近日，我院蔬菜所張曉偉創(chuàng)新團隊聯(lián)合北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院郭立團隊在大白菜根腫病抗性基因挖掘與利用研究方面取得新進展，相關研究成果以"A chromosome-level reference genome facilitates the discovery of clubroot resistant gene Crr5 in Chinese cabbage"在園藝學頂級期刊 《Horticulture Research》（中科院1區(qū)，Top期刊，IF 7.6）在線發(fā)表。

 

 

       根腫病是由蕓薹根腫菌（Plasmodiophora brassicae）引起的世界性土傳病害，也是十字花科蔬菜作物最嚴重的病害之一。培育抗病品種是防治根腫病最為經(jīng)濟有效的方法。由于根腫菌具有小種特異性，已經(jīng)育成的抗病品種存在抗性喪失的現(xiàn)象。高質(zhì)量的基因組組裝是精準克隆基因的前提，然而已發(fā)表的兩個大白菜基因組所用的材料均不抗根腫病。因此利用抗根腫病大白菜材料組裝高質(zhì)量基因組并挖掘新的抗病基因?qū)Υ蟀撞丝共∮N具有重要意義。

 

       該研究利用游離小孢子培養(yǎng)創(chuàng)制了抗根腫病大白菜DH系DH40，然后利用PacBio HiFi、Hi-C和Illumina HiSeq等技術組裝了染色體水平的基因組。以DH40基因組為參考序列，成功精細定位了抗性基因Crr5，其候選基因DH40A08G013380編碼抗病蛋白，含有典型的TIR-NBS-LRR結構域。序列比較發(fā)現(xiàn)Crr5基因序列在感病材料DH199與抗病材料DH40間具有多處差異，最重要的是在第3個外顯子一個T堿基的插入導致了翻譯提前終止。異源表達Crr5使擬南芥具有根腫病抗性，亞細胞定位顯示Crr5定位在細胞核，GUS染色分析表明Crr5在根和葉中均表達，且在根莖結合部位表達量最高，qRT-PCR分析表明Crr5在抗病材料DH40中表達量顯著高于感病材料DH199，功能結構域分析表明Crr5全長不能引起cell death超敏反應，但其TIR結構域可以。最后，還開發(fā)了基因特異功能標記Crr5-funK3，以該標記選擇為前景通過標記輔助選擇成功創(chuàng)制了抗根腫病新種質(zhì)。本研究為白菜類作物的遺傳和基因組學研究提供了寶貴的資源，加深了我們對大白菜根腫病抗性機制的理解，具有重要的理論和實踐意義。

 

 

       蔬菜所楊雙娟副研究員和北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院科研助理王祥鋒為共同第一作者，蔬菜所張曉偉研究員、原玉香研究員和北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院郭立研究員為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金（32202485）、中原科技創(chuàng)新領軍人才（244200510041）、河南省科技研發(fā)聯(lián)合基金優(yōu)勢學科重點項目（232301420024）、河南省農(nóng)科院杰出青年基金（2024JQ02）等項目的資助。