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列当属植物(Orobanche和Phelipanche spp.)是一类危害作物生产的寄生性杂草,其中埃及列当(P.aegyptiaca)主要危害番茄作物,常造成巨大损失。培育抗列当品种是防治列当的有效途径之一。研究指出,栽培种番茄通常感列当,而一些野生种则表现一定的抗性。本研究选取了不同类型野生资源50份,对其抗性进行了评价,利用渐渗系(Introgression lines,ILs)对抗列当的QTL进行了定位,结合转录组学预测了候选基因,并利用突变体初步分析了番茄的抗性机制。研究结果为揭示番茄抗列当的遗传与调控机理奠定了一定的基础,也为防治埃及列当提供了技术依据。本研究获得主要结果如下:1.对47份野生种和3份栽培种番茄进行连续两年盆栽接种列当鉴定,结果表明,大多数野生种番茄较栽培种表现出不同程度的抗性,其中14份野生种的出土列当数、列当总数、列当鲜重等指标均显著低栽培种,而S.pennellii LA0716、S.pimpinellifolium PI365967和S.chilense LA2751表现高抗,尤以LA0716的抗性突出。2.对抗列当资源LA0716和感病品种M82进一步分析发现,与M82相比,LA0716的根部浸提液诱导列当的萌发率减少了83.40%,不同发育阶段的根部细胞学观察表明,LA0716接种列当后期,列当种子萌芽后胚根不能继续生长形成瘤节,逐步变为褐色,表现不亲和反应,导致列当生长发育受阻。3.利用来自野生种LA0716的渐渗系群体,定位了抗列当性状的13个QTL,他们分别位于第1、2、3、4、6、8、9号染色体上。其中IL6-2和IL6-3包含的QTL(Prt6a、Pre6a、Prw6a、Prt6b、Pre6b和Prw6b)抗性稳定,受环境影响较小,特别是渐渗系IL6-2表现尤突出,与M82相比,出土列当数、列当总数、列当鲜重等分别降低了90.83%、90.96%和73.64%。基于番茄基因组信息,分析发现IL6-2和IL6-3重叠区域(bin 6-E)内Beta(Solyc06g074240)和P450(Solyc06g073570、Solyc06g074180和Solyc06g074420)基因为独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成通路基因。经qRT-PCR验证看出,Solyc06g073570和Solyc06g074180的基因表达量在列当侵染IL6-2和IL6-3的3个时期均显著低于M82,说明P450相关基因的低表达可能导致SLs合成减少,从而介导IL6-2和IL6-3抗列当。4.通过野生种LA0716和栽培种M82与列当互作不同时期的转录组学分析可看出,与对照组相比,LA0716和M82的上调表达基因分别有4982个和7624个,下调表达基因分别有5616个和2492个;LA0716和M82接种列当处理间的差异表达基因共有3962个。进一步GO注释和KEGG Pathway分析,富集到一些响应应激胁迫相关、植物激素信号转导、类胡萝卜素合成及苯丙素生物合成等途径相关基因。其中bin 6-E区域的Solyc06g074240和Solyc06g073570、Solyc06g074180为差异表达基因,进一步说明这些基因可能是IL6-2和IL6-3抗性候选基因;而且在IL6-2的bin 6-D渗入区域还包括抗病R基因(Solyc06g069290和Solyc06g069650)、病程相关基因(Solyc06g071030)、应激蛋白基因(Solyc06g069420)、耐旱相关脱水诱导蛋白基因(Solyc06g071780)等,这些基因为IL6-2抗性优于IL6-3的原因之一。5.进一步利用类胡萝卜素合成代谢途径和植物激素途径关键基因的突变体分析初步表明,与野生型AC相比,高番茄红素突变体hp-1和og~c均表现一定的抗性,且hp-1优于og~c。此外还发现,hp-1中β-胡萝卜素途径相关基因的表达量及β-胡萝卜素含量均明显高于突变体og~c和野生型AC,而SLs合成途径相关基因的表达量却低于两者,说明番茄作物可能是通过β-胡萝卜素一定含量来协调SL的合成,从而调控番茄对列当的抗性。另外,我们还发现乙烯过表达突变体epi表现抗列当,而乙烯不敏感突变体Nr、茉莉酸缺陷突变体def1以及水杨酸缺失突变体NahG与对应的野生型相比均无显著差异。说明乙烯可能参与番茄对列当的基础抗性。