烟草(Nicotiana benthamiana)全基因组NBS-LRR基因家族的鉴定与功能分析：为抗病育种提供新资源

云南烟草农业科学院团队通过HMMsearch和系统发育分析，在烟草中鉴定出156个NBS-LRR基因家族成员，分为TNL/CNL/NL等6种类型，揭示其保守结构域、亚细胞定位及启动子顺式元件特征。该研究为解析烟草抗病毒分子机制及抗病育种提供重要靶点，成果发表于《Scientific Reports》。

　　

烟草作为植物病毒学研究的重要模式植物，其易感性虽为研究提供便利，却也面临烟草花叶病毒(TMV)等病原体的严重威胁。早在1994年，科学家就发现烟草N基因编码的TIR-NBS-LRR(TNL)蛋白是抗TMV的关键，但此后二十余年相关研究进展缓慢。随着测序技术发展，云南烟草农业科学院的研究团队决定对烟草NBS-LRR基因家族展开全基因组水平解析，以填补这一空白。

研究团队采用HMMsearch结合Pfam数据库筛选，通过Clustal W构建系统发育树，利用MEME分析保守基序，并借助CELLO和Plant-mPLoc预测亚细胞定位。从61,328个烟草基因中鉴定出156个NBS-LRR成员，仅占基因组0.25%。这些基因被分为TNL(5个)、CNL(25个)、NL(23个)等6种类型，其中4个罕见地含有RPW8结构域。系统发育分析显示它们分为3个进化枝，每个枝均含4-6种类型，暗示基因间存在协同进化或遗传物质交换。

保守基序与结构域
通过MEME鉴定出10个保守基序，其中CNL型特有的motif2/4/8可能决定其与TNL的功能差异。值得注意的是，TN型仅含1个基序，而N型基序数量波动最大(1-7个)，反映其功能多样性。

亚细胞定位
77.56%的NBS-LRR定位于细胞质，其中不规则型(CN/N/TN)占比达70.25%。特别的是，所有TN型均定位细胞核，暗示其可能参与转录调控。

基因结构特征
大多数基因含≤2个内含子，其中16个甚至无内含子，这种精简结构可能利于快速响应病原入侵。一个NL型基因拥有近40Kb的超长内含子，其功能值得深究。

顺式调控元件
启动子区发现33种调控元件，包括29种共有元件和4种不规则型特有元件。激素响应元件占比显著，74个基因含脱落酸响应元件(ABRE)，73个含茉莉酸甲酯响应元件，揭示植物激素在抗病信号中的核心地位。

该研究首次系统绘制了烟草NBS-LRR基因家族图谱，揭示其进化规律和功能多样性。特别是发现内含子精简化、核定位TN型等特征，为理解抗病基因快速进化机制提供新视角。研究提出的候选基因清单可直接用于分子育种，例如含有RPW8结构域的NL型基因可能具有广谱抗性。未来通过基因编辑等技术验证这些基因功能，将加速培育抗病毒烟草新品种，对保障烟草产业可持续发展具有重要意义。论文发表于《Scientific Reports》，为植物抗病研究领域提供了重要参考。