本项发明涉及基因工程技术,特别关注条锈菌效应蛋白及其编码基因在植物育种和创新中的应用。我们揭示了小麦条锈菌效应蛋白Pst9653,该蛋白能够抑制植物的免疫反应,为植物育种提供了新的策略。
背景技术
由小麦条锈菌引起的小麦条锈病是一类严重威胁小麦生产的病害。因此,完善小麦条锈病防控措施,保障粮食安全生产成为农业生产中亟待解决的迫切需求。小麦条锈菌在侵染小麦的过程中会形成一种高度分化的特异性侵染结构-吸器,对小麦条锈菌吸器、孢子和芽管等进行转录组测序分析,发现了大量的效应蛋白并且证明吸器对于小麦条锈菌的生长和致病性有必不可少的作用。小麦条锈菌可以利用吸器从寄主中获取自身所需要的营养,比如有研究发现吸器分泌的蔗糖酶可以分解寄主蔗糖为自身糖吸收过程提供己糖以满足自身生长发育需要,并且可以向寄主中分泌毒性因子来影响植物的免疫反应,有研究发现小麦条锈菌分泌的Pst-milR1具有植物miRNA的功能,通过干扰寄主小麦的重要抗病基因来调控寄主的免疫反应。目前种植抗性品种是防控小麦条锈病最为经济、环保和有效的一种方法,但由于大面积种植单一品种,加上小麦条锈菌易变异的特性使得小麦抗病品种“丧失”抗性,造成小麦条锈病大流行,持续威胁着全球小麦生产的安全。因此,阐明小麦条锈菌的变异及其致病机制对于持久防治条锈病策略的制定具有重要意义。设计新型抗病虫育种材料,将极大地减少化学农药的喷施,为发展绿色农业奠定基础。小麦条锈菌会借助其特有的吸器结构向小麦分泌效应蛋白来增强自身侵染和定殖能力,鉴定病原菌重要或关键效应蛋白基因并解析其参与调节寄主的免疫反应机理是热点科学问题,研究小麦条锈菌效应蛋白可以加深本领域技术人员对小麦条锈菌与小麦之间互作的认知,同时可以为本领域技术人员理解小麦条锈菌的变异机制和致病机制奠定基础,这对于开发新的小麦条锈病持续有效的防治策略具有重要的意义。
实现思路