馬鈴薯是重要的糧食作物，但病蟲害造成全球減產(chǎn)約17 %。馬鈴薯晚疫病是由病原微生物致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的，在19世紀(jì)40年代引發(fā)了愛爾蘭饑荒，至今仍是對全球馬鈴薯生產(chǎn)危害最大的病害。植物免疫取決于細(xì)胞表面模式識別受體（PRR）和細(xì)胞內(nèi)免疫受體的病原體識別，許多抗致病疫霉的R基因（Rpi基因）均是從馬鈴薯的野生近源物種中克隆。
近日，中國科學(xué)院微生物研究所林嘯研究團(tuán)隊、英國塞恩斯伯里實驗室Jonathan D.G. Jones團(tuán)隊、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊和韓國首爾大學(xué)Kee Hoon Sohn團(tuán)隊合作，在Nature Genetics在線發(fā)表題為 “Solanum americanumgenome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors” 的研究論文。該研究發(fā)布了四種光果龍葵（Solanum americanum）種質(zhì)的高質(zhì)量參考基因組，建立了光果龍葵-致病疫霉的效應(yīng)物觸發(fā)免疫(ETI)互作全局圖，并成功克隆到3個新的馬鈴薯晚疫病免疫受體及其對應(yīng)的效應(yīng)子。野生茄科植物光果龍葵（Solanum americanum）是馬鈴薯和番茄的近源物種，大多數(shù)種質(zhì)對疫病具有優(yōu)良抗性，該研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)光果龍葵是馬鈴薯晚疫病良好的抗病基因來源。利用三代測序技術(shù)對4種具有抗晚疫病變異性的光果龍葵種質(zhì)SP1102，SP2271，SP2273和SP2275進(jìn)行高質(zhì)量基因組組裝和注釋。為了研究光果龍葵基因組的進(jìn)化，對來自15個基因組的代表性蛋白質(zhì)序列聚類。物種進(jìn)化樹表明，光果龍葵是馬鈴薯和番茄共同祖先的姐妹物種，并且在大約1410萬年前分化出，且染色體重排（CR）是一個重要的進(jìn)化過程。此外發(fā)現(xiàn)光果龍葵基因組之間染色體結(jié)構(gòu)變異（SV）是引起和維持表型多樣性的重要原因（圖1）。研究團(tuán)隊構(gòu)建SP1102的NLR蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析，基因表達(dá)熱圖，基因組物理圖譜，發(fā)現(xiàn)71 %的NLR基因成簇分布，多個已知的NLR基因相對高表達(dá)，該團(tuán)隊手動注釋了SP1102，SP2271和SP2273基因組的NLR基因（圖2）。此外構(gòu)建了20個材料的NLR泛基因組，表明此研究中的種質(zhì)代表了光果龍葵NLR庫。對3種材料NLR基因注釋和NLR泛基因組對研究NLR基因進(jìn)化和其他茄科植物ETI的功能研究具有重要作用。對52份光果龍葵材料進(jìn)行重測序，52種種質(zhì)可分為四組，該團(tuán)隊還利用效應(yīng)子組學(xué)(Effectoromics)篩選技術(shù)，完成了52份光果龍葵材料與315個致病疫霉RXLR類效應(yīng)子的ETI互作全局圖（圖3）。最后利用全基因組關(guān)聯(lián)分析，BSA測序和抗病基因富集測序等方法，成功克隆了三個效應(yīng)子的免疫受體Rpi-amr4，R02860和R04373。并利用CRISPR/Cas9基因編輯獲得敲除株系和煙草中異源表達(dá)進(jìn)行抗病基因功能驗證（圖4）。此研究提供了有價值的基因組和遺傳學(xué)工具，可促進(jìn)對馬鈴薯晚疫病和其他植物病害的了解和培育抗病品種。圖4 識別PITG_22825的Rpi-amr4的鑒定與表征—— 參考文獻(xiàn) ——
Lin, X., Jia, Y., Heal, R., et al. Solanum americanum genome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors[J]. Nature Genetics, 55, 1579-1588 (2023).
北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術(shù)與表型服務(wù)中心是由北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司和上海澤泉科技股份有限公司共同建設(shè)的開放式高通量植物基因型-表型-育種服務(wù)平臺。中心建立了基因克隆和載體平臺、作物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、基因型分析平臺、表型鑒定分析平臺、數(shù)據(jù)分析和利用平臺等現(xiàn)代化生物技術(shù)和信息支持平臺，是定位于為植物科研和作物育種提供植物基因型-表型-育種數(shù)據(jù)分析的科研服務(wù)平臺。
為了縮短您的育種進(jìn)程，提高您的育種成功率，北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術(shù)與表型服務(wù)中心將為您提供水稻基因編輯服務(wù)。本方案利用基因編輯酶系統(tǒng)編輯供試材料的目的基因，在不改變其他基因的情況下迅速獲取一批目的基因缺失型突變體。解決傳統(tǒng)雜交選育中存在的周期長，基因連鎖等難題。如您需要了解更多信息，請識別下方二維碼填寫登記表，我們會為您提供專業(yè)的服務(wù)，真誠期待與您的合作！相關(guān)閱讀：
