近日，我院梁燕教授團(tuán)隊在番茄斑萎病抗病育種研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究成果以“A new NLR gene for resistance to Tomato spotted wilt virus in tomato ( Solanum lycopersicum )”為題在《Theoretical and Applied Genetics》在線發(fā)表。2018級博士研究生祁世明為論文第一作者，梁燕教授為通訊作者。該研究得到了“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD010703）和陜西省重點研發(fā)計劃項目（2019ZDLNY03-05）的資助。
圖 1 番茄抗感植株感染TSWV后病害等級分布
番茄斑萎病是由番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus, TSWV）引起的病毒病，是影響全球番茄生產(chǎn)的毀滅性病害之一。現(xiàn)有的TSWV抗性基因包括 Sw-5 在高濃度TSWV或不同地域的分離物會打破其抗性。挖掘新的高抗種質(zhì)以及鑒定新的抗性基因是緩解當(dāng)前TSWV危害的綠色、經(jīng)濟(jì)、有效的途徑。
圖 2 抗TSWV主效QTL位點SlSW5-1的精細(xì)定位
該研究以高感M82和高抗H149純合番茄材料為親本雜交所獲得的F1、BC1F1-P1、BC1F1-P2 和F2群體進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果表明TSWV抗感性狀是由多個基因控制的數(shù)量性狀引起的（圖1）。通過三年的遺傳作圖分析，將主效QTL位點精細(xì)定位于番茄第5號染色體上145 kb的基因組區(qū)間內(nèi)（圖2）。在該區(qū)間內(nèi)鑒定出三個成簇的NBS-LRR類型的抗病基因 Sl5R-1 （ Solyc05g009740 ）、 Sl5R-2 （ Solyc05g009750 ）和 Sl5R-3 （ Solyc05g009760 ）。利用qRT-PCR和基因沉默實驗證實 Sl5R-1 是賦予高抗TSWV的抗性基因。進(jìn)一步分析 Sl5R-1 啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)，在抗病植株H149中存在一個由堿基‘A’缺失引起的 SlTGA9 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，其轉(zhuǎn)錄水平在抗病植株中感染TSWV后顯著上調(diào)表達(dá)。隨后，對水楊酸（SA）和茉莉酸（JA）含量以及SA和JA信號通路中關(guān)鍵基因表達(dá)分析，結(jié)果表明轉(zhuǎn)錄因子 SlTGA9 互作或正向調(diào)控 Sl5R-1 以影響SA和JA信號通路，從而賦予H149高抗TSWV（圖3）。這些結(jié)果為番茄抗病育種的應(yīng)用以及番茄斑萎病抗病機(jī)制提供了新線索。
圖 3 Sl5R-1在抗感番茄植株中參與TSWV抗性的調(diào)控機(jī)制模型
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https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04049-4
