2023年8月28日，基因组所黄三文团队联合英国塞恩斯伯里实验室（The Sainsbury Laboratory）和韩国浦项科技大学等多家单位在国际著名期刊《自然遗传学（Nature Genetics）》上在线发表了题为“Solanum americanum genome-assisted discovery of new immune receptors that detect potato late blight effectors”的研究论文。该研究组装了4份马铃薯近源物种光果龙葵（Solanum americanum）的高质量参考基因组，构建了315个晚疫病效应子与52份光果龙葵种质的ETI互作图谱，结合抗病基因富集测序和全基因组关联分析等方法，克隆了多个晚疫病效应子受体，为马铃薯抗晚疫病品种的选育提供了重要基因参考，也为其它病原菌抗病基因的克隆提供了方法参考。

马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，然而每年由病虫害造成的全球马铃薯减产高达17%。19世纪40年代，由致病疫霉（Phytophthora infestans）引发的马铃薯晚疫病造成了“爱尔兰大饥荒”，导致数百万人死亡。时至今日，晚疫病依旧是马铃薯生产的重要威胁。

光果龙葵是马铃薯和番茄的近源物种，在自然条件下具有对晚疫病的优良抗性。研究人员根据52份光果龙葵种质在实验室条件下对晚疫病抗性的差异，筛选出4份代表性种质进行了全基因组从头组装和注释，发现其与马铃薯在1410万年前发生分化，并存在显著的染色体重排现象。此外，光果龙葵基因组之间存在大量结构变异。在此基础上，研究人员对另外16份光果龙葵种质进行了抗病基因富集测序（SMRT RenSeq），并构建了光果龙葵的泛抗病基因组，为揭示抗病基因的演化和功能提供了重要的基因参考。

图1 光果龙葵基因组的遗传演化

为了全面了解光果龙葵对马铃薯晚疫病的抗性，研究人员对52份光果龙葵种质进行了重测序，并构建了光果龙葵种质与315个晚疫病效应子的ETI互作图谱，全面展示了病原菌与植物的免疫互作关系。通过全基因组关联分析，混池测序和抗病基因富集测序等方法，研究团队克隆到3个效应子的免疫受体Rpi-arm4，R02860和R04373。Rpi-amr4在本氏烟草上有良好的晚疫病抗性。

图2 致病疫霉效应子与光果龙葵的ETI互作图谱

图3 通过全基因组关联分析克隆抗病基因Rpi-amr4

该研究发掘的光果龙葵遗传资源和抗病基因将为马铃薯持久抗病品种的培育提供有力支撑。该研究开发的抗病基因克隆方法也将为其它作物抗病基因的克隆提供重要参考。

英国塞恩斯伯里实验室博士后林啸（现单位中科院微生物所）和基因组所博士后贾玉鑫（现单位云南师范大学）为论文的共同第一作者，塞恩斯伯里实验室Jonathan D. G. Jones教授，基因组所黄三文研究员，韩国浦项科技大学的Kee Hoon Sohn教授和林啸研究员为论文的通讯作者。该研究得到了英国生物技术和生物科学研究委员会（BBSRC），盖茨比慈善基金会（Gatsby Charitable Foundation），国家重点研发计划，广东省基础与应用基础研究重大项目，中国农业科学院科技创新工程重大科研任务等项目支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41588-023-01486-9