【Nat Communi】突破！水稻根结线虫首个抗性基因被克隆

线虫病害是影响粮食和经济作物安全生产的重要病害，在世界范围内每年造成的经济损失高达1570亿美元。随着全球气候变化、耕作方式改变以及抗性品种缺乏等因素的影响，植物线虫病害发生频繁，防控形势严峻。近年来拟禾本科根结线虫（Meloidogyne graminicola）病害发生不断增加，在我国13省份均有报道，呈扩散蔓延趋势。拟禾本科根结线虫繁殖速度快，可侵染灌溉稻、深水稻、旱稻以及育秧苗圃，其已成为制约中国以及亚洲地区水稻生产的重大问题。培育抗病品种是防治线虫病害经济绿色有效的措施，目前发现的水稻线虫病害抗性资源稀少，大多数亚洲栽培稻对该线虫表现敏感，未有抗病基因报道。虽然非洲栽培稻和长雄野生稻对拟禾本科根结线虫具有一定的抗性，然而其在亚洲栽培稻中的应用受到抗性不稳定的限制，杂交后代很难维持亲本的抗性。

2023年6月8日，华中农业大学郭晓黎教授团队在Nature Communications上发表题为MG1 interacts with a protease inhibitor and confers resistance to rice root-knot nematode的研究论文，首次克隆了水稻根结线虫抗性的关键基因M. GRAMINICOLA-RESISTANCE GENE 1（MG1），并研究了MG1介导抗性的分子机制，为水稻线虫病害抗病育种奠定了重要基础。

研究人员对207份水稻微核心种质资源进行了抗性鉴定，筛选到4个拟禾本科根结线虫高抗品种Toga、SL 22-620、HKG98以及前人报道过的ZH11。遗传分析发现其中3个水稻品种（ZH11、SL 22-620和HKG98）的线虫抗性由同一个显性抗性位点MG1决定。进一步借助BSA、图位克隆以及基因编辑等手段成功克隆和鉴定了该基因，通过转基因或者遗传学方法将该基因导入敏感品种可以显著增强线虫抗性，与抗性品种的抗性水平相当。该基因位于第11号染色体长臂末端的复杂R基因簇中，编码CC-NB-LRR蛋白，结构域置换等实验表明LRR结构域及潜在的棕榈酰化修饰位点在激活线虫抗性中起着关键作用。此外，研究人员鉴定到一个蛋白酶抑制剂MGBP1，它与MG1直接互作，增强其蛋白稳定性参与抗性过程。该研究结果为深入了解线虫抗性的分子机制奠定了理论基础，并且为线虫抗性水稻品种的培育提供了宝贵资源。

华中农业大学已毕业博士研究生王小敏为该论文的第一作者，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室郭晓黎教授为通讯作者。该研究得到了中科院遗传与发育生物学研究所储成才研究员团队、中国农科院植保所彭德良研究员团队以及四川农业大学孙昌辉、南京农业大学吴玉峰、江西省农科院黄仁良等合作者的大力支持和合作。研究得到了国家自然科学基金和华中农业大学科技自主创新基金的资助。

来源：pbj植物生物学技术

转自：“iPlants”微信公众号

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