Des chercheurs de l'Institut de génétique et de biologie du développement (IGDB) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont identifié le premier gène de résistance virale d'une plante monocotylédone codant pour une protéine de récepteur immunitaire répété (NLR) riche en leucine et se liant aux nucléotides à partir d'une herbe sauvage Brachypodium pour améliorer la résistance des cultures céréalières (blé et orge) au Barley stripe mosaic virus (BSMV). Les résultats ont été publiés dans New Phytologist .

Les maladies virales menacent sérieusement la productivité des cultures. Bien qu'un certain nombre de protéines NLR conférant une résistance à des virus spécifiques aient été identifiées dans les plantes dicotylédones, la protéine NLR impliquée dans la résistance virale n'a jamais été trouvée dans les plantes monocotylédones, y compris les cultures céréalières les plus importantes, le blé, le riz, le maïs, l'orge, l'avoine, etc. Le BSMV est un virus à ARN tripartite à brin positif qui infecte l'orge (Hordeum vulgare L.), le blé (Triticum aestivum L.) et l'avoine (Avena sativa L.), où il provoque de graves pertes de rendement.

Au cours des deux dernières décennies, des progrès majeurs ont été réalisés dans la compréhension des processus d'infection du BSMV, cependant, les études des interactions incompatibles lors des interactions graminées-virus sont à la traîne. Par conséquent, l'identification et l'extraction de nouveaux gènes de résistance au BSMV fourniraient une base pour prévenir les maladies causées par le BSMV.

Brachypodium distachyon, membre de la sous-famille Poaceae Pooideae, est apparu comme une espèce modèle pour l'étude des cultures céréalières de saison fraîche (orge, blé, avoine et seigle). Cette petite plante est facile à cultiver, autofertile, elle a un petit génome, un cycle de vie court et une grande quantité de variation génétique.

Dans cette étude, les chercheurs ont cloné le premier gène de résistance BSMV résistance à la bande d'orge 1 (BSR1) qui code pour une protéine CC-NBS-LRR (NLR) typique de la lignée consanguine B. distachyon Bd3-1 en utilisant le clonage basé sur la carte. Ils ont découvert que le gène BSR1 de l'herbe sauvage Brachypodium peut être utilisé pour améliorer la résistance au BSMV du blé et de l'orge.

L'analyse de variation de séquence a révélé que BSR1 n'était présent que dans quelques accessions de B. distachyon collectées en Turquie-Irak et dans des accessions de B. hybridum collectées en Israël. Le gène sensible bsr1 est assez intéressant avec une insertion de région unique au niveau C-terminal, entraînant une perte de réponse hypersensible typiquement induite par la protéine de mouvement Triple Gene Block 1 (TGB1) du virus BSMV.

À l'aide d'essais biologiques, de microscopie confocale, d'analyses mutationnelles et d'immunoprécipitation, les chercheurs ont montré de manière convaincante que les acides aminés TGB1 390/392 sont essentiels à l'interaction avec BSR1. Dans la protéine Brachypodium BSR1, ils ont identifié deux acides aminés G196/K197 au niveau du motif de la boucle P étant cruciaux pour l'interaction BSR1-TGB1.

Les interactions BSR1-TGB1 se produisent également dans l'orge, le blé et N. benthamiana, montrant l'importance d'utiliser la plante modèle Brachypodium pour trouver de nouveaux gènes pour l'amélioration des cultures céréalières et pour disséquer le mystère de l'immunité innée des plantes monocotylédones contre les virus. + Explorer plus loin

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