新测序技术将加快植物抗病育种

　　最近，英国剑桥大学塞恩斯伯里实验室（TSL）和基因组分析中心(TGAC)的一个科学家小组，开发出一种新方法，可加速植物抗病基因的分离。该研究小组也在龙葵（Solanum americanum，马铃薯的一个野生近缘种）中发现了一个全新的枯萎病抗性基因。

　　植物病原体（如晚疫病）能够快速进化以战胜宿主的抗性基因，因此科学家们一直在寻找新的抗性基因。TSL的Jonathan Jones教授和他实验室的同事们，开创了一种新技术，叫做“SMRT RenSeq”，并认为这将大大减少定义新抗性基因所花费的时间。

　　该研究小组计划把几个抗性基因导入一种植物中，使病原体更难演变为克服这种植物的防御系统。希望这项新技术将提高商业作物收成，并将带来更高的产量，显著减少对环境的影响，并最终降低生产者和消费者的成本。

　　马铃薯晚疫病仍然是土豆和番茄生产的一个主要威胁，全球农作物损失估计超过35亿英镑。每年，英国土豆种植者在预防措施和作物损失上的成本约为5500万英镑，农场枯萎病管理可能占马铃薯生产总成本的一半。

　　管理这种病害，需要频繁应用杀菌剂，这不仅带来巨大的经济成本，而且也污染环境。遗传抗性可被引入作物物种中，这减少了化学喷洒的需要。然而，使用传统育种技术引入遗传抗性，是漫长和艰苦的。

　　新的植物抗病基因的来源很难找到。TSL研究团队调查了野生马铃薯近缘种Solanum americanum，其携带着几个抗性基因，研究人员通过使用新技术，迅速分离出一个新的抗性基因——Rpi-amr3。

　　SMRT RenSeq，通过将两种测序技术——“RenSeq”(抗性基因ENrichment SEQuencing)和“SMRT”(单分子实时测序)相结合，让寻找、定义和引入遗传抗性的过程，更快和更容易。相关阅读：诺奖得主谈单分子实时测序的优势[心得点评]；单分子实时测序技术帮助大猩猩上头条。

　　该技术包括两个主要步骤：

　　1、使用一种方法“捕获”一小部分的DNA序列，这种方法可选择带有一段序列（通常与抗性基因相关）的长DNA分子。

　　2。这些DNA分子经过了多次测序，以确保使用新型长读取SMART技术，能够尽可能准确地确定序列代码。

　　这将为每个候选抗性基因产生非常可靠的DNA序列。结果的遗传分析使得研究团队能够定义哪些候选基因与枯萎病抗性有关。这之后，SMRT RenSeq方法也使研究团队能够识别和定义调控抗性基因的基因组部分。几个候选基因被引入一种模式植物中，其中一个(Rpi-amr3)成功地提供了广泛的抗枯萎性。TGAC的Platforms & Pipelines小组在David Baker的带领下，进行了测序。

　　Jonathan Jones教授说：“设计抗病基因导入作物，是一项持续的战斗，以走在新的疾病菌株出现之前，科学家一直都在研究如何加速这一过程。这项新技术可以显著减少分离候选抗性基因的时间和成本，这对于马铃薯和其他作物中的其他理想性状，也有很大的应用潜力。”

　　TGAC项目负责人和TGAC植物与微生物基因组学组长Matt Clark博士说：“我们种植的土豆和西红柿，非常容易出现马铃薯晚疫病，数千年来的选择性育种，带来了巨大的遗传变异的损失。然而，在近缘野生种中，我们可以找到这种病原体的自然抗性。发现和使用来自近缘野生种的抗病基因，对于防御作物的病原体是至关重要的。这种技术加速了这个过程，我们希望，这将有助于减少作物因疾病造成的损失。”