PBJ|河南农大/中科院遗传发育所王道文团队在LRK10类受体样蛋白激酶基因TtdLRK10L-1调...

LRK10类受体样蛋白激酶（LRK10L-RLK）调控植物生长发育与胁迫响应等多个过程。自1997年Feuillet等首次报导LRK10L-RLK基因（LRK10）十年后，Zhou Huanbin等才从小麦品种Suwon 11中鉴定了三个LRK10L-RLK基因（TaRLK-R1, TaRLK-R2和TaRLK-R3）并发现其参与小麦条锈病抗性反应，此后鲜有关于LRK10L-RLK基因研究的深入报导。但越来越多的全基因组生物信息学分析表明LRK10L-RLK基因以多拷贝方式普遍存在于高等植物中, 暗示这类基因有可能在植物生长发育与胁迫响应等方面发挥重要作用。

2020年11月22日，国际著名植物生物学与生物技术期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了王道文团队题为“Efficient expression and function of a receptor-like kinase in wheat powdery mildew defense require an intron located MYB binding site”的研究论文。

作者从硬粒小麦（Triticum turgidum L. ssp. durum）品种Stewart中克隆了LRK10L-RLK基因TtdLRK10L-1。分析发现在TtdLRK10L-1的内含子（intron）中含有大量与转录因子结合（transcription factor binding）、非生物胁迫（abiotic stress）、组织特异性表达（tissue-specific expression）和植物激素诱导（phytohormone induction）相关的顺式作用元件，其中intron I携带了特异的、预测的MYB转录因子结合位点（MYB transcription factor binding site, MYB-BS）和W-box转录因子结合元件（W-box transcription factor binding element）引起了研究人员的关注。为阐明intron I及其特有的MYB-BS与W-box原件对TtdLRK10L-1基因表达及功能的影响，作者利用基因自身启动子及其cDNA和基因组DNA（gDNA）编码框，分别构建了TtdLRK10L-1cDNA-GFP和TtdLRK10L-1 gDNA-GFP 转基因系。接种小麦白粉菌（Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt）后，发现cDNA和 gDNA转基因系均表现白粉病抗性增强，但三个gDNA转基因系（GL-1、GL-1和GL-3）对白粉病抗性的增强幅度均显著高于三个cDNA转基因系（CL-1、CL-2和CL-3）。与之对应的是，在gDNA转基因系中TtdLRK10L-1-GFP的表达量及其蛋白（TtdLRK10L-1:GFP）积累量均高于cDNA转基因系，而且TtdLRK10L-1基因介导的Bgt抗性增强伴随着活性氧水平的明显升高。通过对MYB-BS与W-box原件的突变试验和单细胞功能分析，发现intron I中的MYB-BS元件对TtdLRK10L-1的表达与功能具有显著的正向作用。此外还发现MYB-BS元件对超级启动子（Superpromoter, SP）的活性也具有促进作用。

综上所述，本研究首次揭示了TtdLRK10L-1 参与小麦白粉病抗性的调控，同时证明intron I中的MYB-BS元件对TtdLRK10L-1的表达和功能具有重要作用。研究结果增加了人们对LRK10L-RLK基因的认识，并为进一步解析和改良小麦白粉病抗性提供了新线索。

本研究得到了科技部重大研发专项项目（2016YFD0101004和2017YFD0100600）的资助。河南农业大学博士后夏腾飞和王道文组已毕业博士生杨艳萍为论文共同第一作者，王道文研究员、张坤普副研究员和李广伟博士为论文共同通讯作者。中国农业科学院作物科学研究所夏兰琴研究员以及北京大学生命科学学院钱伟强教授也参与了本项研究。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13512