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近日，New Phytologist在線發表題為“A Leucine Rich Repeat Receptor Kinase Gene Confers Quantitative Susceptibility to Maize Southern Leaf Blight”的論文，首次揭示一個編碼LRR-RK (leucine-rich repeat receptor kinase)的基因ChSK1（Cochliobolus heterostrophus Susceptibility Kinase 1）是玉米小斑病的感病基因，該基因突變或敲除可顯著提高小斑病田間抗性。西北農林科技大學農學院西北旱區玉米生物學與抗逆遺傳育種團隊楊琴和北卡州立大學Peter Balint-Kurti教授為論文通訊作者，西農大農學院博士研究生陳川為論文第一作者。

玉米小斑病是威脅玉米生產的重要葉部病害之一，在全世界玉米產區普遍發生。解析抗病性遺傳機制、選育抗病品種是實現病害綠色防控和保障糧食安全的有效策略。植物隱性抗病基因，也稱為顯性感病基因，感病基因失活被認為是獲得持久和廣譜抗性作物的有效途徑。近年來，利用感病基因進行植物抗病育種研究的報道逐漸增多，但到目前為止，玉米小斑病的感病基因還未見報道。

玉米對小斑病的抗性是由多基因控制的復雜數量性狀。前期研究發現，位于第3號染色體bin3.04的QTL- qSLB3.04 是一個玉米小斑病的隱性抗病位點。該研究利用圖位克隆、候選基因關聯分析、表達分析等發現ChSK1是qSLB3.04位點的感病基因，其編碼一個LRR-RK蛋白。抗病親本Mo17和NC292在ChSK1的第一個外顯子上存在一個2344-bp的Harbinger-like轉座子插入，導致基因失活（圖1）。玉米NAM群體ChSK1等位基因分析發現，抗病材料中存在更多的變異類型，但不包含轉座子插入，暗示不同抗病等位基因可能存在獨立的進化模式。

圖1 ：ChSK1在抗、感材料中的序列變異

玉米突變體、CRISPR/Cas9基因編輯材料分析表明，ChSK1突變或敲除可以顯著增強玉米對小斑病的抗性。活性氧檢測及轉錄組分析發現，ChSK1可能通過抑制基礎免疫反應增加植物感病性（圖2）。綜上所述，該研究表明ChSK1是玉米小斑病的感病基因，可能通過抑制基礎免疫來增強寄主的感病程度。這項研究揭示了LRR-RK基因可引起植物感病，增加了研究人員對植物感病的理解，也為培育玉米小斑病持久抗病性品種提供了新的思路。

圖2：ChSK1參與調節過氧化氫的產生和影響防御應答信號通路

該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目支持。