Nature Genetics | 重磅！中科院微生物所/深圳农业基因组研究所在马铃薯晚疫病抗性基因方面取得重要进展！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者Jonathan Jones

马铃薯（Solanum tuberosum）是全球消费量最大的非粮食作物之一。然而，病虫害使全球马铃薯减产约 17%。由卵菌病原体致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的马铃薯晚疫病在 19 世纪 40 年代引发了爱尔兰饥荒，至今仍是对全球马铃薯生产危害最大的病害。

植物免疫取决于细胞表面模式识别受体（PRRs）和细胞内免疫受体对病原体的识别。从马铃薯野生近缘种中克隆了许多抗致病疫霉的 R 基因（Rpi 基因），如来自 Solanum demissum、Solanum bulbocastanum 和 Solanum venturii 的 R2、R3a、R8、Rpi-blb1、Rpi-blb2 和 Rpi-vnt1。然而，大多数克隆的 Rpi 基因都被快速进化的病原体攻克了。

致病疫霉效应蛋白带有信号肽和RXLR-EER模体（其中X代表任何氨基酸）。在致病疫霉的参考基因组（菌株 T30-4）中，预测出了 563 个 RXLR 效应蛋白，从而可以在各种植物中筛选识别这些效应蛋白（"效应蛋白组学"）。马铃薯、番茄、茄子和辣椒的参考基因组序列已经确定。异源二倍体和四倍体马铃薯的染色体级基因组组装也已完成。包括马铃薯在内的作物植物的泛基因组研究也已出现，揭示了这些物种的广泛遗传变异。目前已开发出序列捕获方法来对植物 NLR（RenSeq）和 PRR（RLP/KSeq）基因序列进行测序，从而降低了基因组的复杂性和测序成本。这些方法带来了许多重要应用，如 AgRenSeq 和拟南芥泛NLR组的定义。

2023年8月28日，国际权威学术期刊Nature Genetics发表了题为Solanum americanum genome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors的研究论文。中国科学院微生物研究所林啸、深圳农业基因组研究所黄三文、英国塞恩斯伯里实验室Jonathan Jones、韩国浦项科技大学Kee Hoon Sohn为论文的共同通讯作者。

二倍体 Solanum americanum是马铃薯和番茄（Solanum lycopersicon）的亲缘植物，分布于全球各地，大多数品种具有很强的抗晚疫病能力。此前，科研人员从几种抗性 S. americanum 株系中克隆了 Rpi-amr1 和 Rpi-amr3 及其同源效应蛋白 AVRamr1 和 AVRamr3。

在这篇文章中，科研人员生成了四个 S. americanum 株系的高质量参考基因组，对 52 个株系进行了重新测序，并定义了 S. americanum 免疫受体基因的泛NLR组。科研人员进一步筛选了 52 个 S. americanum 株系中 315 个致病疫霉 RXLR 效应蛋白的识别变异。利用这些基因组和表型数据，科研人员克隆了三个 NLR 编码基因 Rpi-amr4、R02860 和 R04373，它们能识别同源的 P. infestans RXLR 效应蛋白 PITG_22825（AVRamr4）、PITG_02860 和 PITG_04373。这些基因组资源和方法将有助于设计出具有持久抗晚疫病能力的马铃薯，并可应用于其他作物的病害。

本文转载自Ad植物微生物

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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