G型凝集素受体激酶TaSRLK通过调控ROS信号通路增强小麦抗条锈病机制研究

为解决小麦条锈病（Pst）抗性基因快速失效的难题，甘肃农业大学研究人员聚焦G型凝集素受体激酶（LecRLKs）家族，发现TaSRLK通过磷酸化过氧化物酶TaPrx1调控活性氧（ROS）爆发，显著增强小麦对条锈菌的抗性。该研究为小麦抗病育种提供了新靶点，论文发表于《Stress Biology》。

　　

小麦条锈病由专性寄生真菌Puccinia striiformis f.sp. tritici（Pst）引起，每年造成全球小麦减产10%-70%。传统抗病基因易因病原菌变异失效，亟需挖掘广谱持久抗性机制。G型凝集素受体激酶（LecRLKs）在植物免疫中发挥关键作用，但其调控小麦抗Pst的分子机制尚未阐明。甘肃农业大学研究团队通过全基因组分析鉴定出398个小麦G型LecRLKs，发现TaSRLK在抗病品种中特异性高表达。

研究采用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术构建TaSRLK沉默小麦植株，结合组织化学染色发现沉默植株对Pst敏感性增强，菌丝扩展增加而H₂O₂积累减少。意外的是，TaSRLK定位于叶绿体且能在本氏烟中诱发细胞死亡。通过酵母双杂交（Y2H）筛选和共免疫沉淀（Co-IP）验证，首次揭示TaSRLK与过氧化物酶TaPrx1互作并磷酸化修饰。TaPrx1沉默实验证实其通过调控ROS产生正调控小麦抗病性。

主要技术方法

1. 全基因组鉴定：基于BLAST和HMM模型筛选小麦G型LecRLKs家族
2. 功能验证：BSMV-VIGS构建基因沉默植株，接种Pst生理小种CYR23/CYR31
3. 互作机制：Y2H筛选Suwon11 cDNA文库，Co-IP验证TaSRLK-TaPrx1互作
4. 生化分析：体外磷酸化实验检测激酶活性，DAB染色量化ROS水平

研究结果
Genome-wide identification
系统鉴定小麦398个G型LecRLKs，分为3个进化枝，Group III含149个成员最多。

Expression patterns
qRT-PCR显示TaSRLK（TaLecRK325）在抗病品种Suwon11接种CYR23后显著诱导表达，感病品种MX169无变化。

Silencing of TaSRLK
TaSRLK沉默植株对CYR23抗性减弱，菌丝长度增加42%，H₂O₂积累减少60%，PR基因表达下调。

The chloroplast protein
亚细胞定位显示TaSRLK-GFP融合蛋白定位于叶绿体，PVX表达可诱导本氏烟细胞死亡。

TaSRLK phosphorylates TaPrx1
Y2H和Co-IP证实TaSRLK与TaPrx1互作，体外磷酸化实验显示TaSRLK使TaPrx1第217位丝氨酸磷酸化。

Knockdown of TaPrx1
TaPrx1沉默植株对CYR23抗性降低，Pst生物量增加2.3倍，ROS积累减少55%。

讨论与意义
该研究首次揭示G型LecRLKs成员TaSRLK通过"叶绿体定位激酶-过氧化物酶"新模块调控ROS稳态的分子机制。与传统质膜定位RLKs不同，TaSRLK的叶绿体定位拓展了植物免疫信号转导的空间认知。TaSRLK-TaPrx1互作界面的发现为设计抗病育种分子标记提供新靶点，其介导的ROS调控通路对开发广谱抗病策略具有重要价值。研究为理解单子叶植物非典型RLKs功能进化提供了典型案例。