番茄與葉霉菌互作機(jī)制研究進(jìn)展

劉冠，趙婷婷，李寧，姜景彬，李景富，許向陽*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱　150030；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，武漢　430064）

番茄與葉霉菌互作機(jī)制研究進(jìn)展

劉冠1，趙婷婷1，李寧2，姜景彬1，李景富1，許向陽1*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱150030；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，武漢430064）

番茄-葉霉菌互作已成為研究植物與病原真菌互作的模式系統(tǒng)，文章從番茄葉霉病癥狀、葉霉菌侵入機(jī)制、番茄抗葉霉菌免疫系統(tǒng)及抗病基因和無毒基因互作等方面論述番茄與葉霉菌互作機(jī)制研究進(jìn)展，并討論和展望有待進(jìn)一步研究的問題。

番茄；葉霉菌；互作機(jī)制

劉冠，趙婷婷，李寧，等.番茄與葉霉菌互作機(jī)制研究進(jìn)展［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，47（9）：91-99.

Liu Guan，Zhao Tingting，Li Ning，et al.Progress advances on the mechanism of interaction between tomato andCladosporium fulvum［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2016，47（9）：91-99.（in Chinese with English abstract）

由半知菌（Cladosporium fulvum）引起的番茄葉霉病是一種世界性真菌病害，番茄-葉霉病菌互作機(jī)制研究已成為植物-病原物互作機(jī)制研究的模式系統(tǒng)［1］。

深入研究番茄葉霉病癥狀、番茄葉霉菌入侵機(jī)制、無毒基因及抗病基因間互作等，對(duì)利用抗病遺傳育種和遺傳工程手段控制番茄葉霉病危害、保護(hù)番茄生產(chǎn)具有重要意義。

1　番茄葉霉病癥狀

在番茄生長發(fā)育各時(shí)期，皆有可能發(fā)生葉霉病。其危害部位主要包括番茄幼苗、莖、葉片、果實(shí)等。

1.1葉片

發(fā)病由中下部葉片開始。在番茄葉片正面出現(xiàn)不規(guī)則形狀淡黃色褪綠斑，伴隨葉霉病發(fā)展，番茄葉片背部出現(xiàn)霉層，霉層大部分呈灰褐色絨毛狀，嚴(yán)重時(shí)呈明顯黑色的厚重霉層。通常在高溫高濕環(huán)境下，病情易擴(kuò)散，病原物生長迅速。植株整體受到侵染，葉片邊緣卷曲，而后植株死亡［2］。

1.2果實(shí)

番茄葉霉菌入侵果實(shí)后，通常在發(fā)病部位周圍形成各種形狀黑色或褐色斑塊，隨水分流失，不規(guī)則斑塊漸漸硬化。在適宜病原菌生長條件下，病斑擴(kuò)大速率較快［3］，隨之產(chǎn)生針頭狀黑色萎蔫塊，果實(shí)失去食用價(jià)值。

1.3其他

番茄開花時(shí)節(jié)，葉霉菌易引起花器官凋亡萎蔫，產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，病原菌侵染后，植株光合作用降低，影響營養(yǎng)物質(zhì)累積，影響產(chǎn)量［4］。莖部染病后與葉片癥狀相似。

2　番茄葉霉菌侵染機(jī)制

番茄葉霉病菌能以菌絲體在病殘?bào)w和病株枝干表皮，或以分生孢子和菌絲體附著種子表面及種子內(nèi)潛伏越冬。越冬病菌在適宜條件下萌發(fā)產(chǎn)生分生孢子，借助氣流或灌水等途徑傳播，經(jīng)氣孔侵入，成為初次侵染源。傳播帶病種子，幼苗期即可感染番茄葉霉?。?］。發(fā)病后病株形成大量分生孢子通過氣流傳播，反復(fù)侵染。從時(shí)間上看，葉霉菌分生孢子集中在夜間飛散。夜間飛散孢子數(shù)目是白天6倍；從空間上看，分生孢子主要集中在番茄植株株30～60 cm莖段［6-7］。番茄葉霉菌主要有兩種侵染機(jī)制：①感病的親和互作（Compatible system），②抗病的非親和互作（Incompatible system）。

