高加明，吳成林，黃 勇，曹景林，程君奇，李亞培，張俊杰

（1中國煙草總公司湖北省公司，武漢430030；2湖北省煙草科學(xué)研究院，武漢430030；3湖北省煙草公司恩施州公司，恩施445000）

煙草作為我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，從苗床到大田整個生育期均受到多種病害的威脅，在生產(chǎn)中常常遭受嚴(yán)重的病害損失。煙草黑脛病（Tobacco black shank）是由真菌（Phytophthora nicotianae）引起的［1］，是全球煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中危害最嚴(yán)重的病害之一，在世界各煙葉生產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生。該病在我國分布范圍很廣，基本遍布各省煙葉種植區(qū)，黑脛病平均發(fā)病率為5% ～12%，發(fā)病嚴(yán)重的田塊甚至可造成絕收［2］，對烤煙、白肋煙及其它晾曬煙生產(chǎn)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。目前煙草農(nóng)業(yè)上對煙株黑脛病病害防治的常見措施主要還是施用農(nóng)藥，而施用農(nóng)藥不僅污染環(huán)境，還易造成農(nóng)殘，影響煙葉質(zhì)量［3］。對黑脛病病害最經(jīng)濟(jì)有效的防治措施是選育和應(yīng)用抗黑脛病煙草品種。本文對白肋煙抗黑脛病育種研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期促進(jìn)白肋煙抗黑脛病品種的選育。

1 白肋煙抗黑脛病種質(zhì)資源及抗性遺傳特性

1.1 白肋煙抗黑脛病種質(zhì)資源

就世界范圍而言，白肋煙抗黑脛病育種最早在美國展開［4］。美國育種家利用野生種長花煙草作為白肋煙對黑脛病的抗源，育成了首個抗黑脛病白肋煙品種L8。隨后利用抗源通過雜交、回交等方法形成了一批表現(xiàn)中抗至抗的白肋煙抗黑脛病種質(zhì)資源，包括Burley 11A、Kentucky 17、Tennessee 86、Burley 26、Burley 27、Burley 64、Kentucky 16、Virginia 528、Burley 151等。

我國在白肋煙種植資源收集鑒定和利用方面開展了大量工作。湖北省煙草科學(xué)研究院對150余份白肋煙種質(zhì)資源進(jìn)行了系統(tǒng)鑒定［5］，表現(xiàn)中抗至抗煙草黑脛病種質(zhì)資源35份（表1），其中自主選育的鄂白009、鄂白010、鄂白011、鄂白20號、鄂白21號、建選1號、建選2號、建選3號、建選304號等資源可作為黑脛病抗性育種材料用于后續(xù)的抗病育種。

表1 部分抗黑脛病白肋煙種質(zhì)資源

1.2 黑脛病的主要抗源及抗性遺傳特征

Florida 301、Beinhart 1000-1、野生藍(lán)茉莉葉煙草和長花煙草是煙草黑脛病的主要抗源［6］。其中Florida 301是1922年美國利用雪茄煙品種大古巴和小古巴通過雜交選育出的高抗黑脛病的雪茄包皮煙品系，首個抗黑脛病烤煙品種牛津就是利用Florida 301育成，其他煙屬種也逐步通過Florida 301導(dǎo)入黑脛病抗性。Florida 301的黑脛病抗性遺傳方式呈多基因遺傳。雪茄煙品系Beinhart 1000-1對黑脛病具有持久有效的耐受性，也是煙草中黑脛病重要的抗源之一，但由于其抗性基因與一些不利品質(zhì)基因存在連鎖，在育種中利用難度較大，其遺傳方式呈部分顯性寡基因遺傳。野生藍(lán)茉莉葉煙草作為煙草黑脛病抗源育成了NC2326、NC567、PD468等烤煙品種，其遺傳方式呈顯性單基因或寡基因遺傳。白肋煙品種Burley 11A作為煙草黑脛病抗源，育成了Burley 37、Burley 49、Virginia 509、Kentucky 17等品種，其遺傳方式呈部分顯性寡基因遺傳。

