新技术加速了马铃薯晚疫病抗性基因的分离

来自塞恩斯伯里实验室(TSL)和基因组分析中心(TGAC)的一组科学家开发了一种加速植物抗病基因分离的新方法。该团队还在美洲茄(Solanum americanum)中发现了一种新的抗枯萎病基因来源，这是一种马铃薯的野生亲缘关系。

植物病原体如晚疫病可迅速进化以克服抗性基因，因此科学家们不断寻找新的抗性基因。来自TSL实验室的Jonathan Jones教授及其同事开创了这项名为“SMRT RenSeq”的新技术，并相信它将大大减少定义新抗性基因所需的时间。

该团队计划在一个植物中​​将几个抗性基因叠加在一起，使病原体更难以进化以克服植物的防御。希望这种新技术的部署将改善商业作物，并将带来更高的产量，显着降低环境影响，降低生产者和最终消费者的成本。

马铃薯晚疫病仍然是马铃薯和番茄生产的主要威胁，全球作物损失估计超过35亿英镑。预防措施和作物损失使英国马铃薯农民每年损失约5500万英镑，而农场枯萎病管理可占马铃薯生产总成本的一半。

管理疾病需要经常使用杀真菌剂，这不仅会导致显着的经济成本，还会导致环境成本。可以将遗传抗性引入作物物种中，这减少了对化学喷洒的需要。然而，使用常规育种技术，部署遗传抗性是漫长而费力的。

新植物抗性基因的来源很难找到。TSL小组调查了野生马铃薯相对的Solanum americanum，它携带了几种抗性基因，并利用这项新技术，迅速分离出一种新的抗性基因Rpi-amr3。

SMRT RenSeq通过结合两种测序技术：'RenSeq'(抗性基因富集测量)和'SMRT'(单分子实时测序)，使得发现，定义和引入遗传抗性的过程更快更容易。

该技术包括两个主要步骤：

1.使用选择携带通常与抗性基因相关的序列的长DNA分子的方法“捕获”DNA序列的子集。

2.对这些DNA分子进行多次测序，以确保使用新型长读取SMRT技术尽可能准确地确定编码。

这导致每个候选抗性基因的非常可靠的DNA序列。对结果的遗传分析使团队能够确定哪些候选基因与枯萎病抗性相关。此后，SMRT RenSeq方法还使团队能够识别和定义调节抗性基因的基因组部分。几个候选物被引入模型物种中，其中一个(Rpi-amr3)成功地提供了广谱抗枯萎病。TGAC的Platforms&Pipelines Group执行了由David Baker领导的测序。乔纳森琼斯教授说：“将抗病基因工程化为作物是一场持续不断的战斗，比新的疾病病毒领先一步，科学家们正在不断研究如何加快这一过程。这项新技术大大减少了隔离的时间和成本。候选抗性基因，并且在马铃薯和其他作物中具有应用于其他所需特性的巨大潜力。“

TGAC项目负责人和TGAC植物与微生物基因组组组长Matt Clark博士说：“我们的栽培马铃薯和西红柿对马铃薯枯萎非常敏感，因为数千年的选择性育种带来了遗传变异的巨大损失。然而，在密切相关的野生物种中，有可能发现对这些病原体的天然抗性。在与作物病原体的军备竞赛中寻找和使用来自密切相关植物的抗病基因至关重要。这种技术加速了这一过程，我们希望能有所帮助减少作物对疾病的损失。“

本论文是将于2016年4月25日星期一在Nature Biotechnology上共同发表的三篇论文之一。另外两篇论文的重点是寻找大豆锈病的新抗性基因(由Peter Van Esse博士，Sainsbury实验室)和小麦茎锈病(作者：John Innes中心的Brande Wulff博士。