Учёные раскрыли новый иммунный механизм тандемных киназ пшеницы

Исследователи обнаружили новый иммунный механизм, с помощью которого тандемные киназы борются с патогенами: атипичный NLR-белок WTN1 (Wheat Tandem NBD 1) взаимодействует с тандемной киназой WTK3 для распознавания эффекторов патогена и запуска иммунного ответа, обеспечивая устойчивость пшеницы к нескольким грибковым заболеваниям.

Работа команды по иммунитету растений под руководством профессора Лю Чжиюна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук опубликована в журнале Science.

Тандемные киназные белки (TKP) — недавно открытый класс белков устойчивости к болезням у пшеницы и ячменя. Они характеризуются двумя или более тандемно расположенными киназными доменами и обеспечивают устойчивость к ряду грибковых патогенов, включая стеблевую, листовую и жёлтую ржавчину, мучнистую росу, пшеничный бласт и головню.

Ранее группа Лю успешно клонировала гены устойчивости к мучнистой росе широкого спектра Pm24 (WTK3) и Pm36 (WTK7-TM), которые кодируют новые тандемные киназы.

Ключевые открытия:

  • Скрининг EMS-индуцированных мутантов гена Pm24 (WTK3) выявил ключевой компонент пути устойчивости — атипичный NLR-белок WTN1.
  • Генетический анализ показал, что WTN1 необходим для иммунитета, опосредованного WTK3. Пара WTK3-WTN1 активирует иммунные реакции по модели «сенсор-исполнитель».
  • WTK3 не только обеспечивает устойчивость к мучнистой росе, но и распознаёт эффектор пшеничного бласта PWT4, запуская иммунный ответ.

Механизм действия:

  • WTK3 содержит два функциональных модуля:
    1. Первый модуль (псевдокиназный фрагмент PKF и первый киназный домен Kinase I) распознаёт эффекторы патогена.
    2. Второй киназный домен (Kinase II) взаимодействует с NLR-белком WTN1.
  • При обнаружении патогена комплекс WTK3-WTN1 активируется и формирует ионный канал, облегчающий приток ионов кальция (Ca²⁺), что вызывает гиперчувствительный ответ и программируемую гибель клеток.

Практическое значение:

  • Ген Pm24 (WTK3) является уникальным генетическим ресурсом из китайских местных сортов пшеницы.
  • Учёные уже внедрили Pm24 в несколько высокоурожайных сортов пшеницы с помощью возвратных скрещиваний и маркер-опосредованной селекции. Новые устойчивые линии свободно распространяются среди селекционных учреждений.
  • Эти результаты помогут решить проблему нехватки генов устойчивости к мучнистой росе широкого спектра в Китае, создать потенциальный генетический барьер против пшеничного бласта и обеспечить поддержку для устойчивого развития сельского хозяйства.
2025-03-31