2025年6月10日，中国科学院前瞻战略科技先导专项“优质甘蔗新品种培育”林啸研究团队在iScience上发表题为“DaapNLRSeek, prediction and evolution of resistance genes in polyploid sugarcane genomes”的研究论文。该研究开发了生物信息学工具DaapNLRSeek，通过整合二倍体近缘种（高粱和蔗茅）的高质量抗病基因注释数据，实现了复杂多倍体甘蔗基因组中抗病基因的精准预测与注释。

甘蔗作为全球重要的糖料和生物能源作物，长期受病害困扰导致产量锐减。植物中大部分抗病基因编码NLR（nucleotide-binding leucine-rich repeat）类免疫受体，NLR蛋白通过识别病原效应因子从而激活免疫反应。然而，甘蔗基因组复杂，且染色体高度多倍体化，抗病基因的预测和注释面临巨大挑战。

针对这一难题，研究团队首先在甘蔗二倍体近缘种高粱（Sorghum bicolor）和蔗茅（Erianthus rufipilus）中手工注释了995个高质量NLR基因。基于二倍体NLR基因数据集，整合NLR-Annotator、GeMoMa和Augustus等工具，通过提取甘蔗基因组中NLR位点及其侧翼序列构建"NLR组"，开发了DaapNLRSeek工具。应用该工具，团队在5个甘蔗品种中成功注释了20,904个NLR基因。通过系统分析甘蔗抗病基因的进化特征和功能，发现甘蔗NLR基因扩张主要发生在多倍化前（高粱和蔗茅分化期间）。此外，还鉴定出甘蔗中所有的paired NLR基因及非典型抗病基因TIR-only和TPK, 挖掘出两个具有免疫激活功能的paired NLR基因，为解析甘蔗抗病机制提供了新线索。该研究不仅为甘蔗抗病育种提供了重要的工具，也为其他重要多倍体植物的NLR基因预测提供了思路。

中国科学院微生物研究所硕士研究生黄依婷为本文的第一作者，林啸研究员为本文的通讯作者。骆迎峰研究员为本研究提供了桂糖42基因组信息。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和稳定支持基础研究领域青年团队计划项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.112869    

第一作者简介：黄依婷，硕士研究生（林啸研究组），研究方向：病原-宿主互作及免疫

通讯作者简介：林啸，中国科学院微生物研究所研究员, 卵菌基因组学和宿主免疫机制研究组组长，博士生导师。主持国家级青年人才基金（海外）。主要研究方向：1. 病原和植物的基因组学、效应子组学和植物免疫受体组学；2. 收集、评价并利用野生植物克隆新的植物抗病基因；3. 研究病原效应子的毒性机制、植物免疫受体的识别和激活机制，从而探索植物-病原互作的分子机制。主要工作以第一作者(含共同)或通讯作者身份发表于Nature Genetics、Nature Plants、The EMBO Journal、Molecular Plant、New Phytologist和mBio等期刊。