近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所（嶺南現代農業科學與技術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）在線發表了學術論文。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錄組數據，挖掘非寄主抗性相關功能基因。
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造成嚴重威脅，每年在全球范圍導致的經濟損失與防控成本逾百億美金，是我國農業農村部認定的一類農業病害。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，是構建晚疫病綠色防治技術體系的關鍵一環，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小時以內的轉錄組數據，用于基因共表達關聯網絡分析與直系同源基因差異表達模式分析。分析結果表明，不同植物物種在致病疫霉侵染早期階段表現出明顯的轉錄程序差異，但這一差異隨著侵染進程的推移而逐漸趨同。
基于這一結果，研究團隊進一步利用致病疫霉優勢寄主物種（番茄、馬鈴薯）與非天然寄主物種（本氏煙草）之間的轉錄動態差異鑒定驗證了多個數量抗性基因。結果發現，一個在番茄與馬鈴薯中被特異性誘導上調的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出明確的寄主物種特異性。研究挖掘到了多個協同表達的富甘氨酸蛋白編碼基因可能同樣具有效應子功能；進一步功能實驗結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導致植物組織壞死。
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域研發計劃項目，科技部重點領域研發計劃項目，廣東省基礎與應用基礎研究重大項目，中國農科院創新工程，深圳市基礎科研機構項目與深圳市杰出人才項目基金支持。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf112
