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西北农林科技大学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新进展

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(CBL interacting protein kinase,ClPK)结合,从而在依赖于钙信号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。


近日,西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室康振生院士科研团队在 Journal of Experimental Botany 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,报道了小麦CBL-CIPK信号通路介导抗条锈病机理研究方面的最新进展,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。植物保护学院刘芃博士为第一作者,郭军康振生教授为共同通讯作者。


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

来源:西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室

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