马铃薯是重要的粮食作物，但病虫害造成全球减产约17 %。马铃薯晚疫病是由病原微生物致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的，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（PRR）和细胞内免疫受体的病原体识别，许多抗致病疫霉的R基因（Rpi基因）均是从马铃薯的野生近源物种中克隆。
近日，中国科学院微生物研究所林啸研究团队、英国塞恩斯伯里实验室Jonathan D.G. Jones团队、中国农科院农业基因组研究所黄三文团队和韩国首尔大学Kee Hoon Sohn团队合作，在Nature Genetics在线发表题为 “Solanum americanumgenome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors” 的研究论文。该研究发布了四种光果龙葵（Solanum americanum）种质的高质量参考基因组，建立了光果龙葵-致病疫霉的效应物触发免疫(ETI)互作全局图，并成功克隆到3个新的马铃薯晚疫病免疫受体及其对应的效应子。野生茄科植物光果龙葵（Solanum americanum）是马铃薯和番茄的近源物种，大多数种质对疫病具有优良抗性，该研究团队发现光果龙葵是马铃薯晚疫病良好的抗病基因来源。利用三代测序技术对4种具有抗晚疫病变异性的光果龙葵种质SP1102，SP2271，SP2273和SP2275进行高质量基因组组装和注释。为了研究光果龙葵基因组的进化，对来自15个基因组的代表性蛋白质序列聚类。物种进化树表明，光果龙葵是马铃薯和番茄共同祖先的姐妹物种，并且在大约1410万年前分化出，且染色体重排（CR）是一个重要的进化过程。此外发现光果龙葵基因组之间染色体结构变异（SV）是引起和维持表型多样性的重要原因（图1）。研究团队构建SP1102的NLR蛋白的系统进化树分析，基因表达热图，基因组物理图谱，发现71 %的NLR基因成簇分布，多个已知的NLR基因相对高表达，该团队手动注释了SP1102，SP2271和SP2273基因组的NLR基因（图2）。此外构建了20个材料的NLR泛基因组，表明此研究中的种质代表了光果龙葵NLR库。对3种材料NLR基因注释和NLR泛基因组对研究NLR基因进化和其他茄科植物ETI的功能研究具有重要作用。对52份光果龙葵材料进行重测序，52种种质可分为四组，该团队还利用效应子组学(Effectoromics)筛选技术，完成了52份光果龙葵材料与315个致病疫霉RXLR类效应子的ETI互作全局图（图3）。最后利用全基因组关联分析，BSA测序和抗病基因富集测序等方法，成功克隆了三个效应子的免疫受体Rpi-amr4，R02860和R04373。并利用CRISPR/Cas9基因编辑获得敲除株系和烟草中异源表达进行抗病基因功能验证（图4）。此研究提供了有价值的基因组和遗传学工具，可促进对马铃薯晚疫病和其他植物病害的了解和培育抗病品种。图4 识别PITG_22825的Rpi-amr4的鉴定与表征—— 参考文献 ——
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).
北大荒垦丰种业-bet356体育娱乐官网网站科技生物技术与表型服务中心是由北大荒垦丰种业股份有限公司和bet356最新版登录入口共同建设的开放式高通量植物基因型-表型-育种服务平台。中心建立了基因克隆和载体平台、作物转化系统、基因型分析平台、表型鉴定分析平台、数据分析和利用平台等现代化生物技术和信息支持平台，是定位于为植物科研和作物育种提供植物基因型-表型-育种数据分析的科研服务平台。
为了缩短您的育种进程，提高您的育种成功率，北大荒垦丰种业-bet356体育娱乐官网网站科技生物技术与表型服务中心将为您提供水稻基因编辑服务。本方案利用基因编辑酶系统编辑供试材料的目的基因，在不改变其他基因的情况下迅速获取一批目的基因缺失型突变体。解决传统杂交选育中存在的周期长，基因连锁等难题。如您需要了解更多信息，请识别下方二维码填写登记表，我们会为您提供专业的服务，真诚期待与您的合作！相关阅读：
