1、馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)原產自南美洲安第斯山脈一帶，是世界上第四大重要糧食作物。馬鈴薯在人類消費和工業(yè)用途（主要是淀粉產業(yè)）都起著重要作用。然而，馬鈴薯容易受到各種病害感染，每年都會造成巨大經濟損失。導致愛爾蘭馬鈴薯大饑荒的元兇Phytophthorainfestans所引起的晚疫病是其中最具毀壞性的病害之一。在過去的幾十年間，許多抗病（R）基因已經被克隆，其中有些R基因通過有性雜交的方式滲入到一些馬鈴薯栽培種

2、中。然而人們發(fā)現這些滲入R基因的馬鈴薯栽培種的抗性不能持續(xù)很久。有時新品種還沒來得及得到商業(yè)推廣，抗性就已經被快速進化的晚疫病病原菌攻破。所以我們不能只依靠單個的R基因，尋找更有效地提供持久抗性的方法迫在眉睫。
　　 盡管許多克隆的R基因已經被晚疫病菌克服，但并不是各地都已發(fā)現毒性生理小種。由于R基因的抗性更強，適當利用已知R基因以及快速克隆新的Rpi基因對抗性育種會起到一定幫助作用。由于傳統(tǒng)抗性育種周期長效率不高，育成的品種很

3、容易被快速進化的晚疫病菌克服。令人鼓舞的是，效應子組學近來被證明在認識和獲得晚疫病抗性方面是一種很成功的策略。在第二章里，以“Do's and Don'ts”兩種形式在應用效應子組學方面提出了一些建議。簡要來說，在“Do's”里總結了效應子組學的7個優(yōu)勢，而在“Don'ts”里提出了3個在應用效應子組學時應注意的方面。
　　 農桿菌注射和PVX病毒侵染是應用效應子組學的兩種常規(guī)方法。在第三章里，我們闡述了這兩種方法在馬鈴薯和在本

4、氏煙草上應用的操作方法。操作方法本身并不復雜，而對結果的分析需要更多實踐經驗。我們分享了在長期實踐中的一些經驗總結，也討論了這兩種方法在應用效應子組學時的優(yōu)勢和劣勢。
　　 抗性相關基因在下游信號途徑上，不直接和病原物互作。因此這類基因引起的抗性對晚疫病菌不會產生太大選擇壓力，抗性很有可能更為持久一些。為了鑒定馬鈴薯晚疫病重要的抗性相關基因，在本氏煙草和馬鈴薯上借助病毒介導的基因沉默的方法(VIGS)對63個候選基因進行瞬時沉默

5、，緊接著取基因沉默后的葉片離體接種晚疫病病原菌進行抗性鑒定（見第四章）。結果表明其中有兩個基因可能在調控晚疫病數量抗性上發(fā)揮功能，它們分別編碼一種脂氧合酶(EC1.13.11.12)和一種栓化作用相關的陰離子過氧化物酶。
　　 植物一般依靠兩層免疫反應來抵抗病原菌。除了被病原菌克服的胞內的R基因，在細胞膜上還有另外一層免疫機制。由于細胞膜受體能識別保守的病原分泌物（PAMPs），這類受體產生的抗性被認為會更持久。在馬鈴薯和晚疫病

6、病原菌互作系統(tǒng)中，這層抗性還沒有被研究過，主要因為PAMP誘導免疫反應產生的數量抗性表型妨礙了用圖位克隆法去克隆細胞膜受體。而利用效應子組學的方法，可以得到elicitin被識別的很清楚的表型。Elicitin是由晚疫病病原菌分泌的一類蛋白家族，被認為是卵菌的相關分子模式。近期一個類受體蛋白ELR被成功地從一個馬鈴薯野生種Solanum microdontum中克隆得到，通過ELR研究了第一層免疫機制。在第5章里，對馬鈴薯栽培種Desi

7、ree的ELR轉基因植株進行了超過3次的晚疫病抗性鑒定，可靠結果表明超量表達ELR能增強馬鈴薯對晚疫病的抗性。此外，發(fā)現ELR的轉基因植株能識別許多種疫霉屬病原菌分泌的elicitin產生免疫反應。
　　 在第6章，進一步研究了ELR在不同植物種類里的自然變異情況。在SolRgene網站的地圖中，發(fā)現能識別INF1的馬鈴薯野生種分布在中美和南美洲一帶。從這些野生種中成功克隆到7個直系同源基因，測序比對發(fā)現它們與ELR的氨基酸序列

8、高度相似。通過對這8個ELR和不同elicitin免疫反應的分析，發(fā)現它們在茄屬和煙草屬中的免疫反應很保守。此外，我們也證明了INF1引起的過敏反應在馬鈴薯野生種Solanum hjertingii349-3能被AVR3a所抑制，此前這一抑制反應曾在煙草中被報道過。這些結果都暗示了elicitin的信號途徑在茄屬和煙草屬中比較保守。這個發(fā)現會加速我們對馬鈴薯和其它作物中elicitin信號途徑的認識，進而利用這層非原質體抗性。