Plant Physiolog | 基因组所周绍群课题组解析晚疫病致病机...

　　 　　近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心） 周绍群课题组在《植物生理学（Plant Physiology）》在线发表了题为“Time-course dual RNA-seq analyses and gene identification during early stages of plant-Phytophthora infestans interactions”的学术论文，通过分析致病疫霉在本氏烟草、番茄与马铃薯等茄科植物上早期侵染阶段的互作转录组数据，挖掘非寄主抗性相关功能基因

　　

　　

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心） 周绍群课题组在《植物生理学（Plant Physiology）》在线发表了题为“Time-course dual RNA-seq analyses and gene identification during early stages of plant-Phytophthora infestans interactions”的学术论文，通过分析致病疫霉在本氏烟草、番茄与马铃薯等茄科植物上早期侵染阶段的互作转录组数据，挖掘非寄主抗性相关功能基因。

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晚疫病是由病原卵菌致病疫霉（Phytophthora infestans de Bary）引起的毁灭性病害，对马铃薯和番茄的生产造成严重威胁，每年在全球范围导致的经济损失与防控成本逾百亿美金，是我国农业农村部认定的一类农业病害。如何建立番茄与马铃薯品种对晚疫病的广谱持久遗传抗性，是构建晚疫病绿色防治技术体系的关键一环，也是番茄与马铃薯育种中的重要科学问题。

本研究收集了致病疫霉在侵染不同茄科植物24小时以内的转录组数据，用于基因共表达关联网络分析与直系同源基因差异表达模式分析。分析结果表明，不同植物物种在致病疫霉侵染早期阶段表现出明显的转录程序差异，但这一差异随着侵染进程的推移而逐渐趋同。

基于这一结果，研究团队进一步利用致病疫霉优势寄主物种（番茄、马铃薯）与非天然寄主物种（本氏烟草）之间的转录动态差异鉴定验证了多个数量抗性基因。值得一提的是，一个在番茄与马铃薯中被特异性诱导上调的GONST1.1基因（Golgi-localized Nucleotide Sugar Transporter 1.1）显著恶化了致病疫霉侵染后的叶片坏死症状，而在MicroTom番茄品系中敲除该基因可将晚疫病抗性提升近30%，证明该基因是一个促进致病疫霉侵染的寄主易感基因。

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此外，通过将同批次RNA-seq数据比对至致病疫霉基因组，本研究揭示了致病疫霉在侵染不同茄科植物时，其自身的基因表达模式也体现出明确的寄主物种特异性。基因共表达网络分析结果验证了已知的RXLR类效应子编码基因在侵染不同物种的早期阶段表现出明确的协同表达模式。利用这一模式，本研究挖掘到了多个协同表达的富甘氨酸蛋白（GLYCINE-RICH PROTEIN）编码基因可能同样具有效应子功能；进一步功能实验结果表明其中的两个蛋白在植物中瞬时过表达后可分别促进致病疫霉侵染或导致植物组织坏死。

综上所述，本研究通过对致病疫霉在不同茄科植物上侵染早期的互作转录组分析鉴定了多个数量抗性基因、感病基因与致病性基因，为解析致病疫霉侵染分子机制提供了新见解，也为提升番茄与马铃薯晚疫病遗传抗性提供了新思路。

基因组所（大鹏湾实验室）蔡艳玲博士后为该论文第一作者，基因组所（大鹏湾实验室）周绍群研究员为该论文通讯作者。基因组所（大鹏湾实验室）高级农艺师吕亚清，中国科学院昆明植物研究所齐金峰副研究员与广东省农业科学院李涛研究员为项目实施提供了支持与帮助。南京农业大学董莎萌教授，基因组所（大鹏湾实验室）黄三文院士为本研究提供了重要指导。该项目得到了广东省重点领域研发计划项目，科技部重点领域研发计划项目，广东省基础与应用基础研究重大项目，中国农科院创新工程，深圳市基础科研机构项目与深圳市杰出人才项目基金支持。

原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf112/8088372?login=true

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