植物病毒病是一类严重危害农作物生产的重要病害，尽管双子叶植物中已报道了多例NLR类抗病毒R基因，但是单子叶植物中NLR类抗病毒R基因未见报道。大麦条纹花叶病毒 (Barley stripe mosaic virus, BSMV) 可以在大麦和小麦等重要经济作物上引起条纹花叶病，造成严重的产量损失，因此发掘和克隆抗BSMV基因对于麦类作物病毒抗性的遗传改良及解析寄主与病毒互作机制有重要意义。近年来关于BSMV的研究主要集中在BSMV侵染过程，关于寄主对该病毒的抗性基础研究不清楚，仅在大麦中报道和定位了一些隐性抗病毒基因。短柄草(Brachypodium)是一种温带禾草，作为禾本科模式植物，具有基因组小、株型小、自花授粉、一年生、生命周期短、有二倍体和多倍体，并且对生长环境要求低等特点，可作为麦类作物和多种牧草重要性状功能基因克隆的理想材料。
近日，New Phytologist在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室刘志勇研究组与中国农业大学张永亮和李大伟教授团队、美国加州大学伯克利分校Andrew Jackson教授和USDA-ARS西部研究中心的Yong Gu博士课题组等合作完成的题为“The CC-NB-LRR protein BSR1 from Brachypodium confers resistance to Barley stripe mosaic virus in gramineous plants by recognizing TGB1 movement protein”的研究论文。该研究以禾本科模式植物短柄草为研究对象，通过图位克隆的方法克隆了第一个抗大麦条纹花叶病毒基因BSR1，该基因编码典型的CC-NBS-LRR抗病蛋白，利用农杆菌转化或基因枪轰击的方法在感病的短柄草、大麦和小麦中验证了其抗病毒功能，并对109份不同倍性短柄草中BSR1的等位变异进行了分析。利用BiFC和Co-IP等实验验证了BSR1识别BSMV效应因子TGB1，并利用本生烟瞬时表达系统对影响BSR1与TGB1识别的关键结构域和氨基酸位点进行了验证。BSR1是首个在单子叶植物中克隆的编码典型NLR蛋白的抗病毒基因，BSR1基因的分离表明，短柄草是一种理想的麦类作物优异基因发掘和功能研究模式植物，也是禾本科作物潜在R基因的来源，可用于作物改良，同时为理解病毒-宿主基因的协同进化和抗性开辟了新的途径，有助于了解R基因介导的禾本科作物抗病毒病机制。该论文于2022年9月4日在线发表在New Phytologist杂志(DOI:10.1111/nph.18457)。中科院遗传发育所刘志勇组助理研究员吴秋红博士、中国农业科学院助理研究员崔钰博士、浙江农林大学靳雪娇博士、中国农业科学院棉花研究所王国鑫博士和中国农业大学已毕业的闫丽洁博士为该论文的共同第一作者；刘志勇研究员、中国农业大学张永亮教授和加利福尼亚大学伯克利分校的Andrew O. Jackson教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。
图：短柄草抗大麦条纹花叶病毒基因BSR1的图位克隆及功能验证
