近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xué)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(xué)植物保護學(xué)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(xué)院青年創(chuàng)新專項，國家自然科學(xué)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
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