Nature Plants | 塞恩斯伯里实验室Jonathan Jones团队揭示赋予马铃薯持久抗晚疫病的最佳基因！

植物中的抗性基因通过允许植物感知病原微生物并在感知时激活对它们的防御作用来提供保护（Nature Biotechnology | 最新研究揭示转多基因赋予小麦对病原真菌的广谱抗性！）。但是，单一的抗性基因通常只会对抗有限范围的病原体种族，并且可以被新的变异体克服。我们面临的挑战是寻找新的抗性基因，以提供针对最广泛的病原体及其变体的保护，从而在持续的进化军备竞赛中赢得时间。

一个国际研究团队在与臭名昭著的马铃薯晚疫病(Phytophthora infestans)的持续进化军备竞赛中遭受了重要打击。这种病害在19世纪40年代造成了爱尔兰的马铃薯饥荒，如今仍在继续降低马铃薯的产量，并可能导致毁灭性的损失。

在光果龙葵（Solanum americanum）植物中发现了一个新基因及其亲缘基因，似乎可以使马铃薯对所有的P.infestans种族产生抵抗力。有关新的Rpi-amr1基因的研究论文今天在国际权威学术期刊Nature Plants上发表，题为A complex resistance locus in Solanum americanum recognizes a conserved Phytophthora effector。来自英国诺维奇塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）的Jonathan Jones教授（Jonathan Jones 课题组点评：RNA剪接—新型的病原菌效应蛋白靶标）和Sophien Kamoun教授（塞恩斯伯里实验室Sophien Kamoun课题组解读植物如何诱骗病原菌）与WUR的Vivianne Vleeshouwers教授以及John Innes中心、慕尼黑工业大学以及东英吉利大学、利兹大学和赫尔大学的其他人进行了密切合作。

光果龙葵

为了应对这一挑战，来自英国塞恩斯伯里实验室的研究人员及其来自其他机构的合作者探索了与马铃薯相关的多种野生茄科植物抗性基因的多样性。他们发现，广泛种植的野生植物Solanum nigrum（龙葵）的祖先光果龙葵是抗晚疫病的新抗性基因的极好来源。在他们的研究中，他们报告了抗性基因Rpi-amr1及其许多变体。尽管序列差异高达10％，每个Rpi-amr1变体仍使植物能够检测出晚疫病的相同效应蛋白，从而提供了对病害的保护。

效应蛋白

晚疫病菌株携带两种相关的效应蛋白，这两种蛋白都被大多数Rpi-amr1变体识别。这很重要，因为病原体会通过进化损失或大幅修改其效应蛋白来克服抗性。同时丢失或修饰几种效应蛋白的几率较低。Rpi-amr1赋予了对所有19种测试致病疫霉菌株的抗性。

Maris Piper

在商业马铃薯Maris Piper中，Rpi-amr1抗性基因与其他两个抗性基因Rpi-amr3和Rpi-vnt1结合在一起。由此产生的马铃薯品系对非常广泛的致病疫霉品种具有免疫力。如果没有协作创造的附加价值，就不可能进行这项工作。

图1：基于图的Rpi-amr1克隆及其对疫霉的抗性

图2：瞬时测定中的Rpi-amr1同源基因及其表型

图3：Rpi-amr1和Avramr1同源基因的差异识别

图4：Rpi-amr1依赖于NRC2或NRC3

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