调控白粉病抗性新范式，拓展了小麦NLR抗病蛋白抵御病原菌的科学认知，丰富了小麦抗病基因库，为广谱多抗品种精准设计奠定了理论和应用基础。

抗性基因的克隆拓展了对其功能机制的理解，并有助于育种应用。本研究通过精细定位、长读长测序与突变诱导功能验证相结合的策略，成功从野生二粒小麦（Triticum turgidumssp.dicoccoides）中克隆了调控Yr84介导条锈病抗性的两个基因。与所有已报道的条锈病抗性基因不同，不完全显性的Yr84表型由成对核苷酸结合富亮氨酸重复序列（NLR）基因CNL与NL协同作用所决定。基于基因组结构、功能注释、表达谱及预测蛋白质结构的综合分析，我们推断：CNL作为传感器NLR负责效应子识别，而NL作为辅助NLR启动下游抗性信号级联。值得注意的是，CNL与NL均缺乏此前报道的成对NLR中参与效应子识别的整合结构域；这一发现为植物成对NLR的结构与分子作用机制提供了新见解。

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来源：农民郭子