摘要
根结线虫（Meloidogyne spp.）是植物的一类固定性内寄生线虫，对世界农业造成了重大的经济损失。Mi-1抗性番茄广泛应用于根结线虫的防治，然而Mi-1毒性群体的出现严重影响了抗性基因资源的持久利用。本文通过室内人工筛选获得了能够突破Mi-1基因抗性的南方根结线虫(M.incognita)毒性群体，对其侵染Mi-1抗性番茄的特性进行了研究，利用转录组测序技术(RNAseq)对无毒群体和毒性群体侵染Mi-1抗性番茄的转录组进行了分析，通过烟草脆裂病毒(TRV)介导的RNAi研究了抗性番茄应答无毒群体和毒性群体侵染的差异表达基因对线虫毒性的影响。主要研究结果如下: 1.南方根结线虫Mi-1毒性突破群体的筛选及侵染过程观察 为了研究南方根结线虫Mi-1毒性突破群体的变异机制，首先用南方根结线虫无毒群体MIJS8-AV接种Mi-1抗性番茄品种‘Tanaki’并进行连续筛选，13代之后获得了能够稳定遗传的Mi-1毒性群体MIJS8-Ⅵ。MIJS8-Ⅵ侵入‘Tanaki’后的虫体发育速度，明显滞后于其侵染感病番茄‘Hezuo903’;而MIJS8-Ⅵ侵入‘Hezuo903’后的生殖潜力，明显低于MIJS8-AV。趋性测定显示MIJS8-AV和MIJS8-Ⅵ的2龄幼虫(J2)向抗/感番茄根系的移动无明显差异;组织染色观察发现二者的J2均能侵入‘Tanaki’根尖，但接种3d后，MUS8-AV J2侵入‘Tanaki’根尖的数量明显少于MIJS8-Ⅵ J2的数量，且其周围的‘Tanaki’根尖组织发生了明显的褐变和坏死。筛选到的毒性群体为进一步揭示根结线虫毒性变异机制奠定了基础。 2.抗性番茄应答无毒和毒性群体侵染的差异表达基因分析 为探究南方根结线虫毒性群体是如何调控抗性番茄基因表达从而突破Mi-1介导的抗性，采用转录组测序技术对无毒群体MIJS8-AV和毒性群体MIJS8-Ⅵ接种3d后的Mi-1抗性番茄‘Tanaki’进行了转录组分析和比较。结果显示，与MIJS8-AV侵染的番茄相比，在MIJS8-Ⅵ侵染的番茄中共有308个基因差异表达，198个相对上调表达，110个相对下调表达;从中选取33个基因进行RT-qPCR验证，有29个基因的转录水平变化与转录组数据有一致的规律，表明获得的转录组数据能较准确的反映两个线虫群体侵入根系后番茄不同基因的转录变化趋势;功能注释表明响应根结线虫侵染的番茄差异表达基因可能涉及多种不同生物功能，主要包括细胞壁合成与降解、植物激素代谢、防卫反应、次生代谢、信号传递和蛋白水解等方面。这些分析揭示了根结线虫毒性群体可能通过调控根系内多个信号通路的协调作用最终突破Mi-1介导的抗性。 3.番茄差异表达基因的沉默对南方根结线虫毒性的影响 利用烟草脆裂病毒介导的RNAi研究抗性番茄‘Tanaki’应答无毒群体MIJS8-AV和毒性群体MIJS8-Ⅵ侵染的差异表达基因的沉默对线虫毒性的影响。结果表明，在叶部注射TRV病毒21d后，所有TRV∷SlPDS番茄株系叶片均出现光漂白现象，且在番茄根系里均可检测到病毒粒体。基于差异表达基因的表达倍数变化和阐释的生物学功能，从308个差异表达基因中筛选出17个进行RNAi。RT-qPCR检测显示9个基因的转录水平相比对照明显下调，而其余8个基因的转录水平没有明显变化。将MIJS8-Ⅵ的J2接种于沉默过氧化物酶基因的番茄株系TRV∷SlPOD根系6周后，产生的雌虫和卵块数量，与TRV∷gfp对照相比分别减少了56.3％和55.5％。化学发光检测显示毒性群体J2侵染TRV∷SlPOD番茄株系时活性氧水平比其侵染野生型和TRV∷gfp对照时有明显提高。这些结果表明，激活寄主活性氧消除系统对于南方根结线虫毒性群体成功寄生Mi-1抗性番茄可能具有重要的作用。 综上所述，在Mi-1抗性番茄上连续接种南方根结线虫无毒群体可使线虫突破抗性，但毒性的获得要以丧失部分生殖能力为代价;毒性群体侵柒Mi-1抗性番茄时，可通过激活寄主活性氧消除系统，降低组织内的活性氧水平，减弱寄主的防卫反应，从而有利于线虫的寄生。
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