Plant Communications[2026 IF13.7]河南农业大学研究团队克隆高粱抗高粱蚜新基因并揭示抗虫新机制

该研究首次从高粱品种河农16中定位并克隆了抗高粱蚜基因RMES1A和RMES1B，揭示了其抗虫分子机制，具有重要的育种应用价值。该研究通过图位克隆将高粱抗高粱蚜位点RMES1定位在高粱第6号染色体25 kb的区段，经突变体筛选和基因编辑验证后成功克隆了高粱抗高粱蚜基因RMES1A和RMES1B，并通过分析166份高粱种质资源中RMES1A和RMES1B的自然变异，证明了RMES1A和RMES1B对高粱抗高粱蚜是必需的，缺一不可（图1）。

AlphaFold3预测显示RMES1A和RMES1B蛋白模型均具有四个区域，与典型CC-NLR/TIR-NLR 抗性蛋白相比，RMES1A和RMES1B蛋白的N端没有CC/TIR结构域，而是类似于核苷酸结合域NBD和螺旋结构域HD1，C端形成了两个可能的LRR结构域（LRR1和LRR2）。通过对植物中NLRs进行系统发育分析，发现RMES1A、RMES1B及其同源物，形成了一个与CCG10/GA-NLR分支相关的独立类群（图2）。

为进一步明确RMES1A和RMES1B调控高粱抗蚜的分子机制，研究团队通过筛选高粱蚜酵母文库，验证高粱蚜蛋白MsEF1与RMES1A和RMES1B相互作用。同时证实了MsEF1蛋白在高粱蚜取食过程中被高粱蚜分泌进入到高粱组织中。分子生物学和细胞生物学实验证明在高粱细胞中，MsEF1与RMES1A和RMES1B形成蛋白复合物，RMES1A和RMES1B能够改变MsEF1的核质分布，促进MsEF1在植物胞泌复合体上的定位，同时MsEF1也加强了RMES1A和RMES1B在胞泌复合体上的相互作用（图3）。

为了探究MsEF1在RMES1A/RMES1B介导的抗性中的作用，研究团队使用RNAi干扰技术沉默了MsEF1基因在高粱蚜中的表达，发现MsEF1基因沉默的高粱蚜在抗性高粱品种HN16上表现出较高的取食和繁殖力，但诱导高粱产生H2O2的能力显著降低（图4）。

本研究揭示了两个非典型的高粱抗高粱蚜蛋白RMES1A和RMES1B通过与高粱蚜蛋白MsEF1在高粱胞泌复合体上相互作用，形成功能性蛋白复合体，上调植物活性氧爆发和胼胝质沉积等关键防御过程，从而共同赋予高粱抗虫性（图5）。

该研究拓宽了对植物NLRs功能和机制的认识，也为开发抗虫新品种提供了有益信息和基因资源。值得指出的是RMES1A和RMES1B的同源蛋白广泛存在于水稻、小麦、大麦和玉米等作物中，其在水稻中的同源蛋白BPH6和BPH30可介导对褐飞虱的抗性，涉及的分子机制已得到深入研究，未来需要进一步探讨这类新的抗性蛋白是否在其它作物中也参与害虫抗性的调控。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101991

文章中非变性电泳Marker使用RTD6137。