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番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus, TSWV）是全球公認的最具毀滅性的植物病毒之一，對世界范圍內的番茄產量和品質構成嚴重威脅。該病毒主要通過薊馬以持久性方式快速傳播，其中入侵性薊馬物種西花薊馬的全球擴散進一步加劇了TSWV的傳播影響，導致番茄、辣椒、大豆和花生等重要經濟作物遭受重大經濟損失。以TSWV為代表的番茄斑萎病毒屬病毒每年在全球范圍內造成的經濟損失高達約10億美元，對全球糧食安全形成了嚴峻挑戰。目前，從番茄種質資源中挖掘新的抗病基因，已被公認為防治番茄斑萎病毒病最為有效且環保的策略。因此，利用特異抗性番茄種質材料構建遺傳群體通過BSA-seq測序技術挖掘新的抗病基因對番茄抗病育種具有重要意義。
2025年1月，Horticulture Research上線了（Advance Access）西北農林科技大學梁燕教授團隊題為Association of the tomato co-chaperone gene Sldnaj harboring a promoter deletion with susceptibility to Tomato spotted wilt virus (TSWV)的研究論文。
該研究首先對番茄材料M82和R6進行人工接種番茄斑萎病毒（TSWV），發現R6株系表現高抗性，且不攜帶任何已知的番茄斑萎病毒抗性基因。為了挖掘番茄斑萎病抗性基因SlDnaJ，以抗病材料R6和感病材料M82為親本構建了Fˇ2群體，通過BSA-seq和開發InDel標記技術，以Heinz1706基因組為參考序列，成功將抗性基因SlDnaJ精細定位在85.45kb區段內，該區段包含14個注釋基因，僅一個基因Solyc10g081220在感病番茄M82中啟動子區域存在61bp的缺失，該基因屬于熱激蛋白（HSP）家族，編碼Dna J分子伴侶蛋白，為SlDnaJ的強候選基因（圖1）。序列比較發現該基因的缺失特異性地存在于感病番茄株系M82中（被命名為Sldnaj）。qRT-PCR分析表明Sldnaj在感病番茄M82中表達量顯著高于抗病材料R6。通過CRISPR/Cas9系統敲除M82中Sldnaj基因，敲除植株對TSWV的抗性顯著高于對照植株（圖2）。植物激素和抗氧化酶活性分析表明Sldnaj的上調表達影響了水楊酸/茉莉酸信號通路，從而誘導并促進了TSWV在感病M82植株中的系統性感染。本研究鑒定了一個在番茄中具有自然缺失突變的新番茄斑萎病毒易感基因，這一發現為揭示病原體抗性分子機制及番茄抗TSWV育種策略提供了新思路。
圖1 圖位克隆的番茄SlDnaJ（Solyc10g081220）候選基因賦予番茄斑萎病毒（TSWV）抗性
圖2 CRISPR/Cas9敲除的Sldnaj突變株系接種番茄斑萎病毒（TSWV）抗性分析
西北農林科技大學園藝學院2022屆博士研究生祁世明為論文第一作者（目前為河西學院農業與生態工程學院副教授），西北農林科技大學園藝學院梁燕教授為通訊作者。西北農林科技大學園藝學院博士研究生黎玉順、趙攀、王晉、王波及碩士研究生孟良哲、婁茜棋、沈淵博、張世杰、王新宇參與了論文工作。西北農林科技大學園藝學院杜羽和戰祥強教授、美國康奈爾大學植物研究所趙建濤博士及河西學院農業與生態工程學院陳修斌和張春梅教授也參與了該項研究工作。研究得到“十三五”國家重點研發計劃項目、陜西省重點研發計劃項目、西安市重點農業產業鏈關鍵技術研發項目、河西學院博士科研啟動基金項目的經費資助。
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