大豆疫霉引起的疫霉根腐病是大豆生产上的主要病害之一，在全球范围内分布广、危害重，因此找到对病原体具有广谱抗性的基因对于病害治理具有重要作用。2021年11月05日，Nature Communications在线发表了普渡大学马渐新课题组与科迪华农业科技公司合作题为“A giant NLR gene confers broad-spectrum resistance to Phytophthora sojae in soybean”的研究论文。该研究在大豆中鉴定到一个对疫霉菌具有广谱抗性的NLR基因Rps11。
近几十年来，数十个大豆疫霉抗性( Rps ) 位点已被定位到许多富含核苷酸结合位点亮氨酸重复序列 (NBS-LRR 或 NLR) 基因区域上。然而，这些基因座/等位基因中的许多已对病原体的新进化分离株无效并且很少有Rps基因座/等位基因被分离和/或功能验证。因此，将特定的Rps基因有效地渗入到优良大豆品种中以获得持续的抗性仍然具有挑战性。
通过基于无间隙序列的精细定位和表达分析，将一个 27.7 kb 的 NLR 基因确定为Rps11的候选基因。为了进一步证明Rps11的功能，该研究通过开发Rps11转基因品系并检查它们对病原体的反应。研究将 PAtUbi 3::CDS- Rps11载体体引入优良大豆品种 93Y21 中。研究表明，带有转基因的 T 2后代显示出对这三个种族的抗性，其抗性水平与源自作图群体的纯合 F 5 RIL ( Rps11/Rps11 )显示的水平相似。
研究进一步发现Rps11位于大豆中含有一组单一来源的大型 NLR 基因的基因组区域，并且源自多轮不等重组。此类事件导致启动子融合和 LRR 扩增，这可能导致广谱的抗性。NLR 基因簇在系统发育上具有代表性的品种之间表现出显着的结构多样化，包括基因拷贝数变异范围从 5 到 23 个拷贝，并且在所检查的任何非Rps11供体品种中都没有Rps11的等位基因拷贝，这体现了 NLR 基因的新的进化方式。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-26554-8.pdf