Nature新闻：植物-真菌病原菌全新“共生”作用

　　

生物通报道：植物与微生物共进化改变了植物检测和排除病原菌的作用机制，最新一项研究发现植物基因不仅能通过阻止病原菌入侵，而且还能限制其在植物内的传播。这项研究由中国农业大学、吉林省农业科学院的研究人员完成，他们在新研究中发现了一个赋予玉米丝黑穗病（Head smut）数量抗性的激酶。

这项研究找到了一个称为ZmWAK的植物基因，这一基因能调控玉米与玉米丝黑穗病病原体Sporisorium reilianum之间的相互作用，S. reilianum病原菌能感染玉米幼苗的根部，导致系统感染，成株后表现为在雄穗和雌穗上产生黑粉孢子。

植物识别病原菌，与病原菌相互作用具有特殊的模式，而玉米与其它作物（水稻、小麦等）也不同，更为广泛的是数量遗传的抗病基因。这种方式不像免疫抗性中的基因，而是采用了多机制应对措施。

在这篇文章中，研究人员发现ZmWAK就是一个赋予定量抗性（quantitative disease resistance，QDR）的基因，这一基因定位在qHSR1内，是玉米黑穗病数量抗性基因。而且研究人员发现ZmWAK跨越质膜，有可能发挥了一种受体样激酶作用负责感知和传导细胞外信号。

同时研究人员也证实ZmWAK在幼苗的中胚轴中高水平表达，在那里它阻止了内生玉米丝黑穗病菌的活体营养性生长。中胚轴ZmWAK表达受损会影响ZmWAK介导的黑穗病数量抗性。他们发现玉米驯化后似乎发生了ZmWAK位点的缺失，并在玉米种质间传播，在玉米的进化过程中ZmWAK激酶结构域受到了功能限制。

虽然这项研究获得了重要进展，但科学研究总是出现的问题比解决的多。首当其冲的就是ZmWAK基因如何阻止真菌的传播，这一基因与拟南芥AtWAK2相关，后者被认为是果胶感应基因，可以调控渗透胁迫和膨压，这项研究表明ZmWAK能跨越质膜，也是一个信号传递关键因子，但是这与疾病抗性有什么关系呢，这还值得更进一步的探索。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A maize wall-associated kinase confers quantitative resistance to head smut

Head smut is a systemic disease in maize caused by the soil-borne fungus Sporisorium reilianum that poses a grave threat to maize production worldwide. A major head smut quantitative resistance locus, qHSR1, has been detected on maize chromosome bin2.09. Here we report the map-based cloning of qHSR1 and the molecular mechanism of qHSR1-mediated resistance. Sequential fine mapping and transgenic complementation demonstrated that ZmWAK is the gene within qHSR1 conferring quantitative resistance to maize head smut. ZmWAK spans the plasma membrane, potentially serving as a receptor-like kinase to perceive and transduce extracellular signals. ZmWAK was highly expressed in the mesocotyl of seedlings where it arrested biotrophic growth of the endophytic S. reilianum. Impaired expression in the mesocotyl compromised ZmWAK-mediated resistance. Deletion of the ZmWAK locus appears to have occurred after domestication and spread among maize germplasm, and the ZmWAK kinase domain underwent functional constraints during maize evolution.