茄子黃萎病及抗病遺傳育種研究進展

王益奎 李文嘉 莫賤友 黎 炎 蔣雅琴

（1廣西農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所，廣西 南寧 530007；2廣西作物遺傳改良生物技術重點實驗室，廣西 南寧 530007；3廣西農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，廣西 南寧 530007）

茄子（Solanum melongena L.）黃萎病是輪枝菌侵染引起的一種世界性的土傳維管束病害，它能大幅度降低茄子的產(chǎn)量和品質(zhì)。自發(fā)現(xiàn)該病以來，國內(nèi)外學者在該病的病原菌分類、致病力分化、發(fā)生規(guī)律及防治方法、抗源篩選及遺傳育種等方面做了大量工作，并取得一定成績，但仍未能從根本上解決茄子黃萎病嚴重危害的局面，因此選育和利用抗病品種越來越受到人們的重視。盡管在茄子抗病源篩選上仍未找到可供廣泛使用的免疫材料，但通過幾十年廣泛的抗源篩選和誘導抗性以及基因轉(zhuǎn)化技術的采用，在高抗（耐）病品種的選育和利用上已取得了可喜的成績?，F(xiàn)就國內(nèi)外在這幾個方面研究動態(tài)進行綜述。

1 病原危害

自1914年Carpenter首次報道在美國發(fā)現(xiàn)棉花黃萎病以來，該病在我國各類作物上發(fā)生危害日趨嚴重，成為生產(chǎn)中發(fā)生較為普遍、造成損失較為嚴重、且較難防治的病害之一。黃萎病由輪枝菌侵染引起，該病菌能侵染逾200種植物，包括大部分蔬菜、花卉及大田作物（Agrios，2004）；也有報道為660種左右（尤海波 等，2003）。病原菌的存活、傳播以及病害流行的關鍵因素是病原菌形成具有抗性的休眠結構，即微菌核形成后在土壤中越冬。黃萎病病菌不但寄主范圍廣，且其形態(tài)和致病力也容易發(fā)生變異，有明顯的生理分化現(xiàn)象，這種人工和自然選擇的結果使得黃萎病防控日益復雜（王立新 等，1987 a；朱建蘭和常永義，2004；朱軍和葉華智，2006）。日本、印度和美國都曾發(fā)生茄子黃萎病大流行，使感病品種Florida Market減產(chǎn)62 %～85 %，耐病品種R4減產(chǎn)34.1 %～42.5 %（Hashimoto，1989；Ciccarese et al.，1994）。我國黃萎病病菌是1935年因引進美國棉花品種而傳入，許多田塊往往因種植帶菌的茄科作物或其他帶菌的作物被第1次污染，一旦種植感病茄子品種即可侵染。20世紀50年代初茄子黃萎病僅在我國東北地區(qū)局部發(fā)生，隨著茄果類蔬菜種植面積的擴大而迅速蔓延，發(fā)病范圍日益南擴，我國茄子的主要栽培地區(qū)均發(fā)生該病害（王就光，1989）。近年來，茄子生產(chǎn)逐漸基地化和專業(yè)化，難以倒茬，土壤中病原菌增多，加之溫暖多雨的發(fā)病條件使茄子黃萎病逐年加重；一般年份發(fā)病率為40 %～50 %，嚴重年份達70 %以上，甚至絕收（張繼偉，2009）。

2 病原菌

2.1 病原菌鑒定

茄子黃萎病病原菌屬真菌半知菌亞門（Deutermycotina）淡色菌科（Mmonilaceae）輪枝菌屬（Verticillium）。目前報道對茄子造成危害的主要是大麗輪枝菌（V.dahliae Kleb.）、黑白輪枝菌（V.albo-atrum Reinke et Berth.）和變黑輪枝菌（V.nigrescens Pethybr.）3種真菌（Vesper et al.，1983；Nadia ＆ Talma，1999）。我國茄子產(chǎn)區(qū)鑒定多為大麗輪枝菌（李海濤 等，2006；葉鵬盛 等，2006；曾華蘭 等，2008），僅在蘭州地區(qū)從茄子黃萎病植株上分離出黑白輪枝菌（朱建蘭和常永義，2004），未見國外報道的變黑輪枝菌。

