经典的“基因对基因”假说认为病原菌中携带有无毒 （Avr） 基因，而寄主植物进化出对应的抗病 （R） 基因编码特异性受体蛋白识别Avr产物，为寄主提供对病原菌的特异性抗性，这也是现代农业抗病育种中的重要基础理论之一。大豆、马铃薯等农作物与主要疫霉菌的相互作用符合“基因对基因”假说，然而疫霉菌Avr基因的转录模式是否会影响寄主的特异性抗性目前尚不清楚。
近日，Journal of Integrative Plant Biology在线发表了南京农业大学作物疫病研究团队题为Editing of an effector gene promoter sequence impacts plant-Phytophthora interaction的研究论文，揭示了疫病菌Avr基因转录对寄主特异性抗性的影响。
前期南京农业大学作物疫病团队发现植物疫霉菌中保守的一类分泌型Nudix水解酶，可被植物加工后通过酶活降解植物重要的免疫信号分子，其中大豆疫霉中的同源基因为的无毒基因PsAvr3b，具有典型的效应因子表达模式 (Dong et al.，PLoS Pathogens 2011；Kong et al.， PLoS Pathogens 2015；Dong et al., PLoS Pathogens 2016) 。本研究利用CRISPR/Cas9技术对PsAvr3b自身启动子进行了原位替换，分别用Actin（组成型）、XEG1（早期诱导表达）和NLP1（晚期诱导表达）基因的启动子替换PsAvr3b自身启动子。结果显示在Actin的启动子的突变中由于PsAvr3b基因能够持续高表达，因此能被抗病基因Rps3b的识别，而在PsXEG1和PsNLP1的启动子突变中PsAvr3b基因在侵染中的转录模式发生了明显改变，进而逃避抗病基因Rps3b的识别。进一步的转录组测序和qRT-PCR验证表明，大豆中一些防卫基因转录未被激活甚至被抑制是导致XEG1和NLP1的启动子突变体逃避Rps3b识别的重要原因。
该研究从基因表达层面揭示了疫病菌Avr基因转录对寄主特异性抗性的影响，丰富了“基因对基因”假说的内涵，提示病原菌可通过基因转录层面的变异逃逸寄主抗性，同时本研究利用基因编辑技术改变病菌效应子表达，也挖掘到一批先前未鉴定到的植物早期抗病相关基因，为今后设计大豆、马铃薯等农作物的疫病抗性提供了线索。
该论文通讯单位为南京农业大学，第一作者为国家留学基金委资助的肯尼亚留学生Sylvans Ochola，通讯作者为董莎萌教授，作物疫病团队黄杰博士、陈汉博士以及美国Walsh大学Dinah Qutob博士等科研人员也参与了该研究，该项目得到了国家自然科学基金项目创新群体、面上项目经费资助。
来源JIPB，略有改动。论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/jipb.12883
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