番茄抗病育種研究概況及展望

張 莉

（徐州市銅山區(qū)新區(qū)街道辦事處，江蘇徐州 221000）

0 引言

番茄營養(yǎng)價值高、品種豐富，含有番茄紅素具有抗癌效果，由于其具有較高營養(yǎng)價值與獨特風(fēng)味，已經(jīng)成為蔬菜主要栽培品種，廣泛種植于露地、日光溫室及塑料大棚等地區(qū)。但在種植過程中易產(chǎn)生病害，造成嚴重危害，現(xiàn)階段番茄生產(chǎn)中防治病害多依靠化學(xué)藥劑噴施，不僅會引發(fā)食品安全問題，還會污染環(huán)境、增加成本。徐州地區(qū)常見番茄病害包含黃化曲葉病、番茄斑萎病、番茄灰霉病等，因此，徐州在番茄育種中需針對地區(qū)情況，培育優(yōu)良抗病品種，為番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支持。

1 抗黃化曲葉病育種進展

番茄黃化曲葉病毒（TYLCV）最早發(fā)現(xiàn)于中東地區(qū)，在全世界范圍內(nèi)番茄大面積種植，加上大量繁殖的煙粉虱，導(dǎo)致番茄黃化曲病已經(jīng)對番茄生產(chǎn)造成重要危害。近幾年，番茄育種工作者探索TYLCV株系分化，在江浙一帶與日本Harouno株系同源性較高。

番茄黃花曲葉病抗性基因包含Ty-1、2、3、3a、4、5，Ty-1來源于智利番茄LA1969，證明Ty-1與3為等位基因，編碼RNA依賴RDRγ類RNA聚合酶，具有典型的DFDGD催化結(jié)構(gòu)域，揭示了新的抗病基因；Ty-2源于多毛番茄，位于第11條染色體TG393和TG36之間，通過構(gòu)建Ty-2染色體基因染色體片段高分辨率遺傳圖譜，在M1和UP8之間定位Ty-2分子標(biāo)記，遺傳距離0.4 cm，即可實現(xiàn)Ty-2的顯性遺傳；Ty-4基因源于智利番茄，標(biāo)記于3號染色體[1]。研究表明，含有單個Ty-3、Ty-2、Ty-4基因抗病性通常為中抗、抗病、感病，Ty-2與任意抗病基因組合，均可提高抗病效應(yīng)。但Ty-4與Ty-3抗病效果不強，通常為中抗；Ty-5源于秘魯番茄TY172，標(biāo)記在4號染色體，抗性一般，屬于隱性遺傳基因。

在番茄育種中，已經(jīng)培育出抗TYLCV的品種，如浙雜501、蘇粉11、杭雜301、浙粉701，對于TYLCV抗性良好，一般基于Ty-1、3抗病。在研究中篩選抗TYLCV的Ty-3a材料共12份，含Ty-1材料16份，抗四種病害；含Ty-3a、Mi、Cf9基因材料2份，分別為P132和15265；含3中抗病害與4種抗病基因6份，代號P097；含Ty-1、cf5、cf9基因2份，代號15444和15442；含Ty-1、Ty-3a、cf9、Mi材料2份，代號1549和15501；含Ty-1、cf9、cf5、Mi基因材料1份，代號15439。通過篩選鑒定抗枯萎病、黃花曲葉病、也霉素三種病害，為Ty-3a、cf5、12材料15331；篩選抗根結(jié)線蟲、黃花曲葉病、也霉素則為15435和15490，以Tm-1、cf5、Mi-1基因為主的13485材料為母本，以13337為副本，配制雜交組合，通過抗病性接種鑒定與分子標(biāo)記發(fā)篩選6個世代，最終選擇抗TYLCV的，含有Ty-2、3的基因純化材料4株[2]。

2 抗番茄斑萎病育種進展

抗番茄斑萎病受到番茄斑萎病毒（TSWV）侵染，最早發(fā)現(xiàn)于澳大利亞，在意大利、法國、阿根廷、美國、西班牙等國傳播開來，嚴重損害當(dāng)?shù)胤焉a(chǎn)。在我國云南、河北、廣東、江蘇等地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)TSWV，嚴重危害當(dāng)?shù)胤逊N植。

TSWV遺傳物質(zhì)由LRNA、MRNA、SRNA構(gòu)成，通過對7種野生番茄抗TSWV表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)秘魯番茄與智利番茄中含抗TSWV材料[3]。分析番茄遺傳資源中心（TGRC）與美國農(nóng)業(yè)部（USDA）的智利番茄登記的抗TSWV差異，14%植株與60%登記種核可抗TSWV，且篩選24份抗性材料，分別為潘那利番茄、秘魯番茄、智利番茄及切梅留斯基番茄，顯示抗TSWV遺傳規(guī)律屬于顯性單基因遺傳。

秘魯番茄中抗TSWV基因位點為Sw-5，陸續(xù)開發(fā)一系列聯(lián)鎖分子標(biāo)記。一個RAPD與Sw-5聯(lián)鎖的標(biāo)記，利用RFLP標(biāo)記定位Sw-5在番茄9好染色體的CT220與CT71之間；之后鑒別四個RAPD與Sw-5聯(lián)鎖的標(biāo)記，開發(fā)其中2個為SCAR標(biāo)記。通過擴增篩選SCAR標(biāo)記，鑒別出顯性SCAR2標(biāo)記，可在抗病材料中擴增400 bp特異性片段，發(fā)現(xiàn)該標(biāo)記多態(tài)性源于缺失或插入的擴增片段，且穩(wěn)定有效地區(qū)分大田栽培與溫室栽培環(huán)境抗TSWV資源[4]。通過研究開發(fā)的SNP、SCAR、RFLP、RAPD等分子標(biāo)記均圍繞番茄顯性Sw-5基因位點展開，擁有上述分子標(biāo)記后，即可迅速鑒別番茄內(nèi)抗TSWV基因材料，加快育種。

