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我室康振生院士团队在小麦CBL-CIPK信号通路介导的抗条锈病机理研究方面取得重要进展

        近日,我室康振生院士科研团队在植物科学Top期刊《Journal of Experimental Botany》(IF=5.354)杂志上发表了题为 “The Calcium Sensor TaCBL4 and its Interacting Protein TaCIPK5 are Required for Wheat Resistance to Stripe Rust Fungus”的研究论文,植物保护学院刘芃博士为第一作者,郭军和康振生教授为共同通讯作者,相关工作得到了国家自然科学基金和国家“973”计划项目的资助。

        类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBL)作为植物特有的Ca2+结合蛋白,通过与一类蛋白激酶(CBLinteracting protein kinase,ClPK)结合,从而在钙信号依赖的生理生化过程中发挥作用。近来研究表明,CBL-CIPK复合体不仅在植物应对非生物胁迫过程中起到关键作用,同时也参与了植物感应生物胁迫过程。然而,CBL-CIPK复合体在小麦抗病过程中的功能知之甚少。基于此,该研究在条锈菌诱导的小麦叶片中克隆获得一个TaCBL-TaCIPK复合体(TaCBL4-TaCIPK5),并对其在小麦和条锈菌( Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)互作中的作用进行了解析。研究表明, Pst 侵染小麦后, TaCBL4 和 TaCIPK5 的相对表达量均显著提高;证实了TaCBL4与TaCIPK5在体内和体外存在互作(图1);分别沉默 TaCBL4 或 TaCIPK5 及共沉默 TaCBL4 /TaCIPK5后,小麦对条锈菌的抗性显著降低,并且共沉默的植物抗病表型与单沉默的植物表型一致(图2),沉默植株中活性氧(ROS)的积累同时发生显著改变。综上表明,小麦TaCBL4-TaCIPK5复合体以ROS依赖的方式正调控小麦对条锈菌的抗性。

图1. 小麦TaCBL4与TaCIPK5的互作验证

        该研究首次揭示了小麦TaCBL-TaCIPK复合体在小麦与条锈菌互作中的功能,并为理解CBL-CIPK在植物抗病中的功能及抗病遗传改良提供了新见解和新思路。

图2. 瞬时沉默 TaCBL4 或 TaCIPK5 及共沉默 TaCBL4 /TaCIPK5后,小麦对条锈菌的抗性显著降低