2.1親和性互作

在親和互作中，相對(duì)濕度大于85%條件下，分生孢子易萌發(fā)并形成較細(xì)線狀菌絲，菌絲葉表面隨機(jī)生長。約3 d后，主要萌發(fā)管或菌絲的一個(gè)側(cè)枝通過開放氣孔進(jìn)入番茄葉片［8-10］。隨后，菌絲直徑擴(kuò)大至原來兩倍以上，菌絲從亞氣孔（Substoma?tal cavity）生長到海綿葉肉胞間空間中。有時(shí)僅在侵染后期，菌絲才進(jìn)入柵欄組織［10］。未觀察到明顯供養(yǎng)結(jié)構(gòu)，推測病菌生長依賴病原菌菌絲和寄主細(xì)胞間密切互作，因可觀察到病菌菌絲與寄主細(xì)胞接觸部位輕微凹陷。這種密切互作表明病原菌主動(dòng)從寄主吸收營養(yǎng)。雖然上述侵染過程在寄主細(xì)胞上肉眼不可見，僅偶爾在葉肉細(xì)胞細(xì)胞壁出現(xiàn)胼胝質(zhì)沉淀［11］。在損傷的成熟組織中，葉肉細(xì)胞出現(xiàn)葉綠體和線粒體等多種降解信號(hào)，偶爾也會(huì)觀察到由于質(zhì)膜損傷出現(xiàn)的胞質(zhì)內(nèi)含物釋放。侵染9～10 d后，病菌會(huì)在亞氣孔中形成菌絲聚合體。然后，分生孢子通過氣孔突出到外部，產(chǎn)生大多由兩個(gè)細(xì)胞孢子組成的孢子鏈，在空氣中形成菌絲體，分生孢子散布造成病害蔓延。

2.2非親和性互作

在非親和互作中，孢子萌發(fā)及菌絲穿過氣孔的過程與親和互作相似，但在非親和互作中有時(shí)病菌進(jìn)入氣孔后會(huì)長出氣孔。這表明通過開放氣孔進(jìn)入共質(zhì)體的菌絲激發(fā)寄主成功抵御病原菌防御反應(yīng)。但大多數(shù)菌絲無氣孔，寄主防御反應(yīng)會(huì)造成病原菌穿過氣孔1～2 d后停止生長［10-11］。病原菌無法從氣孔空隙生長至共質(zhì)體，且菌絲腫脹、彎曲，與寄主葉肉細(xì)胞密切接觸的細(xì)胞崩潰。胼胝質(zhì)沉淀形成并進(jìn)一步增厚細(xì)胞壁，在真菌菌絲附近的胞外物質(zhì)聚集。非親和互作中，寄主防御的最大特點(diǎn)是，在高度敏感部位，與胞內(nèi)菌絲相鄰的葉肉細(xì)胞發(fā)生崩潰。這種防御反應(yīng)使病原菌只存在于侵染部位有限區(qū)域內(nèi)，且周圍均為寄主細(xì)胞釋放的化合物，病原菌無法順利侵染［12］。

2.3番茄植株對(duì)葉霉病抗感表現(xiàn)

