番茄抗根结线虫Mi 基因研究进展

因研 究进展 。
２ 番 茄抗根结线虫和马铃薯金线虫的基 因定位
许多的研究表明：在番茄中存在抗根结线虫的基因（ ｉ，抗线虫育种是番茄育种项 目的重要组成部分 ， Ｍ）
这种抗性基因（ ｉ Ｍ） 具有广谱抗性 ， 能有效地抗几种根结线虫 。目前已经从番茄 中定位出 ３ 个抗根结线虫 的基
因（ 一１ Ｖ 一 ，Ｍ 一 ） 个抗马铃薯金线虫￣ ，／ ３ ｉ ５ ，１ ｉ ｉ ＡＮ（ｅ ）表 １ｉ。 ｎｒ （ ）＿ ｏ Ｉ
番 茄 抗 根 结 线 虫 Ｍｉ 因 研 究 进 展 基
彭德 良 ，唐 文 华
（ １中国农业科 学院植物保护研究所 ，北京 １０９ ￣２中国农业 大学植物保 护学院 ，北京 １ ｏ ４ ０ｏ ４ ０ ９） ０
摘要：目前 国际上从 番茄中发现 了 ８ 个抗根结线虫基因 ， 其 中 ３ 个抗性基因 Ｍ 一１ ｉ 、蜥 一３和 Ｍｉ 分 别定位在番茄第 ６染色 一５ 体和 １ 染色体上 ，已经克隆出 的 Ｍｉ 基因与其他植物抗病基因具有相似性 ． ２ 一１ 线虫 Ｍｉ 因舟导 了对马铃薯蚜 虫的抗性。 基 关键词 ：番茄 ；抗 性基因；根结线虫 中圈分类号 ：￥ ４ ；￥３ ． ６ １２ ４ ２４ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —１０ （０ １￣ 一０ ２ —０ ００ ７０ ２０ ） ２０ ４
ｌ ｔ 中。Ｍ 基因是单个显性或半显性 的抗性基因 ， ｅｕ ｎ ｍ） ｉ 尽管人们很早就发现了 Ｍ 基因的存在并筛选 出了许多 ｉ 与 Ｍ 基因相连锁的分子标记 ， 由于在 Ｍ 基 因周围常常发生重组的阻碍作用 ，严重地影响着 Ｍ 基 因的定 ｉ 但 ｉ ｉ
位及克隆”。直到最 近 Ｋｌｈ ｎ等 （ ９ ） Ｍｌｇ 等 （ ９ ） ’ ａ ｓａ ｏｉ １ ８和 ｉ ａ ９ ｌ ｎ １ ８用定位克隆途径分离到 Ｍ 基因 。用重组鉴 ｉ ９ ｉ
● 文献 综 述 ＬＴＥ ＴＵＲＥ Ｓ Ｉ ＲＡ ＵＭＭＡＦＹ ｛
２２ ２
沈
阳农Βιβλιοθήκη 业大学学
报
第３ ２卷
４
Ｍｉ基 因 的特 性
４ １ 过敏 性 反应 ．
基 因抗 性 特征 表 现为 在 寄 主植物 中引起 过 敏死 反 应 （Ｒ） 即在 二龄 侵 染 性幼 虫 头 部周 围植 物 细胞 Ｈ ， 的局 部 坏死 。与 其他 的植 物 抗线 虫基 因相 比 ， 基 因引起 的过敏 性 坏死 的抗 性 反应 最 快 ，一般 在寄 主受根
定 技 术将 基 因定 位 于番 茄 ６ 染 色体 上 的 一小 段 区域 内 ，通过 对 连 续 ５ｋ Ｎ 的序列 分 析 ，鉴定 出 ３ 号 ２ｂ Ｄ Ａ
个开方阅读框架 ，他们与其他已克隆的植物抗病基因具有相似性 。
表 １已经定位的番茄抗线 虫基 嗣的染色体位点
Ｔａ ｌ １ Ｍ ａ ｎ ｄ ｌｃ ｆ ｎ ｍａ ｏ ｅ ｒ ｓ ｔｎ 帅 ｂｅ ｕ ｅ ｏ ｉｏ ｅ ｔｄ ｅ／ ａ ｔ ｓ
・２ ２ １・
３ 番 茄抗 根 结 线 虫 Ｍｉ 因的 分 离 、克 隆 与其 他 植 物 抗 病 基 因 的关 系 基
３１ ． Ｍｉ 因的 分离 和克隆 基