煙草黑脛病由于抗病性來源不一樣，其抗性遺傳方式具有多種類型。蔡長春等［7］利用抗和感黑脛病的白肋煙品種雜交獲得DH群體，進(jìn)行了黑脛病抗性的遺傳分析，發(fā)現(xiàn)黑脛病發(fā)病率和病情指數(shù)分別由2對具有互補(bǔ)作用的主基因+多基因和2對具有等加性作用的主基因+多基因控制，這表明白肋煙黑脛病抗性主要由2對主基因及多基因控制。黃文昌等［8］選用高抗、中抗、高感等6個白肋煙品種作為雜交親本，按Griffing雙列雜交設(shè)計(jì)對煙草黑脛病的配合力和遺傳力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同品種、不同組合間抗病性存在極顯著差異，煙草黑脛病遺傳以顯性效應(yīng)為主，存在加性效應(yīng)，環(huán)境對品種或組合的抗性表達(dá)有一定影響。高亭亭等［9］利用抗黑脛病品種Beinhart 1000-1構(gòu)建F2群體，通過鑒定和遺傳分析，認(rèn)為Beinhart 1000-1對煙草黑脛病的抗性由多基因控制。

2 白肋煙黑脛病抗病育種研究現(xiàn)狀

白肋煙黑脛病抗病育種以美國研究最早，形成的抗病品種最豐富，從20世紀(jì)20年代育成第一個白肋煙品種whiteburley后，由其選育出優(yōu)質(zhì)品種Kentucky 16，然后再育成一系列白肋煙優(yōu)質(zhì)品種［4］。隨著抗病品種的需求增大，業(yè)界開始利用抗黑脛病品種Burley 11A相繼育成一批抗或中抗黑脛病品種，包括Burley 37、Burley 49、Virginia 509、Kentucky 17等白肋煙品種。目前美國主栽品種Tennessee 86、Tennessee 90、Tennessee 97、Kentucky 907等，除品質(zhì)較好外，綜合抗性也較突出，對黑脛病的抗性均在中抗以上。

我國從20世紀(jì)50年代開始抗黑脛病研究以來，持續(xù)開展煙草種質(zhì)資源與新品種（系）的抗病鑒定工作，抗黑脛病育種取得了顯著成效?？緹煼矫妫M(jìn)的烤煙抗黑脛病品種有K326和NC89，育成的抗病或中抗品種有云煙85、云煙87、中煙100、龍江911、云煙97、南江3號、云煙100、秦?zé)?6等。經(jīng)過50年的發(fā)展，在育種工作者的不斷努力下，白肋煙育種也取得了顯著進(jìn)展，其中白肋煙黑脛病抗性育種方面有較好的成效［10］。以湖北省煙草科學(xué)研究院收集鑒定的抗煙草黑脛病種質(zhì)資源35份為例［11］，其中利用黑脛病抗性材料選育出的鄂白009、鄂白010、鄂白011、鄂白20號、鄂白21號、建選1號、建選2號、建選3號、建選304號等品種，可作為育種中間材料進(jìn)一步利用，選育出的鄂煙2號、鄂煙3號、鄂煙4號、鄂煙5號、鄂煙6號、鄂煙209、鄂煙101、鄂煙211、鄂煙213、鄂煙215等鄂煙系列品種均中抗或抗黑脛病。云南省和四川省的煙草育種單位選育出的云白1號、云白2號、云白3號、云白4號、川白1號、川白2號、達(dá)白1號、達(dá)白2號等白肋煙品種也均中抗或抗黑脛?。?2～28］。這些品種在白肋煙生產(chǎn)上發(fā)揮著重要作用，極大地降低了黑脛病對白肋煙造成的經(jīng)濟(jì)損失。

3 生物技術(shù)在抗黑脛病育種中的應(yīng)用

生物技術(shù)在植物育種研究中發(fā)揮著重要的作用，分子標(biāo)記輔助選擇育種在煙草上得到了成功的應(yīng)用。張錦偉等［29］以高抗黑脛病的煙草品種K326接種黑脛病菌絲構(gòu)建了cDNA文庫。蘇振剛等［30］以煙草黑脛病抗性品種革新3號，利用黑脛病0號生理小種誘導(dǎo)構(gòu)建SSH文庫，篩選出57個對煙草黑脛病抗性相關(guān)的差異表達(dá)基因。肖炳光等［31，32］利用感黑脛病品種紅花大金元和抗黑脛病種質(zhì)RBST構(gòu)建BC1群體，將抗黑脛病基因Ph精確定位在兩個標(biāo)記之間；并利用抗黑脛病雪茄品種Florida 301和感黑脛病品種Hicks的重組自交系群體，鑒定了11個QTL。劉曉俠等［33］以輻射誘變獲得了高抗煙草黑脛病的突變株系，通過突變抗病株系與感病品種雜交獲得F2群體，利用RAPD標(biāo)記和集團(tuán)分離分析法篩選找到了與煙草抗黑脛病基因Bs1（t）連鎖的RAPD標(biāo)記。童治軍等［34］公開了抗煙草黑脛病Ph基因連鎖的分子標(biāo)記Scf_30K、TM62、ST141及InDel0617。Vontimitta等［6］利用Beinhart 1000和Hicks構(gòu)建的DH群體，鑒定了6個QTL，其中位于4號和8號染色體的兩個位點(diǎn)分別解釋了25.4%和20.4%的表型變異。陳迪文等［35］利用白肋煙抗黑脛病品種和感病品種雜交后通過花藥培養(yǎng)獲得DH群體，利用AFLP和SPAP分子標(biāo)記技術(shù)檢測到了7個與黑脛病抗性相關(guān)的QTLs，這些位點(diǎn)在兩個連鎖群上重復(fù)性穩(wěn)定。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的不斷發(fā)展，輔助選擇技術(shù)在煙草抗黑脛病遺傳育種中得到了應(yīng)用［36～38］，也為煙草其他病害的抗性育種提供了新的路徑。

4 問題與展望

黑脛病抗性育種對白肋煙生產(chǎn)有著重要的意義，我國白肋煙黑脛病育種存在一些問題需要解決。（1）可利用的抗源材料較少。在抗病育種中存在集中使用少數(shù)“公認(rèn)”的抗源材料的現(xiàn)象，育種工作的遺傳基礎(chǔ)越來越窄。對一些潛在抗源未深入挖掘。例如，我國抗黑脛病的地方烤煙品種有：大虎耳、小黃金0007、大平板、歪把子、革新3號、大白金0552等，抗黑脛病的地方晾曬煙品種有：金黃柳、來鳳蘭花煙、細(xì)葉柳、老來紅等。深入研究和開發(fā)利用這些地方品種抗源種質(zhì)，是解決目前黑脛病育種遺傳基礎(chǔ)狹窄的一個有效途徑。（2）多抗優(yōu)質(zhì)品種仍然缺乏。目前雖然選育了一批黑脛病抗性較好的白肋煙品種，但高抗優(yōu)質(zhì)品種仍舊缺乏，兼抗多種病害的品種極少。培育多抗優(yōu)質(zhì)白肋煙品種可以從改良優(yōu)質(zhì)親本的抗病性開始，如Kentucky 14、Burley 21等優(yōu)質(zhì)親本在抗黑脛病方面還存在缺陷，通過對其進(jìn)行針對性的抗黑脛病回交改良，獲得兼抗黑脛病、青枯病、病毒病等多種病害的優(yōu)質(zhì)改良品種，可有效解決品種在抗性和品質(zhì)方面的矛盾。（3）抗病性遺傳機(jī)制有待研究。黑脛病遺傳特征根據(jù)抗源不同呈現(xiàn)多種類型，對不同抗源的抗病性遺傳特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，掌握其遺傳機(jī)理，是正確利用該資源的理論基礎(chǔ)。另外，在抗病育種中，由于鑒定條件有限，抗病親本中原含有的抗病基因，有可能只有一部分被鑒定并轉(zhuǎn)移到新品種上，這不僅需要利用田間鑒定，還需要結(jié)合現(xiàn)代分子技術(shù)進(jìn)行鑒定，以保證抗病鑒定的真實(shí)性和準(zhǔn)確性［39，40］。

基因組編輯技術(shù)為植物育種打開了一扇新的大門，目前基因組編輯技術(shù)如 ZFN、TALEN 和CRISPS/Cas等［41～45］在水稻、小麥、玉米、大豆等眾多作物育種中展開了研究應(yīng)用?；蚪M編輯技術(shù)將為白肋煙育種的未來提供無限可能，基于白肋煙全基因組測序的完成和有利基因的發(fā)現(xiàn)，將使基因組編輯技術(shù)有效應(yīng)用于白肋煙育種中，對白肋煙種質(zhì)資源的創(chuàng)制和性狀改良將產(chǎn)生積極的影響。