來自華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院，*植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點實驗室等處的研究人員通過分析21個禾本科物種R基因RP1的序列，揭示其進化模式及在長期進化過程中的分化機理。文章的通訊作者是華中農(nóng)業(yè)大學長江學者匡漢暉教授，其他參與研究的還包括*植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點實驗室、武漢植物園植物應用基因組學學科組科學家彭俊華研究員等。
病害是影響作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素之一。植物抗病基因 （Plant disease resistance gene，簡稱R基因）在長期的進化過程中表現(xiàn)出復雜的進化模式。很多研究表明，植物R基因是以基因家族的形式存在，通常成簇排列從而形成復雜結(jié)構(gòu)。經(jīng)由旁系同源抗病基因間頻繁的序列重組和交換的一類抗性基因叫I型R基因，而較少或沒有經(jīng)過旁系同源基因序列重組和交換的基因為II型R基因。在這篇文章中，研究人員通過分析21個禾本科物種R基因RP1的序列，發(fā)現(xiàn)RP1基因在禾本科物種中存在著復雜的復制、刪除等遺傳事件，在不同的物種中存在不同的拷貝數(shù)，其祖先物種中僅存在2個RP1位點，在現(xiàn)有物種中卻存在1-5個拷貝。在長期進化過程中因旁系同源基因的重組和交換造成了玉米和小麥基因組中存在多個RP1同源基因。頻繁的序列交換和重組并沒有導致玉米屬不同物種間RP1基因的協(xié)同進化，卻在玉米和高粱屬間存在協(xié)同進化的現(xiàn)象。I型和II型R基因很可能在水稻祖先種中已經(jīng)分化。水稻大部分抗病功能基因家族與其旁系同源基因間存在頻繁的序列交換，其中Pi37由2個相鄰的旁系同源基因不對稱交換造成了4個點突變。該研究為R基因克隆、作用機理及植物R基因工程育種奠定了基礎。
