番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus, TSWV）是全球公认的最具毁灭性的植物病毒之一，对世界范围内的番茄产量和品质构成严重威胁。该病毒主要通过蓟马以持久性方式快速传播，其中入侵性蓟马物种西花蓟马的全球扩散进一步加剧了TSWV的传播影响，导致番茄、辣椒、大豆和花生等重要经济作物遭受重大经济损失。以TSWV为代表的番茄斑萎病毒属病毒每年在全球范围内造成的经济损失高达约10亿美元，对全球粮食安全形成了严峻挑战。目前，从番茄种质资源中挖掘新的抗病基因，已被公认为防治番茄斑萎病毒病最为有效且环保的策略。因此，利用特异抗性番茄种质材料构建遗传群体通过BSA-seq测序技术挖掘新的抗病基因对番茄抗病育种具有重要意义。

2025年1月，Horticulture Research上线了（Advance Access）西北农林科技大学梁燕教授团队题为Association of the tomato co-chaperone gene Sldnaj harboring a promoter deletion with susceptibility to Tomato spotted wilt virus (TSWV)的研究论文。

该研究首先对番茄材料M82和R6进行人工接种番茄斑萎病毒（TSWV），发现R6株系表现高抗性，且不携带任何已知的番茄斑萎病毒抗性基因。为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为亲本构建了Fˇ2群体，通过BSA-seq和开发InDel标记技术，以Heinz1706基因组为参考序列，成功将抗性基因SlDnaJ精细定位在85.45kb区段内，该区段包含14个注释基因，仅一个基因Solyc10g081220在感病番茄M82中启动子区域存在61bp的缺失，该基因属于热激蛋白（HSP）家族，编码Dna J分子伴侣蛋白，为SlDnaJ的强候选基因（图1）。序列比较发现该基因的缺失特异性地存在于感病番茄株系M82中（被命名为Sldnaj）。qRT-PCR分析表明Sldnaj在感病番茄M82中表达量显著高于抗病材料R6。通过CRISPR/Cas9系统敲除M82中Sldnaj基因，敲除植株对TSWV的抗性显著高于对照植株（图2）。植物激素和抗氧化酶活性分析表明Sldnaj的上调表达影响了水杨酸/茉莉酸信号通路，从而诱导并促进了TSWV在感病M82植株中的系统性感染。本研究鉴定了一个在番茄中具有自然缺失突变的新番茄斑萎病毒易感基因，这一发现为揭示病原体抗性分子机制及番茄抗TSWV育种策略提供了新思路。

图1 图位克隆的番茄SlDnaJ（Solyc10g081220）候选基因赋予番茄斑萎病毒（TSWV）抗性

 

图2 CRISPR/Cas9敲除的Sldnaj突变株系接种番茄斑萎病毒（TSWV）抗性分析

西北农林科技大学园艺学院2022届博士研究生祁世明为论文第一作者（目前为河西学院农业与生态工程学院副教授），西北农林科技大学园艺学院梁燕教授为通讯作者。西北农林科技大学园艺学院博士研究生黎玉顺、赵攀、王晋、王波及硕士研究生孟良哲、娄茜棋、沈渊博、张世杰、王新宇参与了论文工作。西北农林科技大学园艺学院杜羽和战祥强教授、美国康奈尔大学植物研究所赵建涛博士及河西学院农业与生态工程学院陈修斌和张春梅教授也参与了该项研究工作。研究得到“十三五”国家重点研发计划项目、陕西省重点研发计划项目、西安市重点农业产业链关键技术研发项目、河西学院博士科研启动基金项目的经费资助。

 

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