根结线虫（Root-knot nematodes，RKNs）是全球分布最广的植物内寄生害虫，已报道的种类超过100种，可危害39科130多种作物。这类病原体主要通过土壤传播，侵染植物根系，诱导根结形成，造成严重的作物减产甚至绝收，对全球农业生产具有重大威胁。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许操带领的环境智能作物设计育种攻关团队的研究成果在《农业科学学报（英文）》 (Journal of Integrative Agriculture，JIA) 正式发表。该研究报道了在高温条件下仍具有根结线虫抗性的NBS-LRR类抗病基因Mi-9，建立了“比较基因组学筛选+高通量基因编辑验证”的高效抗病基因鉴定技术体系。

在番茄育种体系中，目前唯一商业化应用的抗性基因Mi-1.2虽然可以介导番茄对南方根结线虫、爪哇根结线虫和花生根结线虫生理小种的侵染抗性，但其抗性存在明显局限性：当土壤温度超过28°C时其抗性显著减弱；随着根结线虫新型生理小种的不断出现，该基因的田间防控效果持续下降。因此，发掘具有热稳定特性的根结线虫抗性基因是培育抗性番茄种质、保障番茄生产的迫切需求。

该研究采用多组学整合分析策略，首先对奥秘番茄小种LA2157进行三代基因组测序及高质量组装，将候选基因锁定至一个基因簇区域。随后研究选用了我国分布范围最广、造成作物经济损失最为严重的南方根结线虫对突变体进行了侵染实验。

结果表明，单一基因Mi-9 Candidate-4（MiC-4）的敲除即引起对根结线虫的抗性完全丧失，具体表现为根结线虫侵染后CR-MiC-4突变体根结的产生以及活性氧爆发的显著减弱，证实该基因是介导热稳定抗性的关键因子。

这一发现为作物应对气候变化，尤其是“全球升温”背景下的线虫侵染提供了重要的抗性基因资源；建立了“比较基因组学筛选+高通量基因编辑验证”的高效抗病基因鉴定技术体系，所提出的研究策略为其他作物的抗性遗传改良提供了可供推广的方法学参考，对保障全球粮食安全具有重要理论价值和应用前景。

许操为论文通讯作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所博士陈树栋和邹玉盼为论文第一作者，博士研究生仝鑫对研究做出了重要贡献。研究得到国家重点研发计划和中国科学院先导计划的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/2024.07.017