小麦茎锈病是一种严重危害小麦产量的病害，对小麦种植业具有重要影响。过去的研究已经发现了多个与小麦茎锈病抗性相关的基因，其中包括SR9基因。然而SR9基因具有多个等位基因，且它们对不同的茎锈病菌株表现出不同的抗性。因此了解SR9基因的特异性变化对于深入理解小麦茎锈病抗性机制以及育种抗病品种具有重要意义。本研究通过对SR9基因进行突变分析，发现单个氨基酸的改变可以显著影响SR9基因的特异性，从而为进一步研究小麦茎锈病抗性提供了重要线索。

为了解决SR9基因特异性的问题，研究团队采用了多种方法。首先对SR9基因进行了全面的序列分析，并发现了其中一个氨基酸的变异可能与特异性抗性相关。然后利用蛋白质结构预测工具进行了蛋白质结构预测和分析，以进一步验证这个假设。研究团队还生成了不同SR9基因变体的构建，并在烟草和苜蓿叶片中进行了瞬时表达分析。他们观察和比较了不同基因变体在植物中引起的细胞死亡反应，以评估它们对茎锈病菌株的抗性。最后对SR9基因的功能进行了进一步的分析，并确定了其在小麦抗性机制中的作用。另外本文还研究了SR9基因与其他茎锈病抗性基因的相互作用，并探讨了其在小麦抗性育种中的潜在应用。通过这些实验和分析，研究团队成功地解决了SR9基因特异性的问题，并对其在小麦抗性机制中的作用进行了深入的了解。这项研究为茎锈病抗性育种提供了重要的理论基础，并为进一步研究和应用SR9基因提供了指导。

这项研究的创新性在于发现了单个氨基酸的改变可以导致小麦茎锈病抗性位点的特异性变化，这为进一步研究小麦抗病基因的功能和进化提供了新的视角。但本研究仍存在一些不足之处，包括样本数量有限、实验条件的局限性以及对其他相关基因的影响未进行全面分析等。后续可能的研究方向包括进一步探究其他氨基酸变异对小麦抗病基因特异性的影响、研究不同基因座之间的相互作用以及探索如何利用这些发现来改良小麦的抗病性。

本研究揭示了小麦抗病基因的特异性调控机制，为进一步研究和利用小麦抗病基因提供了新的思路。在实践上，这项研究有助于培育更具抗病性的小麦品种，提高农作物的产量和质量，从而对粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。

图 1 (a) SR9基因座的预测蛋白质组成。a来自突变株系的编码SR9 B、SR9E_H1、SR9E_H2、SR9 G和SR9 H的蛋白质的SR9基因座中的突变位置以红色显示，预测的氨基酸取代由错义突变或提前终止密码子引起，如上所示。N末端结构域、NB结构域和LRR基序分别用黄色、青色和紫色阴影化。5个SR9等位基因之间的蛋白质序列保守性显示在下图中，表明最多态的区域是LRR结构域的C-末端区域。

图 1 (b) 来自AlphaFold2全长蛋白预测的SR9H的LRR区域的结构突出了第26个LRR单元中的两个多态性aa位点。插图区域显示了SR9H、SR9B和SR9G的该区域的特写。这两个多态性残基以条状显示，并在预测的表面暴露的马蹄形β链中以青色突出显示。

图 2(a) 小麦2B染色体SR9位点泛基因组的NLR单倍型分析a使用不同功能性SR9等位基因（黑色箭头）的基因组序列和测序小麦基因组中最接近的同源物进行系统发生分组。带有功能性等位基因的加入已被强调。B小麦品系的SR9同源基因组区域内的预测NLR的示意图。根据NLR Annotator输出，NLR由彩色箭头表示为完整NLR（绿色）、完整假基因（黄色）或部分NLR（红色）。最近的SR9同源物的位置（连接红色虚线的垂直红色箭头）总是簇的第一个NLR。编号I至V突出了在NLR簇（b）中具有保守结构的系统发育亚组（a）。

图 3 Sr9 h和Sr9e_h2.a Sr9 h候选物的转基因互补在转移到易感六倍体小麦品系Fielder中时赋予抗性。响应于Pgt小种TTKSK（上图）的Gabo 56（Sr9 h）、Fielder和来自T1家族第7号Sr9 h转化体的8株植物的幼苗感染类型，以及评估的Sr9 h-KASP标记（由绿色标记指示）和箱须图（下图）中以mm 2计的平均脓疱大小（由每个框中的黑色圆圈灰点指示）。黑色中心线表示中值，而方框包含数据集的第25到第75位。胡须标志着第5和第95次摔跤。B在7个独立的T1转基因家族中对Pgt小种34 MKGQM（分离株20 IAL 06）的反应。图中的每5株植物代表来自三个转基因家族T1-KN 410、T1-KN 422、T1-KN 470的约20株植物，接种并在生长室中在25 ℃白天/22 ℃夜晚下生长，沿着评估的标记物（“+”表示存在，“-”表示不存在，“R”表示抗性，“S”表示易感）。

文献来源：Zhang,J. , Nirmala,J. , Chen,S. , Jost,M. , Steuernagel,B. , Karafiatova,M. , Hewitt,T. , Li,H. , Edae,E. ,& Sharma , K.(2023).Single amino acid change alters specificity of the multi-allelic wheat stem rust resistance locus SR9.Nature Communications,14(1),.https://doi.org/10.1038/s41467-023-42747-9