《Plant Biotechnology Journal》：Synthetic Raphanobrassica Genome Reveals Functional and Evolutionary Insights Into Clubroot Resistance Genes on Chromosome R5
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本刊推荐：本研究通过对人工合成异源四倍体萝卜甘蓝（RRCC）进行高质量基因组测序，成功定位其R5染色体上的根肿病（clubroot）抗性主效位点，并鉴定出30个候选抗性基因。通过发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的毛根转化实验证实RLP类基因CRR5.5.11可显著增强甘蓝型油菜（Brassica napus）抗性。进化分析揭示该基因与二倍体祖先菘蓝（Isatis tinctoria）及芜菁ECD04中的同源基因CRA3.2.2具有共同起源，为十字花科作物抗病育种提供了新种质资源与理论支撑。
基因组组装与注释
研究团队对具有广谱根肿病抗性的人工合成异源四倍体萝卜甘蓝（Raphanobrassica，RRCC，代号LJ）进行高质量基因组测序，结合PacBio三代测序（65.43 Gb）、Illumina二代测序（216 Gb）和Hi-C数据（147.15 Gb），成功组装出18条假染色体（R1–R9和C1–C9），总组装序列达928.13 Mb，contig N50为1.03 Mb。基因组注释共预测99,993个蛋白编码基因，其中R亚基因组包含44,053个基因，C亚基因组包含55,838个基因。BUSCO评估显示基因完整性达98.1%，Hi-C互作热图证实染色体组装准确性。
进化与结构变异分析
系统进化分析表明LJ-R亚基因组与栽培萝卜WK10039亲缘最近（分化时间0.58百万年），而LJ-C亚基因组与甘蓝To1000分化于0.75百万年前。结构变异检测发现LJ-R亚基因组相对于其他萝卜种质存在大规模易位，尤其是R6和R9染色体间片段交换，而LJ-C亚基因组与甘蓝基因组保持较高保守性。接种根肿菌（Plasmodiophora brassicae）后转录组分析显示，LJ-C亚基因组中1132个上调基因显著富集于植物-病原互作通路和植物激素信号转导通路。
染色体附加系构建
通过将萝卜甘蓝（LJ）与甘蓝型油菜H5S（AACC）远缘杂交获得F1代（RACC，2n=37），再与中双11（ZS11）多代回交和自交，利用120对R染色体特异分子标记筛选出8个甘蓝型油菜-萝卜单体附加系（MAALs），包括AACC-R1、R3–R9（除R2外），染色体数为2n=39。重测序和细胞学观察验证了附加系的准确性。
抗性表型鉴定
接种10个中国主要根肿菌小种（如PbZj、PbXm等）后发现，仅AACC-R5对所有小种表现免疫（病情指数DI=0），而其他附加系均感病（DI=90–100）。通过BC2F1群体基因型-表型关联分析排除R2染色体含抗性位点的可能性，确认抗性源于R5染色体。AACC-R5的抗性谱优于含CRA3.7或CRA8.1位点的现有抗病品种。
抗病基因预测与功能验证
全基因组共预测到R亚基因组298个NLR、776个RLK和160个RLP类抗病基因。通过比对抗病芜菁ECD04基因组，在R5染色体上鉴定出30个候选CR基因，分布于CRR5.1–CRR5.5五个基因簇。qPCR分析发现11个基因在接种14天后显著上调。通过毛根转化系统验证，过表达CRR5.5.11（编码RLP蛋白）可使感病甘蓝型油菜H5S的DI从91.7降至48.8，且抗性与基因表达量正相关。亚细胞定位显示该蛋白定位于细胞膜，未引发明显细胞死亡。
进化起源分析
微共线性分析发现CRR5.5.11在二倍体菘蓝（Isatis tinctoria）中存在直系同源基因Iin16300.t1，且在 triploidized 的ABC和R基因组中仅保留单个拷贝。从ECD04中克隆的同源基因CRA3.2.2过表达也可使DI降低36，证实该抗性基因起源于芸薹科二倍体祖先。
讨论与展望
本研究首次构建了萝卜甘蓝的高质量参考基因组，明确R5染色体为广谱抗性来源。尽管单个基因CRR5.5.11仅提供部分抗性，但基因簇CRR5.5可能通过多基因协同作用赋予完全免疫。未来需通过染色体片段渗入将R5抗性区段整合至甘蓝型油菜基因组，培育遗传稳定的抗病品种。该研究为十字花科作物抗病育种提供了新种质、基因资源及进化理论依据。