就親和互作而言，葉霉菌侵染番茄植株后，病原菌與寄主細(xì)胞發(fā)生親和反應(yīng)，起初，寄主細(xì)胞壁并未破壞，不產(chǎn)生降解酶類。葉霉菌在番茄葉片的海綿組織物質(zhì)為營養(yǎng)來源。另外，在親和互作中，番茄細(xì)胞間隙的甘露醇含量顯著增加，可能為病原物提供碳源。而在非親和互作體系中，并未觀察到此現(xiàn)象。感病植株在被侵染之初，葉面產(chǎn)生輪廓不明顯的淡黃色小斑點(diǎn)，病斑背面灰白色，潮濕時(shí)，上面產(chǎn)生褐黃色霉層。病斑逐漸擴(kuò)大后，常以葉脈為界形成不規(guī)則大塊斑，霉?fàn)钗镏饾u變成灰紫色［13-14］。抗病寄主與病原物之間發(fā)生非親和反應(yīng)，典型表現(xiàn)為過敏性壞死，葉片上可觀察到細(xì)胞壁加厚和壞死斑；與葉霉菌接觸的寄主細(xì)胞葉片電解質(zhì)外滲，在侵染早期，葉片會(huì)迸發(fā)活性氧，積累植保素等毒性物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生病程相關(guān)蛋白，乙烯、水楊酸含量增高，脂肪氧化作用增強(qiáng)［15-19］。

3　番茄葉霉菌抗病基因C.fulvum和無毒基因Avr研究進(jìn)展

番茄與葉霉菌非親和互作遵循Flor的基因?qū)蚣僬f［20］。番茄對(duì)葉霉菌抗性是番茄抗病基因（Cf）和其對(duì)應(yīng)無毒基因（Avr）的互作，且激活抗病信號(hào)傳導(dǎo)，使各類反應(yīng)共同形成抗病網(wǎng)絡(luò)。

3.1番茄抗葉霉病無毒基因Avr

迄今已克隆5個(gè)C.fulvum無毒基因［21-22］，分別是Avr2、Avr4、Avr4E、Avr5和Avr9，其中Avr4和Avr9是最早通過反向克隆方法從真菌中克隆得到，而Avr4E相對(duì)較晚［23］。Avr4和Avr9編碼產(chǎn)物分別為63個(gè)和135個(gè)氨基酸，含信號(hào)肽，經(jīng)植物和真菌蛋白酶加工形成28個(gè)和86個(gè)氨基酸成熟肽。除Avr4 和Avr9外，從葉霉菌侵染后的番茄葉片中分離出胞間液還含有許多其他胞外蛋白（Extracellular pro?tein，ECP），其中被純化的包括ECP1、ECP2、ECP3、ECP4和ECP5［24-30］。ECP均為小于20 ku蛋白。ECP1和ECP2基因已通過反向遺傳方法被克隆，研究表明，ECP2對(duì)某些番茄品系具有無毒基因功能。其他幾種ECP充當(dāng)植物抗病激發(fā)子可能性也在研究中。

反向遺傳法促進(jìn)番茄葉霉病抗病基因和無毒基因克隆研究進(jìn)展，但也存在局限性，即此方法需在分離得到足量激發(fā)子蛋白基礎(chǔ)上應(yīng)用。因此，對(duì)蛋白含量低、體外穩(wěn)定性差，或難以提純的無毒基因產(chǎn)物不適用。Takken等采用一種新方法克隆Cf無毒基因［31］，該方法基于無毒基因產(chǎn)物在含相應(yīng)抗病基因的寄主中產(chǎn)生過敏性壞死反應(yīng)（Hypersen?sitive reaction，HR），利用PVX雙元表達(dá)載體將病原物mRNA制成cDNA文庫。將重組PVX接種植物，已含有與植物抗病基因互補(bǔ)的無毒基因PVX接種部位將產(chǎn)生HR，從而獲得無毒基因Avr2的克?。?1］。

已克隆得到的無毒基因編碼產(chǎn)物間，及其與已知蛋白間無明顯同源相關(guān)性，但共性是含有偶數(shù)個(gè)半胱氨酸。這些半胱氨酸可能形成二硫鍵，誘導(dǎo)過敏性反應(yīng)［32］。這些無毒基因編碼產(chǎn)物含信號(hào)肽，絕大多數(shù)為小分子質(zhì)量蛋白。但是，這些無毒基因在毒性菌株中存在方式不同，Avr9完全缺失，Avr2以截短形式存在，而Avr4E則已缺失或以突變形式存在，說明不同葉霉菌克服抗病基因抗性策略不同［33-35］。