Sw-5為顯性單基因遺傳位點，且抗多病毒包含GRSV、GBNV、TCSV、TSWV。FRLP分子標(biāo)記CT200與Sw-5緊密聯(lián)鎖，之后以CT200標(biāo)記為探針分離長約400 kb可覆蓋Sw-5的YAC克隆TY257，且在黏粒文庫中利用染色體步移方式在9個重疊黏?？寺?nèi)100 kb染色體片段中定位Sw-5之后，通過含有Sw-5的番茄材料建立BAC文庫，利用2個RFLP分子SCAR421與CT220序列進行引物設(shè)計，即可獲得重疊群，長約250kb，之后以抗性基因保守序列設(shè)計，克隆獲得3個PCR獨立片段進行測序，分析抗病候選基因處于CT220附近。通過蛋白質(zhì)與酵母雙雜體外結(jié)合試驗，在文庫中可找到相互作用的CC-（NBARC）-LRR蛋白，同源性與系列對比發(fā)現(xiàn)該蛋白與抗TSWV基因Sw-5a、5b、5c、5d、5e具有較高同源性，將其命名LRR-SW5-F。

番茄和抗TSWV遺傳轉(zhuǎn)化包含TSWV病毒RNA轉(zhuǎn)化與Sw-5基因利用。為將抗TSWV心梗擴大，將斑萎病毒中3種不同病毒的N基因串聯(lián)轉(zhuǎn)入煙草，表明轉(zhuǎn)基因植株對病毒抗性水平較高，在番茄與煙草轉(zhuǎn)入TSWV的N基因反義與正義RNA后，均可提高抗TSWV性能，獲得100%抗性水平的轉(zhuǎn)基因植株。

3 抗番茄灰霉病育種進展

番茄灰霉病病原菌屬灰葡萄孢（Botrytis cinerea），通過空氣傳播，B.cinerea能夠分解和阻礙寄主組織與防御應(yīng)答能力，其侵染分為三階段，最初形成病斑階段、靜止階段與擴展病斑階段，主要破壞雙子葉寄主衰老組織與成熟組織，且在發(fā)育作物早期侵入。在加溫溫室中侵染果實與葉片較少，侵染莖部較多，部分加溫溫室與沒有加溫則侵染葉片較多。植株表面高濕、低壓、低溫是推動B.cinerea葉片侵染的重要因素。

番茄抗病基因通過栽培Money maker與LYC4雜交獲得F2群體，利用B.cinerea菌株接種離體莖，獲得2個抗性QTLs，位于第1條染色體（Rbcq1）和第2條染色體（Rbcq2），分別解釋12%與15%的表型變異率[5]。在分離群體BC2S1中能夠檢測QTL，顯示與第二條染色體Rbcq2相互作用。之后通過栽培番茄與消化番茄雜交獲得F3群體，獲得pQTL3、4、9在番茄LYC4上能夠鑒定同源位點，進一步在BC3S1與BC2S2中獲得驗證。在抗病基因工程中，利用多聚半乳糖醛酸酶抑制劑蛋白基因?qū)⑵滢D(zhuǎn)入番茄內(nèi)，與對照組相比果實組織降解低15%，減少葉片病斑25%，有效提高了抗B.cinerea性[6]。并且，將南芥轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)入番茄，可獲得新抗灰霉病主株系，轉(zhuǎn)錄基因植株抗B.cinerea侵染抵抗力增強效果顯著。

4 番茄抗病育種的展望

當(dāng)前，大部分番茄均含有抗TYLCV作用，卻缺乏兼抗其他病害品種，采取常規(guī)育種方式難以在一個品種上聚合多種抗性基因，田間鑒定抗性不準(zhǔn)確，費工費時且存在盲目性，也亟需解決。在今后育種之中，依然以常規(guī)雜交育種為主，輔以分子標(biāo)記等技術(shù)手段，進而促進新品種抗性水平提高，特別是在現(xiàn)代分子生物學(xué)不斷發(fā)展下，功能基因組學(xué)與抗病分子標(biāo)記在育種中將會發(fā)揮重要作用，可利用分子標(biāo)記選擇技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)的綜合性抗病品種。同時，番茄生產(chǎn)中品質(zhì)與產(chǎn)量也會受到弱光與低溫影響，當(dāng)前品種種植畸形果較多，不耐低溫，對其經(jīng)濟效益造成影響，選擇耐寒品種可解決番茄凍害與冷害，需研究不同低溫與田間低溫處理方式，為耐冷、耐寒育種提供依據(jù)，可以中果型、抗病性、畸形果少、耐低溫番茄為目標(biāo)，通過分子標(biāo)記與農(nóng)藝形狀觀察的方式，篩選果實均一、高抗病的自交系系配制雜交組合，篩選檢測分離群體抗病分子，選出具有經(jīng)濟性與抗病性材料，為后續(xù)育種優(yōu)質(zhì)多抗番茄提供支持。

5 結(jié)語

綜上所述，番茄抗病育種已經(jīng)成為當(dāng)前研究重點，可通過常規(guī)育種結(jié)合分子標(biāo)記技術(shù)、轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)的方式，加大收集番茄種質(zhì)資源，尋找組織基因發(fā)展的有效途徑，開發(fā)有價值基因，建立高效的轉(zhuǎn)化與再生體系，彌補常規(guī)育種方式不足，進而保證轉(zhuǎn)基因植物安全性，推動番茄新品種的發(fā)展。