Onderzoekers van het Instituut voor Genetica en Ontwikkelingsbiologie (IGDB) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) identificeerden het eerste eenzaadlobbige virale resistentiegen van planten dat codeert voor een nucleotide-bindend, leucine-rijk herhaalde immuunreceptor (NLR) eiwit van een wild gras Brachypodium om de resistentie van graangewassen (tarwe en gerst) tegen het gerststreepmozaïekvirus (BSMV) te verbeteren. De resultaten zijn gepubliceerd in Nieuwe fytoloog .

Virale ziekten vormen een ernstige bedreiging voor de gewasproductiviteit. Hoewel een aantal NLR-eiwitten die resistentie verlenen tegen specifieke virussen zijn geïdentificeerd in tweezaadlobbige planten, is het NLR-eiwit dat betrokken is bij virale resistentie nooit gevonden in eenzaadlobbige planten, waaronder de belangrijkste graangewassen tarwe, rijst, maïs, gerst, haver, enz. BSMV is een positief-strengig tripartiet RNA-virus dat gerst (Hordeum vulgare L.), tarwe (Triticum aestivum L.) en haver (Avena sativa L.) infecteert, waar het ernstige opbrengstverliezen veroorzaakt.

In de afgelopen twee decennia is er grote vooruitgang geboekt in het begrijpen van infectieprocessen van BSMV, maar studies naar de onverenigbare interacties tijdens gras-virusinteracties blijven achter. Daarom zou identificatie en winning van nieuwe BSMV-resistentiegenen een basis vormen voor het voorkomen van ziekten veroorzaakt door BSMV.

Brachypodium distachyon, een lid van de Poaceae-subfamilie Pooideae, is naar voren gekomen als een modelsoort voor de studie van graangewassen in het koude seizoen (gerst, tarwe, haver en rogge). Deze kleine plant is gemakkelijk te kweken, zelfvruchtbaar, heeft een klein genoom, een korte levenscyclus en een grote hoeveelheid genetische variatie.

In deze studie hebben de onderzoekers het eerste BSMV-resistentiegen gerststreepresistentie 1 (BSR1) gekloond dat codeert voor een typisch CC-NBS-LRR (NLR) -eiwit van B. distachyon inteeltlijn Bd3-1 met behulp van op kaarten gebaseerde klonering. Ze ontdekten dat het BSR1-gen van Brachypodium in het wild kan worden gebruikt om de BSMV-resistentie in tarwe en gerst te verbeteren.

Sequentievariatie-analyse onthulde dat BSR1 alleen aanwezig was in enkele B. distachyon-aanwinsten verzameld uit Turkije-Irak en B. hybridum-aanwinsten verzameld uit Israël. Het vatbare gen bsr1 is best interessant met een unieke regio-insertie aan de C-terminal, resulterend in verlies van overgevoelige respons die typisch wordt veroorzaakt door het BSMV-virus Triple Gene Block 1 (TGB1) bewegingseiwit.

Met behulp van biologische testen, confocale microscopie, mutatieanalyses en immunoprecipitatie toonden de onderzoekers overtuigend aan dat de TGB1-aminozuren 390/392 de sleutel zijn tot de interactie met BSR1. In het Brachypodium BSR1-eiwit hebben ze twee aminozuren G196/K197 op het P-lusmotief geïdentificeerd die cruciaal zijn voor de BSR1-TGB1-interactie.

De BSR1-TGB1-interacties komen ook voor in gerst, tarwe en N. benthamiana, wat het belang aantoont van het gebruik van modelplant Brachypodium om nieuwe genen te vinden voor de verbetering van graangewassen en om het aangeboren immuniteitsmysterie van eenzaadlobbige planten tegen virussen te ontleden. + Verder verkennen

Verlenen van bladroestresistentie in graangewassen