Ｍ ｉ基 因是通过 种 间杂 交胚胎挽 救 法从 野生种 （ｙｏｅｓｏ Ｍ妇 ｍ） 人栽 培 番茄种 （ｙ ｐ ｉ ｎ Ｃ－ Ｌｃ ｒｉｒ ｐ ｉｃ￣ ， 导 Ｌｃ ｍｓｏ ｔ ｏ ｃ ｇ
ｎｏ， ｎ ＿ ｒ ｍｏ ｏ ￣ Ｉ ． Ｔ ｅ ｔ ｃ ｒ ｆ Ｍｉ １ ａ ｓ ｌｒ ｔ ｈ ｒｓｓ ｎ ｅ ｅ ｆ ｏｈ ｒ ｄｓ ａ ｅ ／ ｉ ｗ ６ ｃｏ ｅｙ ｒｌｔｄ ＇ ．ｍｅ ６ ａ ｄ Ｃ ｏ ｓ ｎ ：ｖ ｏ ， ｈ ２ ｈ ｓ ｕ ｔ ｅ ｏ 一 ｗ ｓ ｉ ａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｉ ａ ｔ ｇ ｎ ｓ ｏ ｌ ｅ ｉｅ ｓ ｓ ｖ ａ ｌｓ ｌ ｅ ｅ ｒ ｕ ｍｉ ｔ ｉ ａ
其中的两个开方阅读框架 Ｍ 一１１ Ｖ 一１２是完整的基因。用克隆的拷贝 Ｍ 一１１ ｉ ． 的互补 ｉ ．，］ ｉ ． ｉ ｉ ．，Ｍ 一１２ 性研究表明感病的番茄植株 中导人 Ｍ 一１２ ｉ ． 基因，而不是 Ｍ 一１１ 因，就具有对根结线虫的抗性 ，被转化 ｉ ．基 植株后代具有与 狮 相同的抗性谱 。Ｍ 一 ． 基因产生 １ ｉ １２ 个大约 ４ｂ的转录产物 ．编码 １５ 个氨基酸 的推定 ｋ ２７ 蛋白质 。这种蛋白质是以存在核苷酸结合位点和富亮氨酸重复区域为特征的抗病相关蛋白家族 中的一员 。Ｍ ｉ 编码的蛋白，缺乏信号序列 ，因此认为 Ｍ 基因在细胞质 内介导寄主识别线虫的过程 。Ｍ 含有修饰序列这一 ｉ ｉ
事 实表 明 ，Ｍ 与其 他蛋 白质有 复杂 的相 互关 系 。 ｉ ３２ ． Ｍｉ基 因与其 他 高等 植物抗 病基 因的关 系
Ｍ 一１２ ｉ ． 基因与克隆 的 Ｐ 基 因相似程度最 高 ． 附 是抗 丁香假单胞杆菌番茄致病 型 （ｓ ｃｍ ｎ ｓ Ｉ ｆ Ｐｅ ｌ ｏａ ｙ ｕｏ ｓ －
效和集 约化规模化方 向发展 ，高附加值的经济作物如蔬菜的种植面积越来越大 ，随着保护地栽培技术的推 广，复种指数增加使得蔬菜根结线虫病特别是番茄根结线虫病的的发生危害逐年加重。种植抗性品种是防治 番茄根结线虫病最经济有效的方法 ，国外从 ２ 世纪 ４ 年代 开展应用番茄中的抗性基 因控制根结线虫 的危 Ｏ ｏ 害 ，目前在美 国和欧洲 国家应用 的番茄品种几乎都携带有抗线虫的 Ⅻ 基因，我国 目 前正在开展这一方面的 工作 ，为了促进我国更快地开展番茄抗根结线虫的研究工作 ， 本文简要介绍国外关于番茄抗根结 线虫的 Ｍ 基 ｉ
Ａｄ ａ ｏ ｆ Ｒ ａｓａ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ —ｋ ｏ ｍａ ｏ ｅ ｎ Ｔｏ ｌ ｖ ｎ ｅ ｏ ｅ ｔ ｎ ｅ Ｇｅ ｅ Ｍ ｏ Ｒｏ ｔ ｎ ｔ Ｎｅ ｔ ｄ ｓ ｉ ｍｓ￣ ａ
Ｐ Ｎ —ｈ ，Ｔ Ｇ Ｗｅ Ｅ ｃ Ｄｅ ＡＮ ｎ一
基 因与抗蚜 虫的基因（ ｅ Ｍ ｕ一１密切相关 ，抗 ）
收 稿 日期 ｝２ ０ —０ —１ ０１ ５ ６
作者简介 ：彭糟 良（９ 一 ，募 ，中国农业科学院檀物保护研究所副研究员 ． 士，从事檀韵缝虫分 类鉴定 、品种抗性和生物防治研究 １∞ ） 博
● 文 荣述 ＬＴ Ａ Ｉ ＥＲ ＴＵＲ ＭＭＡＲ Ｅ ＳＵ Ｙ
第 ３期
彭德 良等 ：番 茄抗根 结 线 虫 Ｍｉ 因研 究进 展 基
