小麦串联激酶激活 NLR 触发免疫反应的机制解析及其育种意义

《SCIENCE》：A wheat tandem kinase activates an NLR to trigger immunity

为探究小麦和大麦中串联激酶（TKs）在抗病中的功能，研究人员开展了关于 SR62< /i > 基因座的研究。发现 < i >SR62< /i > 是双基因模块，编码 Sr62TK和 Sr62NLR，且明确 AvrSr62 激活机制。这有助于培育持久抗病植物。

　　植物的免疫功能在很大程度上依赖于细胞内的核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）蛋白，这类蛋白既可以作为受体，也能充当信号转导分子，助力植物抵抗病害。在小麦和大麦中，还有一类名为串联激酶的基因，同样对抵抗病害有重要作用。本期有两篇论文对串联激酶的作用机制进行了阐释，研究表明小麦串联激酶发挥功能需要 NLR 的参与。Chen 等人发现了一种病原体效应子，能够触发小麦 Sr62 串联激酶发挥作用。他们证实，该效应子会与 Sr62 的活性激酶结构域相互作用，使得假激酶结构域激活相应的 NLR。与此同时，Lu 等人发现另一种串联激酶 WTK3，它激活的 NLR 与 Sr62 激活的相同，并且这种被激活的 NLR 会起到钙离子通道的作用。这些研究共同巩固了 NLR 在应对多种病原体的免疫信号传导中作为核心枢纽的地位，也将为培育抗病小麦的育种工作提供指导。核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）受体在植物免疫中的作用已被深入研究，但在小麦和大麦中赋予抗病能力的一类串联激酶（TKs）的功能尚不清楚。在本研究中，研究人员发现 < i >SR62< /i > 基因座是一个双基因模块，编码 Sr62^TK串联激酶和一种 NLR（Sr62^NLR），并鉴定出了相应的 AvrSr62 效应子。AvrSr62 会与 Sr62^TK的 N 端激酶 1 结合，促使激酶 2 发生位移，进而激活 Sr62^NLR。通过建模和突变分析表明，这一过程是由重叠的结合位点介导的：一是激酶 1 上用于结合 AvrSr62 和激酶 2 的位点，二是激酶 2 上用于结合激酶 1 和 Sr62^NLR的位点。对这种双组分抗性复合体的深入理解，或许能为培育具有持久抗性的植物提供助力。