不同無毒基因誘發(fā)過敏性壞死反應(yīng)，Cf-4和Cf-9分別介導(dǎo)產(chǎn)生對(duì)含Avr4和Avr9葉霉菌抗性。雖然兩個(gè)抗病基因編碼的氨基酸序列相似度高，但無毒基因編碼的氨基酸并無明顯相似。研究發(fā)現(xiàn)，Avr4/Cf-4和Avr9/Cf-9介導(dǎo)番茄產(chǎn)生過敏性壞死在產(chǎn)生強(qiáng)度、速度及侵染組織等均有差異。Avr4/Cf-4介導(dǎo)產(chǎn)生的過敏性壞死更迅速、強(qiáng)烈，且多數(shù)產(chǎn)生于維管束［36-38］。

3.2番茄抗葉霉病基因Cf

3.2.1抗病基因命名及定位

已被報(bào)道的抗葉霉病基因均由Dr Kerr實(shí)驗(yàn)室鑒定，至少有24個(gè)抗病基因被發(fā)現(xiàn)（見表1），依次被命名為Cf-1～Cf-24，而感病品種Monkey-Maker被稱為Cf-0，這些抗病基因來源于番茄及其近緣野生種，在此基礎(chǔ)上Kanwar等又將其完善［39-40］。Cf-1基因來自番茄（L.esculentum）品種Stirling Cas?tle；Cf-2和Cf-9基因來自醋栗番茄（L.pimpinellifo?lium）；Cf-4基因一般認(rèn)為來自多毛番茄（L.hirsu?tum），但在秘魯番茄（L.peruvianum）和醋栗番茄中也有發(fā)現(xiàn)Cf-4基因，但通過Southern分析最終證明Cf-4基因來源于多毛番茄；Cf-5基因來自櫻桃番茄（L.esculentum var.cerasiforme）［41-42］。目前已發(fā)現(xiàn)抗葉霉病基因均表現(xiàn)為生理小種特異抗性，Lindhout等認(rèn)為沒有生理小種能鑒別Cf-4和Cf-8基因［43］，Gerlagh等認(rèn)為Cf-4和Cf-8是等位基因［44］；Haanstra等通過接種PVX：：Avr4及Southern分析等證明Cf-4和Cf-8是同一基因，因而Cf-8基因未能成為新抗源［45］。含有Cf-11基因的抗源能抗生理小種4，而被生理小種2.3.4.11克服，分子生物學(xué)分析表明Cf-11包括Cf-4基因及其他Cf基因；含有Cf-13基因的抗源同樣包括Cf-4基因［40］。Haanstra等接種PVX：：Avr9測試含有不同葉霉病抗病基因番茄品種，結(jié)果表明Cf-18、Cf-20、Cf-23和Cf-24基因均包括葉霉病抗病基因Cf-ECP2［43-45］。

