2023年8月28日,，基因組所黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室（The Sainsbury Laboratory）和韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)等多家單位在國際著名期刊《自然遺傳學(xué)（Nature Genetics）》上在線發(fā)表了題為“Solanum americanum genome-assisted discovery of new immune receptors that detect potato late blight effectors”的研究論文,。該研究組裝了4份馬鈴薯近源物種光果龍葵（Solanum americanum）的高質(zhì)量參考基因組,，構(gòu)建了315個(gè)晚疫病效應(yīng)子與52份光果龍葵種質(zhì)的ETI互作圖譜,，結(jié)合抗病基因富集測序和全基因組關(guān)聯(lián)分析等方法,，克隆了多個(gè)晚疫病效應(yīng)子受體,，為馬鈴薯抗晚疫病品種的選育提供了重要基因參考，也為其它病原菌抗病基因的克隆提供了方法參考,。

馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物,，然而每年由病蟲害造成的全球馬鈴薯減產(chǎn)高達(dá)17%。19世紀(jì)40年代,，由致病疫霉（Phytophthora infestans）引發(fā)的馬鈴薯晚疫病造成了“愛爾蘭大饑荒”,，導(dǎo)致數(shù)百萬人死亡。時(shí)至今日,，晚疫病依舊是馬鈴薯生產(chǎn)的重要威脅,。

光果龍葵是馬鈴薯和番茄的近源物種，在自然條件下具有對晚疫病的優(yōu)良抗性,。研究人員根據(jù)52份光果龍葵種質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室條件下對晚疫病抗性的差異,，篩選出4份代表性種質(zhì)進(jìn)行了全基因組從頭組裝和注釋，發(fā)現(xiàn)其與馬鈴薯在1410萬年前發(fā)生分化,，并存在顯著的染色體重排現(xiàn)象,。此外，光果龍葵基因組之間存在大量結(jié)構(gòu)變異,。在此基礎(chǔ)上,，研究人員對另外16份光果龍葵種質(zhì)進(jìn)行了抗病基因富集測序（SMRT RenSeq），并構(gòu)建了光果龍葵的泛抗病基因組,，為揭示抗病基因的演化和功能提供了重要的基因參考,。

圖1 光果龍葵基因組的遺傳演化

為了全面了解光果龍葵對馬鈴薯晚疫病的抗性，研究人員對52份光果龍葵種質(zhì)進(jìn)行了重測序,，并構(gòu)建了光果龍葵種質(zhì)與315個(gè)晚疫病效應(yīng)子的ETI互作圖譜,，全面展示了病原菌與植物的免疫互作關(guān)系。通過全基因組關(guān)聯(lián)分析,，混池測序和抗病基因富集測序等方法,，研究團(tuán)隊(duì)克隆到3個(gè)效應(yīng)子的免疫受體Rpi-arm4，R02860和R04373,。Rpi-amr4在本氏煙草上有良好的晚疫病抗性,。

圖2 致病疫霉效應(yīng)子與光果龍葵的ETI互作圖譜

圖3 通過全基因組關(guān)聯(lián)分析克隆抗病基因Rpi-amr4

該研究發(fā)掘的光果龍葵遺傳資源和抗病基因?qū)轳R鈴薯持久抗病品種的培育提供有力支撐。該研究開發(fā)的抗病基因克隆方法也將為其它作物抗病基因的克隆提供重要參考,。

英國塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室博士后林嘯（現(xiàn)單位中科院微生物所）和基因組所博士后賈玉鑫（現(xiàn)單位云南師范大學(xué)）為論文的共同第一作者,，塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室Jonathan D. G. Jones教授，基因組所黃三文研究員,，韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)的Kee Hoon Sohn教授和林嘯研究員為論文的通訊作者,。該研究得到了英國生物技術(shù)和生物科學(xué)研究委員會（BBSRC），蓋茨比慈善基金會（Gatsby Charitable Foundation）,，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目,，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程重大科研任務(wù)等項(xiàng)目支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-023-01486-9