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晓彤小麦叶锈病由小麦叶锈菌（Pucciniatriticina）引起，是小麦最严重的病害之一（图1）。叶锈病的主要特点是为害性强、影响范围广，可使小麦减产5-15%，严重者达50%以上。化学防治目前仍是防治小麦叶锈病的主要方法，但是化学防治成本高且对环境不友好。此外，叶锈菌田间变异速度快，容易出现耐药性菌株。因此，化学防治渐渐不能满足人们的需求。面对病原菌的威胁，植物也会进化出相应的抗性相关基因，这些“优质”的基因往往存在于近缘物种或者一些栽培种中。挖掘和鉴定这些基因，并通过杂交或转基因等方式将基因转化到作物中是一种高可持续性的防治方法。小麦栽培历史悠久，品种众多，一些小麦栽培种(比如福尔诺)对叶锈病抗性良好且持久，可以维持几十年。小麦栽培种福尔诺对几乎所有的小麦叶锈菌小种都有抗性，猜测在福尔诺存在一个抗叶锈病的基因。前期研究在福尔诺中鉴定到了一个决定小麦对叶锈菌的小种抗性的位点Lr14a，这个位点在染色体臂7BL上，认为该位置含有抗小麦叶锈病的基因，但是这个基因还未被真正克隆。图1小麦叶锈病近日，瑞士苏黎世大学BeatKeller课题组在NatureCommunications上发表题为Amembrane-boundankyrinrepeatproteinconfersrace-specificleafrustdiseaseresistanceinwheat的研究论文。该研究克隆了Lr14a，其编码一个膜定位的具有锚蛋白重复序列的蛋白（ankyrinrepeatprotein），并发现LR14A可能起着钙离子通道的作用。通过将抗病和感病的小麦株系进行杂交和回交，作者证明了Lr14a位点的表型由主效基因控制。为了克隆Lr14a，作者将抗性植株进行了化学诱变，获得了7个感病突变系。再对这7个突变系进行基因组测序，最终确认了Lr14a是决定Lr14a位点功能的主效基因。Lr14a编码了一个含有锚蛋白重复序列的蛋白（ankyrinrepeatprotein）。通过同源序列比对和蛋白结构预测，作者发现LR14A与钙离子通道蛋白的结构相似，推测LR14A可能发挥钙离子通道的功能。转录组数据表明，含有LR14A的植株在接种后与不含有LR14A的植株相比，钙离子结合相关的基因的表达发生显著变化（图2）。同时，本氏烟中过表达LR14A会导致叶片呈水渍状。这个症状曾被报道是由于植物细胞的渗透压改变导致的。而使用钙离子通道抑制剂可以恢复叶片的水渍状表型，进一步证明LR14A可能是一个钙离子通道蛋白（图2）。图2LR14A可能作为钙离子通道发挥作用本文解决了几十年来困扰科学家的问题——究竟是什么基因决定了Lr14a位点的抗性?利用杂交、回交和测序等多种技术，作者成功的鉴定到了LR14A是一个含有锚蛋白重复序列的蛋白。此蛋白与钙离子通道结构类似，暗示了钙离子在小麦抗叶锈病过程中的重要作用。但是，本文并没有进一步揭示LR14A的抗性机制。LR14A是否与膜受体蛋白或者辅助R蛋白互作，是否真的作为钙离子通道起作用，叶锈菌如何触发LR14A介导的免疫，这些问题仍然需要未来去探索。
参考文献
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