科学家确定了对寄生杂草抗性和番茄产量至关重要的关键基因

中国科学院遗传与发育生物学研究所（IGDB）的李家阳教授领导的研究人员最近的一项突破为对抗每年导致全球农业损失超过100亿美元的寄生杂草提供了新的希望

研究人员在番茄中发现了一个关键基因，即雌内酯转运蛋白SlABCG45，它在平衡宿主对寄生杂草的抗性和番茄果实产量方面起着至关重要的作用

这项发表在《创新》杂志上的研究强调了黄精内酯（SL）转运蛋白SlABCG45如何在不影响作物产量的情况下介导植物对扫帚物种（Orobanche和Phelipanche）的防御。这一发现被视为朝着开发对寄生杂草具有持久、广谱抗性的作物迈出的重要一步

Striga是一种寄生杂草，攻击玉米、高粱和小米等单子叶谷物，以及以西红柿、向日葵、土豆和鹰嘴豆等作物为目标的扫帚，对全球农业构成了重大挑战。寄生管理具有挑战性，在植物中克隆和鉴定的抗性基因很少

为了鉴定赋予对扫帚类人猿抗性的关键基因，研究人员使用152个番茄种质进行了全基因组关联研究，并确定SlABCG45是介导宿主对埃及Phelipanche抗性的重要基因

他们发现SlABCG45及其近同源物SlABCG44是膜定位的SL转运蛋白，在SL向根际的渗出、SL从根到茎的运输以及扫帚种子萌发的调解中起着至关重要的作用

有趣的是，SlABCG45和SlABCG44表现出功能分化。SlABCG45表达对磷缺乏有强烈反应，磷缺乏是一种诱导寄生、SL生物合成和渗出的环境信号，而SlABCG44对磷缺乏反应较弱。此外，SlABCG45突变对果实大小的影响相对较弱，但slabcg44突变产生的果实较小

研究小组系统地评估了SlABCG45基因组编辑在番茄对扫帚的抗性中的潜力，并表明敲除SlAGC45可以赋予番茄对扫帚物种持久和广谱的抗性

重要的是，在新疆省连续两年的田间试验表明，敲除SlABCG45显著提高了番茄对马铃兰的抗性，使受马铃兰侵染的番茄产量提高了30%以上

最后，研究人员提出，SL生物合成缺陷的作物，如Slccd8，对扫帚表现出抗性。然而，这一策略的农业应用受到了随之而来的不良性状的阻碍，包括矮化、分枝数过多、果实变小变少以及果实产量降低

敲除SlABCG45显著提高了对Phelipanche和Orobanche的抗性，而不会牺牲果实发育，从而提高了Phelipanchi侵染田的果实产量

这些发现表明，SlABCG45是培育能够抵抗寄生杂草而不影响产量的作物的关键靶标，为未来更可持续的农业实践铺平了道路 More information: Xinwei Ban et al, Manipulation of a strigolactone transporter in tomato confers resistance to the parasitic weed broomrape, The Innovation (2025). DOI: 10.1016/j.xinn.2025.100815