2.2 致病力分化

茄子黃萎病病原菌極易發(fā)生致病力變異，有明顯的生理分化現(xiàn)象。山川邦夫（1982）研究表明，美國的抗黃萎病茄子品種在日本接種無明顯抗性，同一品種在美國東部和西部的抗病表現(xiàn)截然不同，菌系內(nèi)有生理小種分化現(xiàn)象。國內(nèi)學者也做了許多相應的研究（王立新 等，1987 b；劉水芳和劉春艷，1999；朱建蘭和常永義，2004），易金鑫等（1998）總結國內(nèi)研究結果將大麗輪枝菌的致病力劃分為強、中、弱3種類型：接種后21 d的病株率、30 d的病情指數(shù)、45 d的枯死率3項指標大于50，為Ⅰ型（病級＞2.9）；在25～49之間，為Ⅱ型（病級1.0～2.5）；小于25，為Ⅲ型（病級<1.0）。以上資料表明，我國茄子黃萎病主要是由大麗輪枝菌侵染造成危害，可以確定其為抗黃萎病茄子育種的目標。

3 抗源

3.1 抗源鑒定

茄子抗黃萎病育種首要問題是尋找對特定生理小種具有抗性，或者具有廣譜性的抗源親本。20世紀80年代，國外已陸續(xù)報道茄子野生近緣種中抗黃萎病的材料（表1），特別是水茄（Solanum torvum）被多次研究證明對黃萎病具有較強的抗性，已是公認的抗黃萎病重要材料之一。國內(nèi)關于黃萎病抗源研究比較晚，既有鑒定野生近緣種的，也有鑒定栽培種的。從鑒定結果來看，肖蘊華和林柏青（1995）鑒定的材料最多，在逾1000份茄子品種資源中，沒有發(fā)現(xiàn)高抗材料，中抗材料僅占0.4 %，多為野生近緣種，并證實在茄子栽培種中缺乏抗黃萎病的材料。筆者于2010年對收集保存的廣西、云南等地茄子野生近緣種進行了黃萎病抗性鑒定，結果表明 Solanum torvum和Solanum integeifolium對茄子黃萎病具有較強的抗性（待發(fā)表）。茄子抗黃萎病基因僅存在于近緣野生種和半栽培種茄子資源中，栽培種中僅鑒定出少量的中抗或耐病材料。

表1 茄子黃萎病抗源鑒定結果

3.2 抗源創(chuàng)制

在抗源鑒定結果中，Solanum torvum對黃萎病抗性較強，因此在新抗源創(chuàng)制研究中多采用Solanum torvum作為材料之一，試圖將其抗黃萎病基因?qū)朐耘喾N茄子中。從已有研究結果來看（表2），利用體細胞融合（包括對稱融合和非對稱融合2種方法）可以得到抗黃萎病且與栽培種在生態(tài)上相近的可育雜交種，但是多數(shù)雜交種與栽培種幾代回交后抗性就會喪失。通過離體培養(yǎng)（包括愈傷組織和原生質(zhì)體組織2種外植體材料）也可獲得新抗源——抗黃萎病突變體，這些突變體的抗性是否穩(wěn)定遺傳未見后續(xù)報道?？梢?，無論是通過體細胞融合還是利用離體培養(yǎng)篩選均可獲得抗黃萎病的新抗源，但在這些抗源的利用研究上一直沒有新的進展，所以新抗源的篩選、創(chuàng)制、鑒定和利用仍任重而道遠。

表2 茄子黃萎病抗源創(chuàng)制結果

4 抗病遺傳育種

日本早在20世紀60年代已開展茄子抗黃萎病育種，70年代育成耐病VF茄，為種間雜種，有平茄（Solanum intergriflium）血統(tǒng)，對黃萎病抗性很強，該品種生長發(fā)育好，產(chǎn)量高，但農(nóng)藝性狀方面如果色等尚需改良，現(xiàn)只作砧木利用（易金鑫和陳靜華，1998）。Guri和Sink（1998）獲得Solanum melongena×Solanum torvum種間體細胞雜種，對黃萎病有較強抗性，但因品質(zhì)問題亦不能用于生產(chǎn)。井立軍等（2001）利用完全雙列雜交設計配制15個組合，結果表明抗性遺傳不符合加性—顯性模型，存在上位性作用，且至少受2對顯性基因控制。莊勇和王述彬（2009）應用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型對茄子黃萎病抗性進行多世代聯(lián)合分析，結果表明抗性遺傳受 2對加性—顯性—上位性主基因控制。在育成品種中，國內(nèi)蘇州牛茄×徐州長茄對致病力Ⅰ型菌株抗性較強，表明該品種具有抗黃萎病應用前景（王立新 等，1987b）；國外Nadia和Neon栽培種具有耐黃萎病特性（http：//vegetablemdonline.ppath.cornell.edu）。

