独脚金内酯是一类重要植物激素，在调控植物自身生长发育、诱导列当科寄生植物种子萌发、促进菌根真菌共生等方面发挥关键作用。

      近日，中科院遗传与发育生物学研究所李家洋/王冰团队研究团队通过全基因组关联分析鉴定到一个控制列当寄生的主效基因SlABCG45，编码番茄中独脚金内酯转运蛋白，通过精准编辑该基因能够实现番茄的寄生抗性和生长发育之间的平衡，显著提高作物在寄生环境中的产量。该项研究于2025年1月29日在国际知名期刊The Innovation在线发表，文中引用九圃植物培养箱，在研究中进行幼苗培育实验。

 发表期刊：《The  Innovation》if：33.2

文献引用的九圃产品——九圃植物培养箱BPC600H

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.100815

      研究团队利用番茄自然群体开展全基因组关联分析，鉴定到一个与列当抗性高度关联的位点，区域内的候选基因SlABCG45编码一个ABC 转运蛋白，主要在根的表皮区域表达，定位于细胞膜，具有向胞外运输独脚金内酯的活性。遗传分析表明SlABCG45及其同源蛋白SlABCG44在独脚金内酯向根外分泌以及寄生植物种子萌发中发挥关键作用。作为植物激素，独脚金内酯从根部向地上部进行长距离运输，但是对其运输载体的认识非常有限。该研究表明SlABCG45和SlABCG44共同参与独脚金内酯的极性运输。

      有趣的是，SlABCG45与SlABCG44出现一定的功能分化。作为诱导寄生最主要的环境信号，缺磷诱导使SlABCG45的表达水平提高几十倍，但是仅微弱诱导SlABCG44的表达水平。转录因子SlNSP1 能够直接结合SlABCG45与SlABCG44的启动子，在缺磷诱导表达中发挥关键作用。更重要的是，两个转运蛋白对果实发育产生不同的影响，Slabcg45突变体番茄的果实发育不受影响，而Slabcg44突变体番茄的果实变小。

     连续两年的田间试验表明在新疆自然条件下，SlABCG45敲除突变体的列当寄生数量和列当重量均显著降低，番茄果实大小和重量没有显著变化，番茄果实数量和单株产量均显著增加。尽管敲除独脚金内酯合成基因SlCCD8也能显著增加番茄的列当抗性，但Slccd8突变体的生长发育严重受阻，表现为植株矮化、多分枝、果实变小、产量显著降低。小区测产数据表明，两个SlABCG45敲除突变体的小区产量与对照相比均增加30%以上，说明SlABCG45在抗寄生番茄培育中具有重要应用价值（图1）。

图1基因编辑SlABCG45提高了番茄的列当抗性和产量

      综上所述，在受列当种子污染的田间，野生型番茄产生并分泌独脚金内酯到根际环境中，诱导多种列当小种的种子萌发。列当寄生后严重危害番茄的生长和产量。敲除独脚金内酯合成基因SlCCD8，列当种子不能萌发，极大缓解了列当寄生的危害，但是Slccd8植株表现出矮化、多分枝、果实变小且数量减少等生长发育缺陷。除独脚金内酯运输蛋白SlABCG45在正常田间不影响番茄的果实大小和数量，同时番茄分泌到根际环境中的独脚金内酯含量显著降低，极大提高了番茄对多种列当小种的抗性，在寄生田间表现出显著增产的表型，实现了列当抗性和果实产量之间的平衡（图2）。

图2 番茄中SlABCG45介导的列当抗性和果实产量之间的平衡

      该研究首次通过全基因组关联分析鉴定了控制列当寄生的主效基因，揭示了番茄中独脚金内酯向根外分泌以及从根部向地上运输的分子机制，首次解析了独脚金内酯运输蛋白响应低磷环境的分子机制，证明了通过精准操纵独脚金内酯运输蛋白SlABCG45能够实现寄生抗性和生长发育的平衡，进而显著提高作物在寄生环境中的产量。该研究证明通过基因编辑方式改变单个基因能够赋予作物广谱寄生抗性，填补了领域内空白，对于农业可持续发展具有重要意义。

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