近日，西北农林科技大学农学院黄镇教授团队在Horticulture Research（IF=8.5）上发表了题为“Identification and characterization of Bol.TNL.2, a key clubroot resistance gene from cabbage, in Arabidopsis and Brassica napus L”的研究论文。该研究在甘蓝中克隆到一个重要的根肿病抗性基因Bol.TNL.2，系统解析了其功能与抗病机制，为十字花科作物抗根肿病育种提供了宝贵的基因资源和理论支撑。
根肿病是由根肿菌（Plasmodiophora brassicae）引起的毁灭性土传病害，严重影响白菜、甘蓝、油菜等十字花科作物的生产，导致平均产量损失20%–30%，严重地块甚至绝收。目前，培育抗病品种是防控该病害最经济有效的途径，但由于已有抗性基因资源狭窄、抗源单一，病害变异频繁，常导致品种抗性丧失，因此挖掘新的抗病基因、拓宽抗性遗传基础具有重要意义。
该研究团队以抗病甘蓝W12和感病甘蓝Z5为亲本，构建BC₁F₁群体，通过BSA-seq和精细定位将主效抗病位点Bol.CR7.1限定在C07染色体上170.2 kb的区间内，利用定位区间内的基因组信息，开发了15个分子标记，进一步缩小了定位区间，并在定位区间内鉴定出抗根肿病的关键基因Bol.TNL.2，该基因能显著提高拟南芥和油菜对根肿菌4号生理小种的抗性。进一步对Bol.TNL.2过表达油菜材料进行根肿菌侵染后多时间点的转录组分析，表明该基因通过调控活性氧信号、细胞壁代谢和硫苷等次生代谢物合成参与抗病反应。
目前油菜中极少有根肿病的抗源，而同属十字花科的甘蓝与白菜存在抗根肿病的材料，利用甘蓝与白菜中的根肿病抗源成为油菜根肿病抗性育种的有效途径。因此该团队利用远缘杂交的方法，将抗病甘蓝W12与抗病白菜GK518进行人工合成，创制了兼具A与C亚基因组抗性的抗根肿病的甘蓝型油菜种质。利用回交转育法，育成了3个抗根肿病的甘蓝型油菜恢复系，目前已经配制了杂交组合在长江流域油菜主产区进行了适应性检验，具有较好的抗性。
该研究不仅首次在甘蓝中克隆到根肿病抗性基因，开发了可用于分子育种的功能标记，还为深入解析十字花科作物与根肿菌互作的分子机制提供了新视角，对培育持久、广谱抗根肿病作物品种具有重要推动作用。
西北农林科技大学黄镇教授、李可琪讲师与中国农业科学院油料作物研究所刘晟研究员为共同通讯作者，已毕业博士研究生石益基为该论文第一作者。该研究得到了科技创新2030重大项目（2023ZD04070）、国家重点研发计划（2022YFD1200400）、陕西省重点研发计划（2023-YBNY-020、2024NC-ZDCYL-01-06）、国家自然科学基金（32441051）、陕西省博士后科研项目（2023BSHYDZZ66）和陕西省自然科学基础研究计划（2023-JC-YB-191）项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhaf208
编辑：郭超
终审：吴清华
