番茄抗病育種研究進(jìn)展

劉　健劉　娜

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110161；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201403）

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番茄抗病育種研究進(jìn)展

劉健1劉娜2*

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110161；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201403）

摘要：番茄抗病育種是番茄病害防治及提高產(chǎn)量的最直接有效的途徑。本文綜述了近幾年影響番茄產(chǎn)量的主要病害：葉霉病、青枯病、晚疫病及黃化曲葉病的抗病育種工作的研究現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)研究方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：番茄；抗病育種；分子標(biāo)記

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是1種在世界范圍廣泛種植的蔬菜作物，也是我國(guó)主要的蔬菜消費(fèi)品種之一。近年來(lái)，番茄栽培面積逐年增加，與此同時(shí)，番茄的育種工作從理論到實(shí)踐都取得了很大進(jìn)步。番茄是病害種類最多的蔬菜作物之一，我國(guó)的番茄抗病育種研究較國(guó)外先進(jìn)國(guó)家起步較晚，但經(jīng)過(guò)幾代育種工作者的不懈努力，同樣獲得了許多顯著成績(jī)，先后育成了一系列優(yōu)良品種。隨著生物技術(shù)的興起，越來(lái)越多的育種工作者將分子標(biāo)記和轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用到番茄抗病育種中，使得番茄抗病育種工作得到了迅猛發(fā)展。

1　抗葉霉病育種現(xiàn)狀

番茄抗葉霉病基因來(lái)源于普通番茄（Lycopersi?con esculentum）和醋栗番茄（L. pimpinelliforlium）、多毛番茄（L. hirsutum）、秘魯番茄（L. peruvianum）、智利番茄（L. chilense）等番茄近緣野生種。我國(guó)自1984年開展抗葉霉病育種，1988年北京農(nóng)林科學(xué)院育出了第1個(gè)抗葉霉病品種雙抗2號(hào)，而后其他科研單位也育成了許多抗葉霉病品種。

近年來(lái)，有許多關(guān)于分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用在番茄抗葉霉病育種的報(bào)道?，F(xiàn)已證明，抗葉霉病的主要基因有Cf-1、Cf-2、Cf-4、Cf-5、Cf-6、Cf-9等，其中Cf-1、Cf-4、Cf-9基因已被定位在染色體1上，Cf-2、Cf-5基因被定位在染色體6上［1］。于拴倉(cāng)等［2］以9個(gè)含不同葉霉病抗病基因的番茄品種為試材，通過(guò)接種鑒定表明，Cf-5、Cf-9、Cf-11和Cf-19基因?qū)χ袊?guó)目前的2個(gè)葉霉菌優(yōu)勢(shì)生理小種均具有較強(qiáng)的抗性。根據(jù)Cf-9基因設(shè)計(jì)引物，擴(kuò)增Cf-9基因的片段，含Cf-9、Cf-11和Cf-19基因的3種番茄均獲得了2.7 kb的擴(kuò)增片段。但用限制性內(nèi)切酶TaqⅠ對(duì)PCR產(chǎn)物酶切可以將3種材料明顯區(qū)分開來(lái)，從而建立了3個(gè)基因的分子標(biāo)記。在F2分離群體中驗(yàn)證表明，3個(gè)基因的分子標(biāo)記鑒定結(jié)果與抗性接種鑒定結(jié)果一致，用這些標(biāo)記可以進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇育種。孟凡娟等［3采用BSA法篩選到與抗病基因Cf-6緊密連鎖的RAPD標(biāo)記，遺傳距離為8.7 cM，測(cè)序結(jié)果顯示，目標(biāo)片段的大小分別為619 bp和559 bp，并將該標(biāo)記轉(zhuǎn)換為SCAR標(biāo)記。

2　抗青枯病育種進(jìn)展

我國(guó)自20世紀(jì)50年代末從國(guó)外收集番茄抗青枯病材料，通過(guò)多年雜交及選擇，選育出了1批抗病品種，并在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用，對(duì)有效防治青枯病起到了一定作用。目前，常規(guī)的系統(tǒng)選育、雜交育種等方法仍為選育抗病品種的主要方法。鄭錦榮等于1996年從亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心（AVRDC）引進(jìn)的36份材料中篩選出5份抗青枯病能力強(qiáng)、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)較好的抗源材料［4］。楊琦鳳等［5］對(duì)從AVRDC引進(jìn)的抗源材料進(jìn)行雜交和回交轉(zhuǎn)育，從分離后代中選出4份高抗青枯病、農(nóng)藝性狀優(yōu)良、性狀穩(wěn)定的優(yōu)異材料。

