Forskare från Institutet för genetik och utvecklingsbiologi (IGDB) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) identifierade den första enhjärtbladiga växtens virusresistensgen som kodar för ett nukleotidbindande, leucinrikt repeterande immunreceptorprotein (NLR) från ett vildgräs Brachypodium för att förbättra spannmålsgrödors (vete och korn) motståndskraft mot Kornrandmosaikvirus (BSMV). Resultaten publicerades i New Phytologist .

Virussjukdomar hotar grödans produktivitet allvarligt. Även om ett antal NLR-proteiner som ger resistens mot specifika virus har identifierats i tvåhjärtade växter, har NLR-protein som är involverat i virusresistens aldrig hittats i enhjärtbladiga växter, inklusive de viktigaste spannmålsgrödorna vete, ris, majs, korn, havre, etc. BSMV är ett positivt-strängat tredelat RNA-virus som infekterar korn (Hordeum vulgare L.), vete (Triticum aestivum L.) och havre (Avena sativa L.), där det orsakar allvarliga skördeförluster.

Under de senaste två decennierna har stora framsteg gjorts mot förståelsen av infektionsprocesser av BSMV, men studier av de inkompatibla interaktionerna under gräs-virusinteraktioner släpar efter. Därför skulle identifiering och brytning av nya BSMV-resistensgener utgöra en grund för att förebygga sjukdomar orsakade av BSMV.

Brachypodium distachyon, en medlem av underfamiljen Poaceae Pooideae, har dykt upp som en modellart för studiet av spannmålsgrödor under den kalla årstiden (korn, vete, havre och råg). Denna lilla växt är lätt att odla, självfertil, den har ett litet arvsmassa, en kort livscykel och en stor mängd genetisk variation.

I denna studie klonade forskarna den första BSMV-resistensgenen kornremsresistens 1 (BSR1) som kodar för ett typiskt CC-NBS-LRR (NLR)-protein från B. distachyon inavlad linje Bd3-1 genom att använda kartbaserad kloning. De fann att BSR1-genen från vildgräs Brachypodium kan användas för att förbättra BSMV-resistens i vete och korn.

Sekvensvariationsanalys visade att BSR1 endast var närvarande i ett fåtal B. distachyon-accessioner insamlade från Turkiet-Irak och B. hybridum-accessioner insamlade från Israel. Den mottagliga genen bsr1 är ganska intressant med en unik regioninsättning vid C-terminalen, vilket resulterar i förlust av överkänsligt svar som vanligtvis induceras av BSMV-viruset Triple Gene Block 1 (TGB1) rörelseprotein.

Med hjälp av biologiska analyser, konfokalmikroskopi, mutationsanalyser och immunfällning visade forskarna på ett övertygande sätt att TGB1-aminosyrorna 390/392 är nyckeln till interaktionen med BSR1. I Brachypodium BSR1-proteinet har de identifierat två aminosyror G196/K197 vid P-loop-motivet som är avgörande för BSR1-TGB1-interaktionen.

BSR1-TGB1-interaktionerna förekommer också i korn, vete och N. benthamiana, vilket visar vikten av att använda modellväxten Brachypodium för att hitta nya gener för förbättring av spannmålsgrödor och för att dissekera det medfödda immunitetsmysteriet hos enhjärtbladiga växter mot virus. + Utforska vidare

Ger beständighet mot bladrost i spannmålsgrödor