表1　番茄抗葉霉病基因在染色體上的定位Table 1Tomato leaf mould genes in the chromosmoe location

3.2.2抗病基因遺傳規(guī)律及分子標(biāo)記研究進(jìn)展

迄今已發(fā)現(xiàn)抗葉霉病基因大多表現(xiàn)為質(zhì)量性狀，受顯性單基因控制，屬于垂直抗性。Langford首先把Cf-1、Cf-2和Cf-3基因定位于染色體［49］，Kanwar等進(jìn)一步將24個(gè)抗病基因定位于番茄12條染色體［39］。隨著染色體技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)等應(yīng)用于番茄抗病基因定位，有關(guān)番茄抗葉霉病抗性基因位于染色體上的位點(diǎn)發(fā)生變更。Jones等研究發(fā)現(xiàn)Cf-4和Cf-9基因緊密連鎖位于1號(hào)染色體短臂上，相距5 cM［47-48］；Cf-1位于Cf-4/Cf-9基因簇上相同位點(diǎn)。進(jìn)一步以Cf-9的5'末端為探針對(duì)幾個(gè)近等基因系進(jìn)行Gel-blot分析表明，Cf-9是多基因家族，包括Hcr9-4A（Homologs of Cf resistance gene Cf-9）到Hcr9-4E共5個(gè)同源序列；Cf-4、Cf-4A、Cf-9、Hcr-9s和Cf-1屬于一個(gè)基因簇，位于1號(hào)染色體的Milky Way位點(diǎn)。Cf-2和Cf-5基因緊密連鎖，位于6號(hào)染色體短臂上，相距4～5 cM。Grush?etskayaa等將Cf-6定位于第6號(hào)染色體短臂上的兩個(gè)標(biāo)記SSR128和SSR48之間，距離分別為2.2和3.4 cM［50］；Wang等應(yīng)用SSR和RAPD方法同樣對(duì)Cf-6進(jìn)行分子標(biāo)記研究，獲得T10和T12兩個(gè)與Cf-6連鎖的SSR標(biāo)記，結(jié)果將Cf-6定位于第11號(hào)染色體［51］。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院番茄課題組近年分別對(duì)Cf-11、Cf-12和Cf-19基因進(jìn)行分子標(biāo)記研究，獲得4個(gè)與Cf-11連鎖的AFLP標(biāo)記及1個(gè)SSR標(biāo)記，初步定位Cf-11于11號(hào)染色體；6個(gè)與Cf-12連鎖的AFLP標(biāo)記［52-55］；Zhao等將Cf-19定位于1號(hào)染色體短臂上［56］；李寧等從341對(duì)SSR引物中篩選出2個(gè)與Cf-10基因連鎖標(biāo)記LEtaa001和LE?taa003，遺傳距離分別為9.7和22.9 cM，并確定其為單基因顯性遺傳［57］。

Cf-4和Cf-9是最先被分離的葉霉病抗病基因，通過轉(zhuǎn)座子插入方法獲得；隨后Cf-2和Cf-5也通過圖位克隆法分離。目前已克隆抗葉霉病基因有Cf-2、Cf-4、Cf-4A、Cf-5、Cf-9、Cf-ECP1、Cf-ECP2、Cf-ECP4、Cf-ECP5、Hcr9-4E等。對(duì)Cf基因結(jié)構(gòu)和功能分析表明，Cf基因編碼一個(gè)細(xì)胞外亮氨酸區(qū)（Leucine-rich repeat，LRR）、一個(gè)跨膜區(qū)（Transmerbrane domain，TM）和一個(gè)細(xì)胞質(zhì)區(qū)，其蛋白產(chǎn)物具有相似結(jié)構(gòu)域，含不同數(shù)目亮氨酸重復(fù)，這類重復(fù)決定不同抗性基因?qū)Σ煌硇》N的識(shí)別［15］。Parniske等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Cf-4、Cf-4A和Cf-9屬一個(gè)多基因家族Hcr9s［58］，Haanstra等研究認(rèn)為Cf-2和Cf-5則屬于另外一個(gè)多基因家族Hcr2s［45］，但以上幾個(gè)番茄抗葉霉病基因均屬于LRR-TM抗病基因［59］，其產(chǎn)物均錨定于細(xì)胞膜上的糖蛋白受體，N-端存在一個(gè)胞外富含亮氨酸重復(fù)序列，而在C末端具有較強(qiáng)保守性，揭示N末端與識(shí)別反應(yīng)的特異性有關(guān)，而C末端與共同信號(hào)傳遞途徑有關(guān)［60］。據(jù)此推測番茄Cf類蛋白可能的功能為TM將受體蛋白錨定在膜上，由LRR激發(fā)子后將信號(hào)傳導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)其他信號(hào)傳導(dǎo)蛋白上，決定寄主與病菌特異性識(shí)別。