近年來(lái)，誘變育種、遠(yuǎn)緣雜交育種以及國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展的生物技術(shù)，如組培、體細(xì)胞雜交、分子標(biāo)記輔助育種和基因工程等也逐漸應(yīng)用于抗青枯病育種中。Hideyoshi［6］和Baruah等［7］通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)的方法分別篩選出了高抗青枯病的材料LNSR-7和Y13。汪國(guó)平等［8］也嘗試用組培方法篩選抗病突變體。分子標(biāo)記技術(shù)在抗青枯病育種方面也取得了一些進(jìn)展。據(jù)報(bào)道，對(duì)番茄青枯病表現(xiàn)抗性的QTL主要有兩個(gè)，均位于第6條染色體上［9］。Yui等［10］找到了與抗性基因連鎖的4個(gè)RAPD標(biāo)記，其中RA12-13450和RA12-291600連鎖最為緊密。苗立祥［11］利用DNA-AFLP技術(shù)和改良的DNA提取方法找到了兩個(gè)與抗病相關(guān)的AFLP分子標(biāo)記，并成功將其轉(zhuǎn)換為SCAR標(biāo)記，與抗病基因TRSR-1的遺傳距離分別為4.6 cM和8.4 cM。田長(zhǎng)恩等［12］用花粉管通道法將柞蠶抗菌肽D基因?qū)敕眩@得了轉(zhuǎn)基因植株，分子分析表明該基因已整合到番茄基因組中。大田接種試驗(yàn)顯示，部分轉(zhuǎn)基因植株的子一代具有較強(qiáng)的抗青枯病能力。

3　抗晚疫病育種進(jìn)展

番茄抗晚疫病的種質(zhì)資源主要是野生番茄材料。臺(tái)灣亞蔬中心近年來(lái)已篩選出1批優(yōu)秀的抗源材料，如CLN2037、LA1033、TS33、WPH700、L3708等，其中WPH700、L3708屬野生醋栗番茄，LA1033屬多毛番茄。利用L3708材料，臺(tái)灣亞蔬中心選育出抗番茄晚疫病的自交系CLN2037系列，而后又用其與感病材料L4783雜交，選育出抗病品種FMTT791-795［13］。

在分子育種和轉(zhuǎn)基因育種方面抗晚疫病育種也取得了很大進(jìn)步。目前，已經(jīng)找到了一些抗病基因以及與番茄抗晚疫病緊密連鎖的分子標(biāo)記。番茄的抗晚疫病是由兩類不同的基因控制：一類是受單基因控制的質(zhì)量性狀，Ph1為完全顯性基因，Ph2 和Ph3為不完全顯性基因；另一類是受多基因控制的數(shù)量性狀，其抗病性與環(huán)境、植株生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、生理現(xiàn)象等多種因素有關(guān)。Moreau等［14］以Haeaii7996與Wva700雜交的F2為群體，把晚疫病抗病基因Ph-2定位在標(biāo)記CP105和TG233之間，位于第10條染色體的長(zhǎng)臂上，并且找到了與Ph-2緊密連鎖的AFLP標(biāo)記，還構(gòu)建了Ph-2區(qū)域的遺傳圖譜。Chunwongse等［15利用番茄感病材料CLN657和抗病材料L3708雜交的F2群體找到了與Ph-1和Ph-2不同的抗病基因，即Ph-3基因，并對(duì)Ph-3基因進(jìn)行了分子標(biāo)記，找到了1個(gè)RFLP標(biāo)記和兩個(gè)AFLP標(biāo)記。Douglas等［16］在L. esculentum與L. hirsutum回交群體中鑒定出8個(gè)抗番茄晚疫病QTL，分別位于1、3、4、5、6、7、9和11染色體。高永利［17］以04968（感病品種）和L3708（抗病品種）組合的195個(gè)F2單株為作圖群體，利用BSA法結(jié)合RAPD標(biāo)記構(gòu)建一全長(zhǎng)為25.5的連鎖群，在此連鎖群上共檢測(cè)到2個(gè)QTLs，分別命名為Ph-3a1 和Ph-3a2，加性效應(yīng)分別為0.1003和0.1697，可解釋表型貢獻(xiàn)率分別為8.92%和25.69%。Thomzik等［18］將來(lái)源于葡萄的兩個(gè)合成1，2-二苯乙烯的酶基因Vst1和Vst2導(dǎo)入番茄中，再與晚疫病真菌共培養(yǎng)，結(jié)果在番茄植株體內(nèi)產(chǎn)生了1，2-二苯乙烯的后繼產(chǎn)物植保素，這種番茄植株可抗晚疫病。

