植物R基因数据库（PRGDB）介绍

今天跟大家聊一聊植物R基因数据PRGdb。

什么是R基因？就是植物的抗病基因（Plant Resistance Gene）。不像动物有免疫系统免疫细胞，植物并没有自己的免疫细胞，那么植物是怎样对抗病原入侵的呢？我们首先来看看植物响应病原菌的免疫机制：

面对病原菌的入侵，植物主要有两个阶段的防御机制：广谱性防御PTI（PAMP-triggered immunity）和特异性防御ETI（effector triggered immunity）。

具体过程是这样的：病原菌侵染植物时，病原相关的一些细菌脂多糖，鞭毛蛋白，脂肽，肽聚糖等，统称病原\微生物相关的分子模板（pathogen/microbe associated molecular pattern, PAMP/MAMP），被植物相应的模板识别受体（pattern recognition receptors, PRR）所识别，引发广谱性的防御反应，抑制病原菌的初步感染。然后病原菌见招拆招，利用特异性的效应蛋白（effector）来抑制植物的PTI，帮助病原在植物体内繁殖或扩散。这时候植物当然不能怂，针对病原特定的效应蛋白，某些植物进化出抗病基因（R基因）来识别效应蛋白，从而触发植物自身的超敏反应，导致植物细胞凋亡，阻止病原菌进一步扩散。这步反应就是效应蛋白诱发的免疫（effector triggered immunity, ETI）（图1）。

图1 植物抵抗病原菌入侵的机制

植物的PTI和ETI就像动物细胞中的先天性免疫和后天性免疫，也是一个是广谱性的一个是特异性的。其中植物R基因在ETI中发挥着关键的作用。R基因一般有几个特定的结构域，不同类型的R基因可以有不同的结构域组合。比如以下就是R基因的常见结构：由亮氨酸重复区（leucine-rich repeat, LRR）、核苷酸结合区（nucleotide-binding, NB）和TIR（Toll/interleukin-1-receptor）组成。

这些不同结构域的不同组合就形成了多种不同类型的R基因，如下图所示：

植物R基因数据库（Plant Resistance Gene database, PRGdb），http://prgdb.crg.eu/wiki/Main_Page，就是关于植物R基因的公共数据库，该数据库最新版本（2013）收录了106373个241种植物的R基因，并且会不断更新丰富。这些R基因有五个来源：

1. 从已有文献报道中收集；

2. 从NCBI GenBank中收集；

3. 从NCBI UniGene中预测；

4. 从Pythozome数据库中预测；

5. 由其他科研工作者上传。

PRGdb共有10种结构域，包括MLO，PRW8，GNK2，CC，TIR，NBS，LRR，Receptor-Like Kinase，Ser-Thr Kinase，others。另外，PRGdb还收录了138种病原菌共23种效应基因（avirulence genes）和120种疾病信息。

下面我们来看看如何用PRGdb搜索感兴趣的R基因：

PRGdb提供了两种方法搜索R基因：根据R基因类型搜索和根据R基因含有的结构域搜索。例如我们想知道拟南芥有哪些文献已报道的TNL类型的R基因，那么我们从数据库首页下方的”Search”——“Classes”里设置搜索条件，分别选择”Reference R-Gene, manually curated”，“Arabidopsis thaliana”和”TNL”，点击”search”。

搜出来了7个基因：

点击基因名字，我们就可以得到该R基因的详细信息，包括CDS序列、氨基酸序列、基因功能描述、结构域位置和序列、疾病等。

如果你手头上有一堆unigene，想知道里面有没有R基因，也可以在PRGdb进行blast比对，搜索R基因。

但亲测了一下，不知道文件大小上限是多少，反正试了一个37M的fasta文件，出错；截一半数据上传，也出错，心好累……

有什么方法可以对手头上的大量unigene预测R基因呢？当然有哒！其实基迪奥的转录组测序就提供了植物抗病基因数据库的注释，提供详细的R基因注释结果，包括R基因名称、类型、物种、注释等信息，还有分类柱状图，直观显示各种类型R基因的数量，省时省力省心啊！

最后再强调一点，植物R基因的研究在阐明植物抵抗病原菌的分子机理、以及农作物的育种改良方面都发挥着很重要的作用。比如我们可以将拟南芥的抗病基因转入番茄中，使番茄也获得了抗某种病的能力，从而获得抗病番茄。想了解更多植物抗病和R基因的知识，可以参加我们下周三的“转录组测序在病原宿主互作中的应用”在线课堂。

课堂内容

1. 病原宿主互作的原理解析

   □ 病原宿主互作的分子机理

   □ KEGG中相关pathway的解读

   □ R基因类型以及结构解析

2. Dual RNA-seq应用于该领域的项目设计要点

   □ 如何选择建库策略

   □ 合理的测序量是多少

   □ 在取样上，我们应该注意哪些问题

   □ 都有哪些定制化生物信息分析策略有助于开展此类研究

交流时间：

12月21日（下周三）下午16：00
交流嘉宾：

周老师
报名地址：

https://ke.qq.com/course/141293#tuin=8e8efa7

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