植物在生態(tài)系統(tǒng)中無處不在并且占據(jù)重要地位，也是人類食物及各種產(chǎn)品的一個基本來源。而影響植物生存生長發(fā)育的很重要一個因素就是病蟲害，全世界近40%的農(nóng)作物產(chǎn)量因病蟲害而損失，但是研究人員發(fā)現(xiàn)有些植物天然具有抵抗病害的能力并且這個能力和它的基因密切相關(guān)。因此付出了巨大的努力來探尋參與植物抗病機制的基因——抗病基因（Plant Resistance Gene，R基因）。

植物并不存在動物一樣的免疫系統(tǒng)免疫細(xì)胞，那么植物是如何對抗病原的呢？這就要說到植物響應(yīng)病原菌的免疫機制，植物主要有兩個階段的防御機制：

廣譜性防御PTI（PAMP-triggered immunity）

特異性防御ETI（effector triggered immunity）。

第一階段廣譜性防御PTI：當(dāng)病原菌入侵植物時，病原菌相關(guān)的相關(guān)的分子模板（pathogen/microbe associated molecular pattern, PAMP/MAMP），被植物相應(yīng)的模板識別受體（pattern recognition receptors, PRR）所識別，引發(fā)廣譜性的防御反應(yīng)，抑制病原菌的初步感染。其中，植物的免疫受體PRRs定位在細(xì)胞膜上，屬于受體激酶家族。

第二階段特異性防御ETI：植物進化出的識別潛在病原體和捕食者的能力，并激活防御機制來對抗它們。這些機制的激活是基于所謂的抗病基因（R基因）來識別效應(yīng)蛋白，從而觸發(fā)植物自身的超敏反應(yīng)，導(dǎo)致植物細(xì)胞凋亡，阻止病原菌進一步擴散。這步反應(yīng)就是效應(yīng)蛋白誘發(fā)的免疫（effector triggered immunity, ETI）。

中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的“Pattern-recognition receptors are required for NLR-mediated plant immunity”的文章表明，ETI會強烈上調(diào)一些PTI重要信號組分（包括BAK1、BIK1和RBOHD等）的轉(zhuǎn)錄和蛋白水平，揭示了PTI和ETI免疫系統(tǒng)之間的協(xié)同互作模式。

植物R基因在ETI中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。R基因一般有幾個特定的結(jié)構(gòu)域，不同類型的R基因可以有不同的結(jié)構(gòu)域組合。R基因的常見結(jié)構(gòu)：由亮氨酸重復(fù)區(qū)（leucine-rich repeat, LRR）、核苷酸結(jié)合區(qū)（nucleotide-binding, NB）和TIR（Toll/interleukin-1-receptor）組成。

在這里介紹一個用于檢索R基因的數(shù)據(jù)庫：

植物R基因數(shù)據(jù)庫(Plant Resistance Gene database, PRGdb)，http://prgdb.crg.eu/wiki/Main_Page，可以根據(jù)物種名、R基因類型名稱搜索已報道的R基因。

在2022年1月，在《Nucleic Acids Research》發(fā)表了為PRGdb 4.0: an updated database dedicated to genes involved in plant disease resistance process的研究論文，使植物抗性基因數(shù)據(jù)庫（PRGdb; http://prgdb.org/prgdb4/）得到了極大的擴展，與越來越多的可用知識和數(shù)據(jù)（測序的蛋白質(zhì)組、克隆的基因、公共分析數(shù)據(jù)等）同步。

PRGdb提供了兩種方法搜索R基因：根據(jù)R基因類型搜索和根據(jù)R基因含有的結(jié)構(gòu)域搜索。同時如果你需要想知道知道unigene里面有沒有R基因，它也支持本地和在線BLAST比對。PRGdb共有10種結(jié)構(gòu)域，包括MLO，PRW8，GNK2，CC，TIR，NBS，LRR，Receptor-Like Kinase，Ser-Thr Kinase，others。

數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站增加了一個更新的預(yù)測工具、更多的數(shù)據(jù)和包含植物抗性轉(zhuǎn)錄組實驗，提供更多易于獲取的實驗信息，PRGdb 提供了來自182個測序蛋白組的199個參考耐藥基因和586652個假定耐藥基因。與之前的版本相比，PRGdb 4.0將參考耐藥基因的數(shù)量從153個增加到199個，假定耐藥基因的數(shù)量從76個蛋白組的 177K 增加到182個測序蛋白組的586K。

除了植物抗性基因數(shù)據(jù)庫PRGdb之外，植物學(xué)研究還有一些通用數(shù)據(jù)庫可供參考：

01.NCBI中的genome，直接下載NCBI上的基因組文件：

ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/

02.植物基因組數(shù)據(jù)庫（包含約30個左右的植物，具體查看:）：30個左右植物基因組對應(yīng)列表下載http://www.plantgdb.org/prj/GenomeBrowser/

03.包含多個物種的基因組數(shù)據(jù)（如：柑橘、黃瓜、桉樹、海棠等約100個左右）：100個左右植物基因組對應(yīng)列表下載https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html#

04.Ensembl數(shù)據(jù)庫（植物）：70個左右植物基因組對應(yīng)列表下載http://plants.ensembl.org/species.html

05.擬南芥數(shù)據(jù)庫：https://www.arabidopsis.org/index.jsp

06.另外一個綜合性的（包含番茄，馬鈴薯，煙草，茄子等）數(shù)據(jù)庫：https://solgenomics.net/

更多數(shù)據(jù)庫內(nèi)容可以回復(fù)后臺“植物抗病基因數(shù)據(jù)庫”獲取。

可以說，NGS通過對細(xì)菌及其與宿主的相互作用進行更詳細(xì)和全面的分析加速了結(jié)核病的研究。

參考文獻:Yuan M,Jiang Z,Bi G, et al. Pattern-recognition receptors are required for NLR-mediated plant immunity. Nature. 2021;592 (7852):105-109. doi:10.1038/s41586-021-03316-6