微生物所林啸团队合作克隆新病原疫霉菌抗病基因

疫霉属的病原卵菌可侵染多种重要作物。致病疫霉（Phytophthora infestans）引起马铃薯晚疫病；辣椒疫霉（P. capsici）寄主范围广，可危害番茄、辣椒、南瓜和甜瓜等作物。植物NLR免疫受体基因常成簇分布，簇内基因的序列和拷贝数变异丰富，但这些复杂基因簇是否受到多种病原菌共同选择仍不清楚。光果龙葵(Solanum americanum)是一种野生的茄科植物，对致病疫霉具有非寄主抗性，而多数材料对辣椒疫霉感病，为回答这一问题提供了理想的研究体系。

近日，中国科学院微生物研究所林啸研究团队与英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室Jonathan D. G. Jones、Kamil Witek团队合作在The Plant Cell上发表了题为“Diverse haplotypes at a complex Solanum americanum locus confer resistance to Phytophthora infestans and P. capsici”的研究论文。该研究从不同光果龙葵材料中克隆了抗辣椒疫霉基因Rpc2和新的抗晚疫病基因Rpi-amr5，发现二者均位于此前报道的Rpi-amr1抗病基因簇。研究表明，同一复杂NLR免疫受体位点可通过形成不同单倍型，积累针对不同疫霉菌的抗性。

辣椒疫病和马铃薯晚疫病新抗病基因Rpc2和Rpi-amr5的克隆

研究团队筛选了52份光果龙葵材料，结合混池分离分析(BSA-Seq)、抗病基因富集测序(RenSeq)、长读长测序、病毒诱导的基因沉默（VIGs）和遗传转化等方法，在材料SP2275中鉴定出CC-NLR类免疫受体Rpi-amr5；在抗辣椒疫霉材料SP2308中鉴定出其等位基因Rpc2。Rpc2与Rpi-amr5的氨基酸序列一致性达97.4%，二者均能增强对致病疫霉的抗性，但只有Rpc2能在光果龙葵和番茄中增强对辣椒疫霉的抗性。进一步利用致病疫霉效应子资源以及新构建的辣椒疫霉RXLR效应子库，研究团队发现Rpi-amr5和Rpc2均可识别致病疫霉的PITG_16275、PITG_09160以及辣椒疫霉的PcE144、PcE149和PcE150共5个效应子。尽管两种受体都能识别这3个辣椒疫霉效应子，Rpi-amr5却不能产生有效抗病性，说明效应子识别与最终抗病表型并非简单对应。该研究揭示了光果龙葵同一抗病基因簇中不同旁系同源基因和等位基因如何共同拓展对多种疫霉菌的抗性，为理解寄主抗性与非寄主抗性的遗传机制以及培育抗疫霉作物提供了候选基因和理论依据。

英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室的博士后Robert Heal为论文第一作者，Kamil Witek、微生物所林啸研究员和Jonathan D. G. Jones教授为共同通讯作者，微生物所特别研究助理刘青参与了该研究。研究得到了国家自然科学基金以及中国博士后基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag264