PBJ | 比较泛基因组分析为油菜抗性基因类似物(RGAs)的进化研究提供了新思路

油菜作为重要的蔬菜和油料作物，在世界各地被广泛种植。其显著的物种多样性通常与产量限制病原体小种有关。对这些病原体的持续保护主要依赖于抗性基因类似物(RGAs)。RGA大致可分为核苷酸结合位点-富含亮氨酸重复序列(NBS-LRRs或NLRs)或跨膜富含亮氨酸重复序列(TM-LRRs)。虽然RGAs在大多数作物基因组中含量丰富，但由于单个参考基因组获得的信息有限，并非所有的RGAs都能被检测。因此，近年来，已经由开发单一参考基因组转向泛基因组的研究，泛基因组是鉴定结构变异(SVs)的关键，包括基因拷贝数变异(CNV)和存在或缺失变异(PAV)，这些变异与作物的表型特征(包括抗病性)的联系越来越紧密。

2023年7月11日，PBJ杂志在线发表了西澳大学的一篇题为“Comparative pangenome analyses provide insights into the evolution of Brassica rapa resistance gene analogues (RGAs) ”的研究论文。该研究预测了B. rapa泛基因组中的抗性基因类似物，以分析它们的存在或缺失变异(PAV)。还研究了PAV、单核苷酸多态性（SNPs）与预测RGA的物理聚类模式之间的关系。此外，将这些RGA与已知的抗病位点联系起来，以确定候选抗性基因。通过对预测的RGA与B. napus泛基因组进行比较，以深入了解它们的进化过程。利用黑胫病抗性基因同系物进行系统发育分析，以确定这些基因从B.rapa到B. napus的进化轨迹。

在B.rapa 泛基因组中预测的RGA在整个基因组中显示出不均匀的丰度和基因组分布。总的来说，与NLRs相比，TM-LRRs在泛基因组中更富集。这种过度表达可能与其功能有关，因为TM-LRRs，尤其是RLKs，不仅在抗病性中很重要，而且在几个植物发育过程中也很关键。

核心和可变RGA中的SNP模式反映了B. napus和它的祖先品种 B. rapa和 B. oleracea的亲缘关系。研究发现，平均而言，核心RGA比可变RGA具有更多的非同义和同义SNPs，这与在B.napus 泛基因组中观察到的一致。这与B.oleracea 泛基因组不同，后者的核心基因和可变基因中高影响SNP的平均数量相等，这表明两倍体油菜与其A亚基因组起源地B.rapa的基因组特征比含有C亚基因组的B.oleracia的基因组特征更相似。

为了分析油菜黑胫病基因座从B. rapa到B. napus的进化轨迹，该研究利用候选黑胫病抗性基因同源物构建了系统发育树。系统发育分析显示候选LepR1、LepR2、LepR4、BLMR1和BLMR2抗性基因有两种进化模式。第一种模式表明这些位点从油菜B. rapa到油菜B. napus具有稳定的遗传，即在抗病QTL中发现了更多的核心基因。第二种模式表明一些抗性基因可能在形成过程中丢失了。最近的研究结果表明，在二倍体物种B. rapa和B. oleracea中，基因丢失的倾向可能受到转座因子的影响，而在多倍体物种(如B. napus)中，基因丢失可能由同源重组驱动。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14116

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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