The Crop Journal | 河南省农业科学院张海洋团队从芝麻栽培种中成功克隆到抗枯萎病基因SiRLK1

芝麻（Sesamum indicum L.）是含油量最高的一年生草本油料作物。芝麻枯萎病由Fusarium oxysporum f. sp. sesami（Fos）侵染引起，是芝麻两大真菌病害之一。开展抗枯萎病关键基因挖掘对解析芝麻等农作物抗病遗传机制、实现品种抗性改良具有重要意义。目前，尚未从芝麻栽培种中发掘出与枯萎病抗性相关的优异基因（位点）。

近日，河南省农业科学院张海洋团队在The Crop Journal在线发表了题为“Identification of Fusarium wilt resistance gene SiRLK1 in Sesamum indicum L. ”的研究论文，作者通过图位克隆从芝麻主栽抗病品种豫芝11号中克隆到抗枯萎病基因SiRLK1，并揭示了该基因与枯萎病抗性相关的重要序列特征。

研究发现，在接种Fos致病类群1菌株FS10175后，芝麻品种豫芝11号（免疫）和种质资源Sp1（高感）表现出极端差异的枯萎病抗性反应（图1）。利用两个材料进行杂交群体构建和遗传分析，明确豫芝11号对Fos致病力类群1的抗性由显性单基因控制。通过杂交群体关联和BSA联合分析及精细定位，确定SiRLK1基因为芝麻抗枯萎病基因（图2）。SiRLK1编码具有3个串联激酶结构域的malectin/受体类蛋白激酶，被认为是激酶融合抗病基因家族成员，但其仅存在于唇形目植物中。进一步的等位变异和单倍型分析显示，在142份芝麻种质资源的SiRLK1等位序列中鉴定到269个SNP和InDel，而49.44% 的编码序列变异位点位于SiRLK1基因激酶结构域III内，且数个位点变异明显与种质资源的抗病性变化有关（图3），表明SiRLK1激酶结构域III对赋予芝麻枯萎病抗性起到了重要作用。上述研究为后续芝麻抗枯萎病基因功能分析和分子标记利用提供了有价值的基因资源和信息。

图1 豫芝11号和Sp1接种枯萎病菌后的表型

图2 SiRLK1图位克隆及基因结构

图3 芝麻种质资源中SiRLK1等位序列变异

作者和基金项目

神农种业实验室为该文第一署名单位，段迎辉副研究员为第一作者；河南省农业科学院芝麻研究中心张海洋研究员和苗红梅研究员为共同通信作者。该研究得到神农种业实验室一流课题（SN01-2022-04）、国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-14）和河南省重点研发专项（221111520400）等项目的资助。