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近日，New Phytologist在線發(fā)表題為“A Leucine Rich Repeat Receptor Kinase Gene Confers Quantitative Susceptibility to Maize Southern Leaf Blight”的論文，首次揭示一個編碼LRR-RK (leucine-rich repeat receptor kinase)的基因ChSK1（Cochliobolus heterostrophus Susceptibility Kinase 1）是玉米小斑病的感病基因，該基因突變或敲除可顯著提高小斑病田間抗性。西北農林科技大學農學院西北旱區(qū)玉米生物學與抗逆遺傳育種團隊楊琴和北卡州立大學Peter Balint-Kurti教授為論文通訊作者，西農大農學院博士研究生陳川為論文第一作者。

玉米小斑病是威脅玉米生產的重要葉部病害之一，在全世界玉米產區(qū)普遍發(fā)生。解析抗病性遺傳機制、選育抗病品種是實現(xiàn)病害綠色防控和保障糧食安全的有效策略。植物隱性抗病基因，也稱為顯性感病基因，感病基因失活被認為是獲得持久和廣譜抗性作物的有效途徑。近年來，利用感病基因進行植物抗病育種研究的報道逐漸增多，但到目前為止，玉米小斑病的感病基因還未見報道。

玉米對小斑病的抗性是由多基因控制的復雜數(shù)量性狀。前期研究發(fā)現(xiàn)，位于第3號染色體bin3.04的QTL- qSLB3.04 是一個玉米小斑病的隱性抗病位點。該研究利用圖位克隆、候選基因關聯(lián)分析、表達分析等發(fā)現(xiàn)ChSK1是qSLB3.04位點的感病基因，其編碼一個LRR-RK蛋白?？共∮H本Mo17和NC292在ChSK1的第一個外顯子上存在一個2344-bp的Harbinger-like轉座子插入，導致基因失活（圖1）。玉米NAM群體ChSK1等位基因分析發(fā)現(xiàn)，抗病材料中存在更多的變異類型，但不包含轉座子插入，暗示不同抗病等位基因可能存在獨立的進化模式。

圖1 ：ChSK1在抗、感材料中的序列變異

玉米突變體、CRISPR/Cas9基因編輯材料分析表明，ChSK1突變或敲除可以顯著增強玉米對小斑病的抗性。活性氧檢測及轉錄組分析發(fā)現(xiàn)，ChSK1可能通過抑制基礎免疫反應增加植物感病性（圖2）。綜上所述，該研究表明ChSK1是玉米小斑病的感病基因，可能通過抑制基礎免疫來增強寄主的感病程度。這項研究揭示了LRR-RK基因可引起植物感病，增加了研究人員對植物感病的理解，也為培育玉米小斑病持久抗病性品種提供了新的思路。

圖2：ChSK1參與調節(jié)過氧化氫的產生和影響防御應答信號通路

該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目支持。