近日，中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心） 研究員周紹群課題組在《植物生理學》（Plant Physiology）在線發(fā)表了學術(shù)論文。通過分析致病疫霉在本氏煙草、番茄與馬鈴薯等茄科植物上早期侵染階段的互作轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，挖掘非寄主抗性相關(guān)功能基因。
晚疫病是由病原卵菌致病疫霉引起的毀滅性病害，對馬鈴薯和番茄的生產(chǎn)造成嚴重威脅，每年在全球范圍導(dǎo)致的經(jīng)濟損失與防控成本逾百億美金，是我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認定的一類農(nóng)業(yè)病害。如何建立番茄與馬鈴薯品種對晚疫病的廣譜持久遺傳抗性，是構(gòu)建晚疫病綠色防治技術(shù)體系的關(guān)鍵一環(huán)，也是番茄與馬鈴薯育種中的重要科學問題。
研究收集了致病疫霉在侵染不同茄科植物24小時以內(nèi)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，用于基因共表達關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分析與直系同源基因差異表達模式分析。分析結(jié)果表明，不同植物物種在致病疫霉侵染早期階段表現(xiàn)出明顯的轉(zhuǎn)錄程序差異，但這一差異隨著侵染進程的推移而逐漸趨同。
基于這一結(jié)果，研究團隊進一步利用致病疫霉優(yōu)勢寄主物種（番茄、馬鈴薯）與非天然寄主物種（本氏煙草）之間的轉(zhuǎn)錄動態(tài)差異鑒定驗證了多個數(shù)量抗性基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一個在番茄與馬鈴薯中被特異性誘導(dǎo)上調(diào)的GONST1.1基因顯著惡化了致病疫霉侵染后的葉片壞死癥狀，而在MicroTom番茄品系中敲除該基因可將晚疫病抗性提升近30%，證明該基因是一個促進致病疫霉侵染的寄主易感基因。
研究揭示了致病疫霉在侵染不同茄科植物時，其自身的基因表達模式也體現(xiàn)出明確的寄主物種特異性。研究挖掘到了多個協(xié)同表達的富甘氨酸蛋白編碼基因可能同樣具有效應(yīng)子功能；進一步功能實驗結(jié)果表明其中的兩個蛋白在植物中瞬時過表達后可分別促進致病疫霉侵染或?qū)е轮参锝M織壞死。
研究為解析致病疫霉侵染分子機制提供了新見解，也為提升番茄與馬鈴薯晚疫病遺傳抗性提供了新思路。
基因組所（大鵬灣實驗室）博士后蔡艷玲為該論文第一作者，周紹群為該論文通訊作者。該項目得到了廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目，科技部重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目，中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程，深圳市基礎(chǔ)科研機構(gòu)項目與深圳市杰出人才項目基金支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf112
