中科院昆明植物研究所，中科院昆明植物研究所研究生
猕猴桃树起源于我国，其果实营养丰富，风味独特，具有重要的经济价值。随着猕猴桃产业的不断扩大，细菌性溃疡病成为全世界猕猴桃产区的毁灭性病害，严重威胁猕猴桃产业。研究并利用植物抗病基因，对猕猴桃抗病育种具有重要意义。
2022年6月24日，中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民研究员团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Two plant NLR proteins confer strain-specific resistance conditioned by an effector from Pseudomonas syringae pv. actinidiae”的研究论文。该研究发现来自非寄主植物本氏烟和拟南芥的ZAR1及可识别溃疡病菌效应蛋白HopZ5，为未来猕猴桃抗溃疡病育种改良提供新思路。
抗病基因ZAR1编码的免疫受体能通过不同接头蛋白识别不同病原细菌的多个效应蛋白，具有广谱抗病功能。该研究发现，来自非寄主植物本氏烟和拟南芥的ZAR1及接头蛋白具有识别溃疡病菌效应蛋白HopZ5的能力。此外，还发现抗病基因对效应蛋白的识别和抗性激活，取决于病原菌株。目前普遍认为，抗病基因及其识别的效应蛋白均以显性形式发挥功能。然而该研究发现，当HopZ5存在于一个甘蓝菌株中时，ZAR1能够完成识别并激发强烈抗病性，而当HopZ5存在于一个番茄菌株时，ZAR1的抗病性却很弱。有趣的是，之前报道的另一个抗病基因RPM1恰好对携带HopZ5的番茄菌株具有强烈抗性而对携带HopZ5的甘蓝菌株完全没有抗性。这些结果表明，植物抗病基因对病原菌效应蛋白的识别及抗性激活，远比已知模型复杂。
此前还有研究表明，ZAR1是植物中一个古老的抗病基因，广泛分布于单、双子叶许多物种中，但ZAR1在所有猕猴桃物种中均已丢失。ZAR1可识别猕猴桃溃疡病菌效应蛋白并激活抗病性，暗示未来可以利用其它植物的ZAR1，回补猕猴桃丢失的抗病基因，为猕猴桃抗溃疡病育种改良提供新思路。
效应蛋白HopZ5在非寄主植物中激活的免疫反应。A：HopZ5在本氏烟中激活的细胞死亡依赖于ZAR1；B：Psm hopZ5在拟南芥中激活的抗病表型依赖于ZAR1；C：RPM1对Pst hopZ5菌的生长抑制依赖于SOBER1的功能缺失；D：ZAR1对Psm hopZ5菌的生长抑制依赖于Psm菌株。
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生郑小娟为该论文第一作者，周俭民研究员为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南优秀人才团队、植物基因组学国家重点实验室等资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.06.006
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