小麥作為世界重要的糧食作物，其產量和質量直接關系到全球糧食安全。白粉病是小麥主要病害之一，嚴重威脅著小麥的安全生產。鑒定和部署抗性基因被公認是防治該病害最經濟有效且環境可持續的途徑。至今為止，已有超過100個抗小麥白粉病基因或位點被發現，其中20個基因已被克隆，這些基因大多編碼NLR類抗病蛋白。劉文軒課題組將來自小麥野生近緣屬山羊草的抗病新基因導入小麥，并連續成功克隆了三個具有創新性的小麥抗白粉病基因——Pm13、Pm57和Pm6Sl。其中Pm13基因編碼一種全新的MLKL抗病蛋白，這種蛋白融合了Kinase結構域與MLKL_NTD結構域，這在植物抗病基因中尚屬首次報道；Pm57基因則編碼一個包含vWA結構域的新型串聯激酶抗病蛋白，是目前唯一來源于西爾斯山羊草的抗小麥白粉病基因，也是首個被鑒定編碼串聯激酶結構域和vWA結構域的抗小麥白粉病基因。

 

　　該課題最新克隆的Pm6Sl是來自高大山羊草的抗小麥白粉病基因。該項研究將傳統圖位克隆技術與現代基因組學手段相結合，綜合基因精細定位、Pm6Sl感病突變體轉錄組測序、基因沉默和轉基因功能驗證多重結果，成功克隆了Pm6Sl。該基因編碼一個整合CC-BED模塊的NLR蛋白，是首個被鑒定出編碼BED-NLR類蛋白的抗白粉病基因。研究發現Pm6Sl的CC-BED模塊具有觸發細胞死亡的獨特能力，這一特性在其他禾本科BED-NLR抗病蛋白中并不普遍，揭示了BED-NLR類蛋白在抗病機制中可能存在的多樣化作用模式。此外，創制了無不良性狀連鎖的Pm6Sl新種質及其配套的診斷型分子標記pm6sl-1。這三項研究成果不僅極大地豐富了植物抗病基因的類型和抗病機制的理解，更為小麥抗白粉病新品種的培育提供了寶貴的基因資源和理論指導。

 

　　我校生命科學學院在讀博士生馬超與已畢業碩士田修斌（現為中國科學院遺傳發育研究所在讀博士生）為論文共同第一作者，趙月副教授、劉倩雯博士與中國科學院遺傳發育研究所趙玉勝研究員為論文共同通訊作者；課題組劉文軒教授、李歡歡副教授與已畢業碩士生董振杰付出了辛勤的工作；我校殷貴鴻教授，南京農業大學曹愛忠教授，山東省農業科學院劉成研究員等參與了該研究。該研究得到國家自然科學基金等項目資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52670-2