5 抗病基因研究

黃萎病寄主范圍廣泛易造成重大經(jīng)濟損失，且目前對抗黃萎病的基因了解甚少。番茄是目前在茄科抗黃萎病基因工程中取得突破性進展的作物之一，早在1951年就有關于番茄抗黃萎病Ve基因的報道（Schaible et al.，1951），并證實該基因?qū)Υ篼愝喼?號生理小種具有完全抗性，對2號小種抗性較弱（Alexander，1962），利用分子標記成功克隆到抗黃萎病基因家族的2個成員基因Ve1和Ve2，并將Ve轉(zhuǎn)入感黑白輪枝菌馬鈴薯后提高了其對黑白輪枝菌的抗性，說明Ve抗性功能已超越了其小種特異性限制（Kawchuk et al.，1994，1998，2001），但尚未見到將其轉(zhuǎn)化到栽培種茄子上的報道。Fei等（2004）利用RACE技術從Solanum torvum Swartz中克隆了全長3640 bp的StVe基因（登錄號為AY311527），StVe與Ve1和Ve2在核酸水平上具有較高的同源性，陳玉輝等（2008）研究表明，轉(zhuǎn)StVe基因番茄葉片總可溶性蛋白具有抑制番茄黃萎病菌生理小種1（Verticillium dahliae race 1）生長的作用。史仁玖等（2006）也通過RT-PCR和RACE技術從Solanum torvum中擴增克隆到1個抗黃萎病基因StoVe1，其cDNA全長3400 bp，含有3153 bp的完整開放閱讀框，編碼1051個氨基酸，該基因編碼的蛋白序列與剛果茄的SaVe1和SaVe2（登錄號為 AY615303和 AY590144）、類番茄的 SlVe1和 SlVe2（登錄號為 AY262016和AY282580）、番茄Ve1編碼的氨基酸序列同源性分別為82 %、81 %和80 %，且有很高的功能區(qū)段保守性。除Ve家族基因之外，從Solanum torvum中克隆的StDAHP基因也可能參與了植株對黃萎病菌侵染的防衛(wèi)過程（陳玉輝 等，2008；王忠 等，2010）。

6 問題與展望

茄子黃萎病是危害茄子生產(chǎn)的主要病害之一，近年來在我國發(fā)生猖獗，可能發(fā)生潛在大流行，該病在我國研究起步較晚，且發(fā)病面積每年呈擴大蔓延趨勢。因此，加強茄子黃萎病預測預報、病菌生理分化、寄主—病原物互作機制以及獲得抗源材料的研究仍是未來主要研究方向。生產(chǎn)上亟需建立一個綜合的防治體系，這個體系既應包括防治那些強致病性病原菌和對殺菌劑不敏感病原菌的殺菌方法，又應包括不同基因型栽培種在不同地區(qū)的防治方式。

黃萎病抗性品種在棉花、番茄和草莓等作物的抗病育種中得到重視，并取得一定進展（Simko et al.，2004；楊昶，2007），特別是在野生番茄秘魯番茄（Lycopersicon peruvianum Mill.）中發(fā)現(xiàn)了抗黃萎病的顯性單基因Ve，該基因已成功轉(zhuǎn)移至許多栽培番茄和馬鈴薯中，大大改良了番茄和馬鈴薯對黃萎病的抗性水平。由此可見，從茄屬作物轉(zhuǎn)育抗黃萎病基因已有較好的先例，可借鑒此方法在茄子抗黃萎病上開展研究。利用已鑒定和創(chuàng)制的茄子抗黃萎病材料，采用常規(guī)育種與現(xiàn)代分子標記育種相結合的手段，將抗病基因轉(zhuǎn)育到優(yōu)良栽培種中，最終達到育成高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗黃萎病茄子新品種的目的。

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