因的抗性 ， 在 自然界中存在部分或全部打破 蛐 抗性的南方根结线虫 、爪 哇根结线虫和花生根结线虫群 体。在田阃或温室条件下 ，由于 Ｍ 基因的选择作用，这些群体的数量上升“ 。 ｊ
３３ ． Ｍｉ基 因与抗 蚜 虫 Ｍｅ ｇ一１ 因的 关系 基
基因不同，Ｈ Ｆ 基因在它的氨基 酸末端含有 ｓ一‘
富亮 氨 酸 区 （ｚ ，但 这并 不适合 富亮 氨酸 重复 区 （Ｒ 的类型 。 Ｌ） Ｌ Ｒ）
以前曾在番茄 中观察到对马铃薯蚜虫（ ａｒｉｕｎｅ ｈｒａ ） Ｍ ｃ ｓｌ ｕ ｏ ｉ 的抗性 、并命名 了 １ ｏｐ ｏ ｐ ｂ ｅ 个新基因 Ｍ ｕ 。该 ｅ 一１ 基 因与抗线虫 的 Ｍ 基因紧密连锁 ，最近进行的 蛐 克隆试验确定丁这两个基因的相关性。 Ｒ ｓ 等 （９８研 ｉ ｏｉ １ ） ｓ ９ 究表明 ，Ｍ 基因能在番茄叶片中表达 ， ｉ 对蚜虫的抗性是株系转化性（ｏ ｔ— ｐｃ ｃ ，用 Ｍ 转化的感病番茄 ｉｌｅ ｓｅ ｆ ） ｓａ ｉ ｉ ｉ 对 １ 个蚜虫株系表现抗性。因此 ， ｏ ｌ （９８认 为 Ｍ 和 Ｍ ｕ 是同 １ Ｒ ｓ 等 １９） ｓ ｉ ｅ 一１ 个基因 ，Ｍ 介导了对蚜虫 和线虫 ｉ 的抗性… 。但 马铃薯蚜虫和根结线虫是两种属于不 同分类单元的生物 ，他们的亲缘关系很 远 ，目前还不知 道在两种生物中影响抗性 的机制是否相同。 是首例对亲缘关 系很远的两种生物都表现抗性的基因。
ｆ ｎ ／￣ 矿 Ｐ ｍ Ｐｏ ａｏ ． ｌ ｍ Ｊ ． ａ ／ ｒｅ／ ａ ｔ ｎ Ａ ｄ Ｖ 矿 Ａｒ ｄ ｒ ｃ ｍｃ ｍ ｇ／ ｍ ａ ｓ ａ ｌ ２ Ｐ ｎ Ｐｏ ａ ｍ．吼／ ｇ ａ ｈ ￣ ／ ｔ ｒ ｅ／ ａ ｔ ￣ ｈ Ａｔ ａｏｌ ａ ／ ｒ ， 蜥
． ｅ￣ １０ ９ ．‰ Ｂ／ Ｊ ｉ ０ ０４ ／０９ ，‰ Ｊ ００ ４
神 ｈ ｔｅ ａ ｈｄ ｒｓ ｔｎ ｍ ｕ一 １ ｐ ｉ ｅｉ ａ ｔ ｈ ｓ Ｍｅ ．
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Ａｂ ｔ ｃ ：Ｅｉ ｔｒｓｓ ｎ ｅｌＳｔ ｏ ｔ ｎ ｔｎ ｍａｏ ｅ ｅｅ ｄｓｏｅ ｒｍ ｍａｏ Ｍｉ Ｍ ｓｒ ｔ ａ ｅｉｔ ｔｇ ｉ ｏ ｒｏ —ｋ ｏ ｅ ｔｄ ｓ ｗ ｒ ｉｃｒ ｄ ｆ ａ ｒ ｅ ｏ ｔ ｔ， ｏ 一１ ｉ一３ ａ ｄ ／ｉ ｎ ｖ 一５ 恤 ｉ
结线虫侵染后 ８ ２ 就可观察到 Ｈ ～１１ １ Ｒ反应。由于 Ｍ 其 因的存在与否决定了番茄植株是否对根结线虫具有抗 ｉ 性 ，Ｍ 基因的产物很明显参与植物对线虫的识别 ， 引发一系列与抗性反应有关的信号传递过程“ 。 ｉ 并
４ ２ 抗 性谱 ．
基 因能有 效 地抵抗 ３种常见 的根结 线虫 ，如 南方根 结线 虫 （ Ｍ．／ ｏｎａ） ｎ ｇ ／ 、爪 哇根 结线 虫 （ Ⅲ ｃ ｔ Ｍ． ∞ ） 花生 根 结 线 虫 （ 和 Ｍ ｌ ） 加咖 ，但 不抗 北 方 根结 线 虫 （ Ｍ． ） 。一 些根 结线 虫 的生 理 小种 能 克 服 Ｍｉ基
沈阳农业大学学报 ，２０ —０ ，３（） ２ — ２ ０１ ６ ２３ ：２０ ２３
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