番茄灰葉斑病由番茄匍柄屬菌S. lycopersici引起，是影響番茄生產(chǎn)較為嚴重的病害之一。選育高抗灰葉斑病番茄新品種是防止該病害的最有效途徑。來源于野生番茄 Solanum pimpinellifolium的Sm是目前所知的唯一一個高抗灰葉斑的抗病基因，該抗病基因已被轉(zhuǎn)入栽培品種Motelle并廣泛用于抗病品種的選育。先前研究已經(jīng)將Sm定位在番茄11號染色體上。然而，該基因尚未被克隆，限制了該基因在番茄育種上的應(yīng)用。近日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院李景富教授帶領(lǐng)的番茄遺傳育種團隊采用圖位克隆的策略克隆了該抗病基因，相關(guān)結(jié)果以“The Sm gene conferring resistance to gray leaf spot disease encodes an NBS-LRR （nucleotide binding site-leucine-rich repeat） plant resistance protein in tomato”為題發(fā)表于國際著名的分子育種雜志《Theoretical and Applied Genetics》，原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04047-6。

 

　　研究人員使用抗病品種Motelle和易感品系Moneymaker雜交的F2群體，將Sm定位在番茄第11號染色體的一個160 Kb的基因組區(qū)間內(nèi)。該區(qū)間內(nèi)鑒定出一個NBS-ARC類型的抗病基因NBS-Sm（Solyc11g020100），在該基因的開放閱讀框上（ORF） 發(fā)現(xiàn)有三個非同義突變 （S394R, E722K 和L782I）。其中，S394R 突變位于NBS-ARC的WHD區(qū)， 另外兩個突變均在該基因編碼蛋白的LRR 結(jié)構(gòu)域（圖3）。通過蛋白序列比對分析推測， 394位氨基酸（AA394）可能是影響NBS-Sm和其他NBS-LRR蛋白發(fā)揮抗病作用中關(guān)鍵位點。在番茄抗病品種Motelle中的NBS-Sm和其他已報道的NBS-LRR同源蛋白中，AA394位點一般是帶正電的氨基酸（精氨酸R或賴氨酸K），而在感病材料易感品系Moneymaker上，該位點是非帶電荷絲氨酸（S）。這些分析暗示感病栽培番茄品種中的NBS-Sm的功能缺失的，這一假設(shè)與Sm賦予的顯性遺傳抗性相一致。進一步的基因沉默實驗顯示，將抗病品種Motelle中的NBS-Sm沉默后，其抗病性顯著降低，確證了NBS-Sm就是賦予Motelle高抗灰葉斑病的抗病基因。

 

　　Sm基因的克隆將會加速其在番茄抗病育種中的應(yīng)用，同時也推動對番茄灰葉斑病抗病機制的認知。我院 楊歡歡講師為該論文的第一作者，博士研究生王鶴璇為并列第一作者，已畢業(yè)碩士研究生劉明月參與了該工作；美國明尼蘇達大學(xué)杜敏敏博士、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院王傲雪教授和許向陽研究員為該文的共同通訊作者。