番茄NBS-LRR基因Mi-9赋予其对根结线虫的耐热抗性

研究人员鉴定出一种耐热且适用于农业的抗根结线虫基因，并通过整合比较基因组学和基因组编辑技术建立了一种快速表征复杂抗性基因的方法。

　　

根结线虫（RKN）是分布最广泛的土传专性内寄生虫。它们会感染多种作物的根部，造成严重的产量损失。目前，番茄中仅有一种商业化的抗根结线虫基因，即Mi-1.2。然而，当土壤温度高于28℃时，该基因就会失效。因此，为了培育抗逆性番茄种质资源并确保番茄的可持续生产，仍然需要鉴定抗根结线虫的耐热基因。

为了实现这一目标，中国的一个研究小组从茄属植物 LA2157 中由七个核苷酸结合位点和富含亮氨酸重复序列 (NBS-LRR) 型抗性基因组成的基因簇中克隆出了耐热 RKN 抗性基因Mi-9。

研究小组在《综合农业杂志》上发表了他们的研究成果。

“温室和田间番茄生产系统中的土壤温度经常高于28℃，全球气候变化导致的气温上升使情况更加恶化，”该研究的通讯作者、中国科学院曹旭教授解释说。

为了从LA2157中克隆出耐热RKN抗性基因，研究人员使用PacBio Sequel II测序技术进行了从头基因组参考组装。然后，对13个代表性茄科植物进行了比较基因组分析，发现在一个330 kb的抗性基因簇内发生了两轮基因重排（倒位），这可能是耐热RKN抗性的获得或丧失的原因。

“通过对5个NBS-LRR基因进行单独敲除和组合敲除，对线虫感染情况进行筛查，结果表明，仅Mi-9候选基因4 ( MiC-4 ) 就足以赋予耐热RKN抗性，”徐教授分享道。“我们通过表征多个番茄品种中基因簇的基因组结构变化，克服了重组不足的问题，然后利用CRISPR/Cas9介导的编辑技术，精准地靶向并敲除簇成员，从而确定抗性基因。”

值得注意的是，线虫感染后，根系迅速坏死，表明MiC-4引发的免疫反应在感染的初始阶段就已发生。徐建军补充道：“研究Mi-9（MiC-4）如何调控ROS信号，将有助于植物与寄生线虫相互作用的基础研究。”

该团队的研究结果还展示了通过结合比较基因组学和基因组编辑来快速表征抗性基因的路线图，并有可能应用于其他作物。

###

联系作者：曹旭，E-mail：[e-mail]