4　抗黃化曲葉病育種進(jìn)展

番茄黃化曲葉病毒?。═omatoyellow leafcurlvirus，TYLCV）是最常見的1個(gè)番茄病毒病。通過(guò)從野生番茄中篩選出具抗性的材料，以其為親本與栽培種雜交，使栽培番茄獲得TYLCV抗性的研究較早，并取得了一定的成果。Pilowsky等［19］從秘魯番茄中篩選出PI126935并將其作為親本與栽培番茄雜交，產(chǎn)生了世界上第1個(gè)抗番茄黃化曲葉病的商業(yè)雜交種TY2-20。雜交品種H24源于多毛番茄，H24攜帶Ty-2基因，是亞洲蔬菜研究發(fā)展中心（AVRDC）抗性系的來(lái)源。

運(yùn)用分子標(biāo)記進(jìn)行輔助育種可避免復(fù)雜的抗性鑒定步驟，也有利于縮短育種年限，抗性位點(diǎn)的分子標(biāo)記研究工作開展也較早。最早鑒定出的抗性位點(diǎn)來(lái)源于智利番茄，Zamir等［20］利用來(lái)源于普通栽培番茄種（M82-12-8）×野生智利番茄（LA1969）的BC-S1和BC-S2群體以及RFLP標(biāo)記，將1個(gè)抗番茄黃化曲葉病的主效基因Ty-1定位在番茄第6號(hào)染色體上，位于著絲粒端。另外2個(gè)修飾基因分別被定位于第7號(hào)染色體和第3號(hào)染色體上。經(jīng)驗(yàn)證鑒定，該位點(diǎn)的分子標(biāo)記SSR-47，TG97可作為番茄Ty-1等位基因鑒定的標(biāo)記。Pérez等［21］發(fā)現(xiàn)了另外1個(gè)可用于定位Ty-1基因的CAPS標(biāo)記REX-1，該標(biāo)記同時(shí)與番茄根結(jié)線蟲病的抗性基因Mi相連鎖。Ty-2基因源于野生材料多毛番茄，Garcia等［22］將其定位于第11號(hào)染色體長(zhǎng)臂終端，與SCAR標(biāo)記T0302緊密連鎖。Ty-3是最新報(bào)導(dǎo)的TYLCV抗性基因，來(lái)源于智利番茄的LA2779和LA1932。Ji等［23］運(yùn)用RAPD進(jìn)行QTL定位，發(fā)現(xiàn)其也位于第6號(hào)染色體上，在標(biāo)記cLEG-31-P16和T1079之間，距離Ty-1位點(diǎn)僅20 cM。Maxwell等［24］發(fā)現(xiàn)來(lái)自于LA2779和LA1932的G8基因序列不同，并且把來(lái)自LA2779的基因命名為Ty-3，來(lái)自LA1932的基因命名為Ty-3a。CAPS標(biāo)記FER-G8（25 cM）能鑒定等位基因Ty-1、Ty-3和Ty-3a。

通過(guò)基因工程培育抗性品種，目前已報(bào)道的研究主要集中在編碼外殼蛋白（CP）和復(fù)制蛋白（REP）的基因上。V1基因編碼TYLCV病毒外殼蛋白，在病毒的傳播過(guò)程中有很重要的作用［25］。Zrachya等［26］構(gòu)建了以V1基因?yàn)榘谢虻腟iRNAs，通過(guò)接種后與對(duì)照比較表明，針對(duì)TYLCV的CP蛋白構(gòu)建的SiRNA可以提供抗性。

國(guó)內(nèi)外番茄抗病育種研究已取得了顯著的發(fā)展，然而從目前番茄育種的現(xiàn)狀來(lái)看國(guó)內(nèi)的番茄育種水平與國(guó)外相比仍存在一定的差距。我國(guó)番茄抗病育種應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)以下幾方面的研究：首先，應(yīng)大力加強(qiáng)對(duì)番茄種質(zhì)資源的收集和評(píng)價(jià)；其次，著重培育抗多種病害和耐不同逆境的番茄品種。另外，常規(guī)育種方面已經(jīng)取得了很大的突破，目前番茄育種工作已經(jīng)在分子水平上展開，因此可以選用成熟穩(wěn)定的各種分子標(biāo)記技術(shù)，如SSR、AFLP、SNP以及轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)等，以尋找阻止基因沉默的有效途徑和發(fā)展可誘導(dǎo)的啟動(dòng)子，開發(fā)更多有重要應(yīng)用價(jià)值的目的基因，建立高效的再生和轉(zhuǎn)化體系，完善多種轉(zhuǎn)化技術(shù)等。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的深入發(fā)展和轉(zhuǎn)基因植物安全性的進(jìn)一步保證，番茄基因轉(zhuǎn)化必將更好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)育種方法的不足，促進(jìn)番茄新品種改良的進(jìn)步和發(fā)展。

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*通訊作者。