por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
Investigadores del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China (CAS) identificaron el primer gen de resistencia viral de plantas monocotiledóneas que codifica una proteína de receptor inmunitario repetido (NLR) rica en leucina que se une a nucleótidos de una hierba silvestre Brachypodium para mejorar la resistencia de los cultivos de cereales (trigo y cebada) al virus del mosaico estriado de la cebada (BSMV). Los resultados fueron publicados en New Phytologist .
Las enfermedades virales amenazan seriamente la productividad de los cultivos. Aunque se han identificado varias proteínas NLR que confieren resistencia a virus específicos en plantas dicotiledóneas, nunca se ha encontrado proteína NLR involucrada en la resistencia viral en plantas monocotiledóneas, incluidos los cultivos de cereales más importantes trigo, arroz, maíz, cebada , avena, etc. El BSMV es un virus de ARN tripartito de cadena positiva que infecta la cebada (Hordeum vulgare L.), el trigo (Triticum aestivum L.) y la avena (Avena sativa L.), donde provoca graves pérdidas de rendimiento.
Durante las últimas dos décadas, se ha logrado un gran progreso hacia la comprensión de los procesos de infección de BSMV, sin embargo, los estudios de las interacciones incompatibles durante las interacciones hierba-virus están rezagados. Por lo tanto, la identificación y extracción de nuevos genes de resistencia al BSMV proporcionaría una base para prevenir enfermedades causadas por el BSMV.
Brachypodium distachyon, miembro de la subfamilia Pooideae de Poaceae, se ha convertido en una especie modelo para el estudio de cultivos de cereales de estación fría (cebada, trigo, avena y centeno). Esta pequeña planta es fácil de cultivar, autofértil, tiene un genoma pequeño, un ciclo de vida corto y una gran cantidad de variación genética.
En este estudio, los investigadores clonaron el primer gen de resistencia al BSMV resistencia a la raya de cebada 1 (BSR1) que codifica una proteína típica CC-NBS-LRR (NLR) de la línea endogámica Bd3-1 de B. distachyon mediante clonación basada en mapas. Descubrieron que el gen BSR1 de la hierba silvestre Brachypodium puede usarse para mejorar la resistencia al BSMV en trigo y cebada.
El análisis de variación de secuencia reveló que BSR1 solo estaba presente en unas pocas accesiones de B. distachyon recolectadas en Turquía-Irak y en las accesiones de B. hybridum recolectadas en Israel. El gen susceptible bsr1 es bastante interesante con una inserción de región única en el extremo C-terminal, lo que resulta en la pérdida de la respuesta hipersensible típicamente inducida por la proteína de movimiento Triple Gene Block 1 (TGB1) del virus BSMV.
Usando ensayos biológicos, microscopía confocal , análisis mutacional e inmunoprecipitación, los investigadores demostraron de manera convincente que los aminoácidos 390/392 de TGB1 son clave para la interacción con BSR1. En la proteína Brachypodium BSR1, han identificado dos aminoácidos G196/K197 en el motivo P-loop que son cruciales para la interacción BSR1-TGB1.
Las interacciones BSR1-TGB1 también ocurren en cebada, trigo y N. benthamiana, lo que demuestra la importancia de usar la planta modelo Brachypodium para encontrar nuevos genes para mejorar los cultivos de cereales y analizar el misterio de la inmunidad innata de las plantas monocotiledóneas contra los virus.
Más información: Qiuhong Wu et al, La proteína CC‐NB‐LRR BSR1 de Brachypodium confiere resistencia al virus del mosaico estriado de la cebada en plantas gramíneas mediante el reconocimiento de la proteína de movimiento TGB1,
New Phytologist (2022). DOI: 10.1111/nph.18457
