Дослідники ідентифікували ген стійкості до вірусів з дикої трави для покращення врожаю зернових
Дослідники з Інституту генетики та біології розвитку (IGDB) Китайської академії наук (CAS) ідентифікували перший ген стійкості до вірусів однодольних рослин, що кодує нуклеотид-зв'язуючий, багатий на лейцин повторний білок імунного рецептора (NLR) з дикої трави Brachypodium. для підвищення стійкості зернових культур (пшениці та ячменю) до вірусу смугастої мозаїки ячменю (BSMV).
Результати були опубліковані в New Phytologist.
Вірусні захворювання серйозно загрожують урожайності сільськогосподарських культур. Хоча ряд білків NLR, що надають стійкість до певних вірусів, був ідентифікований у дводольних рослин, білок NLR, що бере участь у стійкості до вірусів, ніколи не був виявлений у однодольних рослин, включаючи найбільш важливі зернові культури: пшеницю, рис, кукурудзу, ячмінь, овес і т. д. BSMV є трикомпонентний РНК-вірус з позитивним ланцюгом, який вражає ячмінь (Hordeum vulgare L.), пшеницю (Triticum aestivum L.) і овес (Avena sativa L.), викликаючи серйозні втрати врожаю.
Білок CC-NB-LRR BSR1 із Brachypodium надає стійкості до вірусу смугастої мозаїки ячменю злаковим рослинам
За останні два десятиліття було досягнуто значного прогресу в розумінні інфекційних процесів BSMV, проте дослідження несумісних взаємодій при взаємодії трав'яних вірусів відстають. Отже, ідентифікація та видобуток нових генів стійкості до BSMV забезпечить основу для запобігання захворюванням, що викликаються BSMV.
Brachypodium distachyon, член підродини Poaceae Pooideae, став модельним видом для вивчення зернових культур холодного сезону (ячмінь, пшениця, овес та жито). Цю маленьку рослину легко вирощувати, вона самоплідна, має невеликий геном, короткий життєвий цикл і велику кількість генетичних варіацій.
У цьому дослідженні дослідники клонували перший ген стійкості ячменю 1 (BSR1), що кодує типовий білок CC-NBS-LRR (NLR) з інбредної лінії B. distachyon Bd3-1, використовуючи клонування на основі карти. Вони виявили, що ген BSR1 з дикої трави Brachypodium можна використовувати для підвищення стійкості пшениці та ячменю до BSMV.
Аналіз мінливості послідовності показав, що BSR1 був присутній лише в кількох зразках B. distachyon, зібраних у Туреччині та Іраку, та зразках B. hybridum, зібраних в Ізраїлі. Чутливий ген bsr1 дуже цікавий завдяки унікальній вставці області на С-кінці, що призводить до втрати гіперчутливої відповіді, що зазвичай індукується транспортним білком Triple Gene Block 1 (TGB1) вірусу BSMV.
Використовуючи біологічні аналізи, конфокальну мікроскопію, мутаційний аналіз та імунопреципітацію, дослідники переконливо показали, що амінокислоти 390/392 TGB1 є ключовими для взаємодії з BSR1. У білку Brachypodium BSR1 вони ідентифікували дві амінокислоти G196/K197 у мотиві P-петлі, які мають вирішальне значення для взаємодії BSR1-TGB1.
Взаємодії BSR1-TGB1 також відбуваються в ячмені, пшениці та N. benthamiana, демонструючи важливість використання модельної рослини Brachypodium для пошуку нових генів для покращення врожаю зернових та розкриття таємниці вродженого імунітету однодольних рослин проти вірусів.
Також читайте: