近日，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉所植保病害課題組通過Nanopore長讀長，Illumina短讀長和Hi-C測序，對野生番茄Solanum arcanum LA2157進行了染色體水平的基因組組裝，結(jié)合報道的番茄熱穩(wěn)定抗根結(jié)線蟲基因Mi-9的分子標記，實現(xiàn)了對該基因的挖掘、克隆和熱穩(wěn)定抗根結(jié)線蟲功能驗證，為基于基因組大數(shù)據(jù)快速克隆抗線蟲基因提供了思路，并為耐高溫抗根結(jié)線蟲的番茄種質(zhì)資源創(chuàng)制奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果以“Chromosome-scale genome assembly-assisted identification of Mi-9 gene in Solanum arcanum accession LA2157, conferring heat-stable resistance to Meloidogyne incognita”為題在線發(fā)表在在植物科學領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《植物生物技術(shù)》（Plant Biotechnology Journal, IF：13.26）。

 

　　根結(jié)線蟲病是番茄生產(chǎn)上一種毀滅性病害，每年造成巨大的經(jīng)濟損失。盡管殺線蟲劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但基于成本和環(huán)保的角度考慮，利用寄主的抗性是最有效和可持續(xù)性的防控措施。目前Mi-1基因是番茄中唯一被商業(yè)化利用的抗根結(jié)線蟲基因，但是該基因在土壤溫度超過28℃時會喪失活性，且田間出現(xiàn)能夠克服Mi-1基因抗性的毒性根結(jié)線蟲種群。據(jù)報道，野生番茄Solanum arcanum LA2157中Mi-1同源基因Mi-9位于6號染色體短臂，是一個單顯性抗性基因，對根結(jié)線蟲具有高溫穩(wěn)定抗性，但由于遠緣雜交不親和，還未被克隆和應(yīng)用。在全球變暖的氣候背景下，成功克隆出Mi-9基因并引入栽培番茄中，對良好環(huán)境適應(yīng)性番茄的生產(chǎn)將是一種有價值的遺傳改良。

 

　　該研究通過Nanopore長讀長，Illumina短讀長和Hi-C測序，對Solanum arcanum LA2157進行了染色體水平的基因組組裝，共組裝成12條染色體，基因組大小為855.68 Mb，結(jié)合文獻報道的Mi-9基因分子標記REX-1和C8B，將7個候選基因定位在12.96 Mb的范圍內(nèi)，而NBS-LRR基因主要分布在706 kb的區(qū)域內(nèi)。轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)4個基因在根部表達，其中Sarc_034200與Mi-1.2同源性最高，且與栽培品種Heniz“1706”及感病醋栗番茄LA2093相比，除Sarc_034200外的其他6個基因均呈現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系，初步猜測Sarc_034200為候選Mi-9基因。利用TRV介導(dǎo)的基因沉默干擾LA2157番茄Sarc_034200基因表達，接種南方根結(jié)線蟲，與對照組相比根結(jié)數(shù)和卵塊數(shù)顯著增加；而轉(zhuǎn)Sarc_034200基因的醋栗番茄（根結(jié)線蟲感病種）植株與對照組相比，在25℃及30℃溫度條件下均對根結(jié)線蟲具有高抗性。

 

　　蔬菜花卉所蔣麗君博士，凌鍵副研究員，趙建龍副研究員為本論文共同第一作者。蔬菜花卉所謝丙炎研究員，湖南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院王運生教授和蔬菜花卉所茆振川研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到中國農(nóng)業(yè)科學院青年創(chuàng)新專項，國家自然科學基金，國家重點研發(fā)計劃，海南崖州灣種子實驗室和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.14055