[生科院]田大成教授课题组在植物抗病研究获得新发现
10月22日，国际著名期刊PNAS在线发表了我校生命科学学院田大成教授课题组发表的“不同禾本科植物中快速进化的抗病基因对水稻稻瘟病具有抗性”的研究论文（Rapidly evolving R-genes in diverse grass species confer resistance to rice blast disease. Proc Natl Acad Sci USA doi:10.1073/pnas.1318211110）。该研究通过系统进化分析发现，在禾本科植物中存在一类快速进化的抗病基因，呈“家簇式”分布，且很多家簇表现出抗相同类型病原的特性，如抗真菌；结合水稻稻瘟病病原菌快速演化的特点，研究人员选取了3个具有快速演化特征的位点，在水稻远缘物种玉米、高粱及短柄草中进行系统的克隆，并将这些克隆的基因通过遗传转化的方式，转到水稻易感染稻瘟病的品系中；随后，利用12种不同来源的稻瘟病菌对这些植株进行侵染试验；结果从60个远缘物种中克隆的候选基因中，鉴定出了15个具有抗稻瘟病功能的基因；从20个水稻抗病品种中克隆到的候选基因中，鉴定出了13抗性基因。这一结果都说明，大量的植物抗病基因不仅在物种内具有抗性，在物种间也同样具有抗性；也说明来自共同祖先的和存在于同一快速进化家族中的抗病基因保留了相似的对抗快速进化病原菌的功能。对于这一现象的机制，研究人员提出一个全新的假说叫做“constrained divergence” （限制性多样化假说），该假说认为，无论是抗病基因还是病原菌的效应物，都只能遵循有限的进化途径来增加各自的适合度。
这一全新的发现具有重要的意义和价值：首先，近缘或远缘物种间基因的利用和转化是抗病基因对抗快速进化病原菌的丰富来源，这可以大大解决因为农作物多样性减少而病原菌进化快所造成的寻找抗病基因困难的问题；其次，利用了系统演化分析来寻找抗病基因的方法，其高效性远远超过了传统的费时费力的图位克隆方法；第三，这一克隆方法的本质更能代表存在于自然界的抗病模式（多样性对多样性），而不像图位克隆那样，通过抗病品种与感病品种杂交，用单一的菌株进行抗性鉴定（单一性对单一性）。这一发现对进一步发掘新的具有持久性广谱性的抗病基因有重要的启示，也为研究抗病基因与效应物相互作用的机制提供了新的线索。同时，从分子进化的角度，利用系统演化分析来寻找抗病基因，与传统的图位克隆比起来是一个更为高效的手段。（生科院 杨四海）
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