番茄灰葉斑病由番茄匍柄屬菌S. lycopersici引起，是影響番茄生產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，該抗病基因已被轉入栽培品種Motelle并廣泛用于抗病品種的選育。先前研究已經將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用。近日，東北農業大學園藝園林學院李景富教授帶領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，相關結果以“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的基因組區間內。該區間內鑒定出一個NBS-ARC類型的抗病基因NBS-Sm（Solyc11g020100），在該基因的開放閱讀框上（ORF） 發現有三個非同義突變 （S394R, E722K 和L782I）。其中，S394R 突變位于NBS-ARC的WHD區， 另外兩個突變均在該基因編碼蛋白的LRR 結構域（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蛋白發揮抗病作用中關鍵位點。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，已畢業碩士研究生劉明月參與了該工作；美國明尼蘇達大學杜敏敏博士、東北農業大學園藝園林學院王傲雪教授和許向陽研究員為該文的共同通訊作者。