具有Avr識(shí)別功能的Cf基因和許多非功能基因串聯(lián)在一起，形成復(fù)合基因座Cf-4/9和Cf-2/5中，這些基因座中的成員被稱為Hcr9（Homologues of Cf resistance gene Cf-9）和Hcr2（Homologues of Cf resistance gene Cf-2）基因，分別位于番茄1號(hào)染色體短臂和6號(hào)染色體上。1號(hào)染色體短臂主要包括Northern lights、Milky Way、Southern Cross等，分布在這些位點(diǎn)中的序列和番茄葉霉病抗病基因Cf在結(jié)構(gòu)組成上較為相似，因此統(tǒng)稱為Hcr9。這類功能基因和非功能基因甚至假基因串聯(lián)排列在一起，可能是由于序列重復(fù)、易位、基因間或者基因內(nèi)部重組、轉(zhuǎn)化所致。

3.2.3抗病基因結(jié)構(gòu)

番茄葉霉菌抗病基因編碼的成熟產(chǎn)物由7個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，從N端到C端分別為：①一個(gè)假設(shè)的使成熟產(chǎn)物分泌到胞外的信號(hào)肽；②富含半胱氨酸功能不明的結(jié)構(gòu)域；③胞外LRR結(jié)構(gòu)域；④無明顯特征的結(jié)構(gòu)域；⑤富含酸性氨基酸的結(jié)構(gòu)域；⑥假設(shè)的跨膜結(jié)構(gòu)域；⑦富含堿性氨基酸的結(jié)構(gòu)域。在這幾部分結(jié)構(gòu)中，含多個(gè)LRR重復(fù)單元是最大結(jié)構(gòu)域，占據(jù)整個(gè)Cf蛋白大部分。多數(shù)Hcr9蛋白含27個(gè)LRR重復(fù)，而Hcr2中LRR數(shù)目變動(dòng)較大。分析表明LRR單元重復(fù)數(shù)目不同，決定抗病基因和無毒基因相互識(shí)別的特異性［36］。

4　番茄抗葉霉病免疫系統(tǒng)

4.1植物與病原菌互作模式研究

植物在長期進(jìn)化過程中，受周圍環(huán)境及各種病原微生物影響，逐漸形成一套完整的自身免疫系統(tǒng)。目前，植物免疫系統(tǒng)機(jī)理主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)層次［61］：第一層次通過植物細(xì)胞表面的模式識(shí)別受體（Pattern recognition receptors，PRRs）識(shí)別病原微生物保守成分（Pathogen associated molecular pat?terns，PAMPs）而激活的免疫反應(yīng)，引發(fā)病原相關(guān)分子模式觸發(fā)的免疫（PAMP-Triggeren-Immunity，PTI）；第二層次利用細(xì)胞內(nèi)抗病基因（Resistance，R）產(chǎn)物蛋白識(shí)別病原微生物分泌的各種效應(yīng)子（Ef?fector），激活下游防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)，產(chǎn)生效應(yīng)子觸發(fā)的植物免疫（Effector triggered immunity，ETI）。雖然植物PTI和ETI激發(fā)的下游防衛(wèi)反應(yīng)類似，但ETI更加劇烈，誘導(dǎo)迅速，且引起局部侵染部位的過敏性反應(yīng)（Hypersensitive response，HR）。通常PTI主要產(chǎn)生于植物和非致病菌間互作，而ETI主要是植物對(duì)致病菌響應(yīng)。但二者劃分無明顯界限，主要取決于參與互作識(shí)別的激發(fā)子類型。

從植物與病原物共生進(jìn)化角度看，植物免疫系統(tǒng)對(duì)病原物識(shí)別及應(yīng)答可用“Z”型模型闡述［61］（見圖1）。在植物與病原微生物互作第一階段，植物PRR識(shí)別病原微生物的PAMP或者M(jìn)AMP，誘發(fā)PTI，組織病原微生物定植；第二階段，病原微生物成功避開PTI，將自身效應(yīng)分子分泌到植物細(xì)胞中，而植物細(xì)胞無法識(shí)別效應(yīng)因子蛋白，引起效應(yīng)子觸發(fā)感病反應(yīng)（Effector triggered susceptiblili?ty，ETS）；第三階段，植物逐漸進(jìn)化產(chǎn)生能直接或者間接識(shí)別病原微生物特定效應(yīng)子的NB-LRR蛋白，誘發(fā)ETI；最后階段，病原微生物通過抑制或者改變能被植物識(shí)別的效應(yīng)子，以及產(chǎn)生新的不能被植物NB-LRR識(shí)別的效應(yīng)子，避免植物免疫反應(yīng)，成功侵染植物，導(dǎo)致EST［62-63］。同時(shí)，植物免疫系統(tǒng)也隨微生物改變不斷進(jìn)化。新的R基因又能重新識(shí)別病原微生物中新的效應(yīng)子，再次誘發(fā)ETI。

