近日，New Phytologist在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室植物免疫團(tuán)隊、美國蒙大拿州立大學(xué)黃俐教授和澳大利亞CSIRO Evans Lagudah院士三個團(tuán)隊合作發(fā)表的題為“A new mode of NPR1 action via an NB-ARC-NPR1 fusion protein negatively regulates defense response to stem rust pathogen in wheat”的文章，報道揭示了一種新的NPR1作用模式。

NPR1最早被發(fā)現(xiàn)在擬南芥模型植物中正向調(diào)控SA信號通路中病程相關(guān)蛋白（PR）基因的表達(dá)。之所以命名為NPR1是因為沒有該基因的功能則沒有SA信號通路的PR基因的表達(dá)。此外，NPR1在系統(tǒng)獲得抗性（SAR）以及SA和JA兩個信號途徑的轉(zhuǎn)換上都起著重要作用。

作者的研究揭示了NPR1類似蛋白在重要的農(nóng)作物小麥對銹菌防御反應(yīng)中的功能和作用方式。普通小麥?zhǔn)钱愒戳扼w，其染色體組來自三個不同的基因組，分為7個同源群，通過染色體定位和生物信息學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)在普通小麥中有9個NPR1類型的基因。其中6個位于同源群3染色體上（TaG3NPR1），3個位于同源群7染色體上（TaG7NPR1）。9個TaNPR1基因中，4個TaG3NPR1編碼的蛋白與擬南芥的NPR1蛋白相似，其余的TaNPR1基因編碼的蛋白除了帶有標(biāo)志性的NPR1保守結(jié)構(gòu)域外，還在蛋白的C-端融合了其它功能域，比如同源群3上含有Kinase激酶功能域和同源群7上含有NB-ARC功能結(jié)構(gòu)域。

綜合反向遺傳學(xué)、表型分析和基因表達(dá)定量分析的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)TaG3NPR1擔(dān)負(fù)著與擬南芥NPR1相似的功能-調(diào)控SA信號通路中PR基因的表達(dá)。同時，也驚喜的發(fā)現(xiàn)7A染色體上的NPR1基因（Ta7ANPR1）有著與已知NPR1不同的作用模式。

Ta7ANPR1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA在小麥處于無生物脅迫狀態(tài)下編碼的蛋白只含有C-端的NB-ARC，并無NPR1功能域。一旦小麥處于生物脅迫狀態(tài)下，Ta7ANPR1同時轉(zhuǎn)錄兩個mRNA，一個編碼NB-ARC，另一個編碼NB-ARC-NPR1。在NB-ARC功能結(jié)構(gòu)域上的某些突變能激活小麥對多種銹菌的防御反應(yīng)和一個非SA通路上的PR基因的表達(dá)。

由于NPR1在植物防御反應(yīng)中的重要作用，NPR1蛋白也成為了一些病原菌的攻擊目標(biāo)。

綜上研究結(jié)果以及Ta7ANPR1在7A染色體上與一個抗病基因同源物CC-NB基因頭對頭相鄰，我們推測在中國春小麥中Ta7ANPR1與其相鄰的CC-NB蛋白一起共同監(jiān)視銹菌中攻擊小麥NPR1蛋白的病原菌。Ta7ANPR1中的NPR1被用作“誘餌”和調(diào)控非SA通路的防御反應(yīng)。

西北農(nóng)林科技大學(xué)生命學(xué)院的王曉靜副教授和蒙大拿州立大學(xué)黃俐教授團(tuán)隊的張洪濤博士和Bernard Nyamesorto博士為該論文的共同第一作者，蒙大拿州立大學(xué)黃俐教授、澳大利亞CSIRO的Evans Lagudah院士和西北農(nóng)林科技大學(xué)王曉靜副教授為該論文的共同通訊作者。該項研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金的資助。