圖1　植物與病原體之間互作模式Fig.1Model of the interaction between plants and pathogen

4.2番茄-葉霉菌互作模式研究

在與番茄葉霉菌長期協(xié)同進(jìn)化過程中，番茄形成一套完整的防御體系抵御病原菌侵染。之前大部分研究認(rèn)為番茄葉霉病不存在PTI反應(yīng)模式，但隨研究深入，Avr4已被證明具有幾丁質(zhì)結(jié)合活性，與葉霉菌細(xì)胞壁的幾丁質(zhì)相結(jié)合，避免被植物幾丁質(zhì)酶降解。葉霉菌中自然存在點(diǎn)突變形式Avr4，一方面可避免被Cf-4識(shí)別，另一方面仍然具有幾丁質(zhì)結(jié)合活性，因此說明Avr4的幾丁質(zhì)活性參與PTI過程［34］。

而ETI反應(yīng)，番茄與葉霉菌互作符合典型的基因?qū)蚣僬f（Gene for gene hypothesis），能誘發(fā)典型ETI。當(dāng)番茄Cf基因和對(duì)應(yīng)的葉霉病菌Avr基因產(chǎn)物識(shí)別后，通過各種植物信號(hào)傳導(dǎo)途徑，活化下游抗病相關(guān)基因表達(dá)，表現(xiàn)抗病性。相反番茄Cf基因沒有和對(duì)應(yīng)的葉霉菌Avr基因產(chǎn)物識(shí)別，則表現(xiàn)為感?。?4］。

5　番茄抗病信號(hào)途徑及下游響應(yīng)反應(yīng)

番茄與葉霉菌互作是連續(xù)過程，從葉霉病病原菌接觸番茄開始，到番茄產(chǎn)生明顯抗病或感病反應(yīng)而結(jié)束。這個(gè)過程包含番茄和葉霉菌相互識(shí)別信號(hào)的傳遞，而每次傳遞均可產(chǎn)生相應(yīng)生理生化反應(yīng)。如信號(hào)傳導(dǎo)基因MAP激酶WIPK和SIPK、絲蘇氨酸蛋白激酶LeACK1等參與，活性氧產(chǎn)生，防衛(wèi)基因表達(dá)和過敏性壞死反應(yīng)產(chǎn)生等。

番茄和葉霉菌互作可分三個(gè)階段：早期蛋白激酶激活、活性氧大量積累、一系列MAP激酶的激活、K+離子通道和鈣調(diào)依賴蛋白激酶激活等［65-67］；中期保護(hù)酶活性改變和谷胱甘肽積累；后期水楊酸累積，細(xì)胞出現(xiàn)程序性死亡，病癥隨之顯現(xiàn)［68］。

6　展望

近年來，番茄-葉霉菌互作機(jī)制研究發(fā)展迅速，包括番茄全基因組測序完成，抗病基因和無毒基因互作發(fā)現(xiàn)等。番茄-葉霉菌互作已成為研究植物和病原菌互作的模式系統(tǒng)，但仍有許多問題有待探討。①番茄葉霉菌生理小種分化迅速，培育抗病品種是控制病害蔓延的有效途徑。但抗病品種易失去抗性。②生理小種分化快，鑒定難度大，因此結(jié)合分子標(biāo)記和田間鑒定有效可行。③一系列重要番茄基因組測序完成和差異表達(dá)分析技術(shù)及RNA干擾技術(shù)應(yīng)用，可為抗病基因克隆提供新途徑。

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Progress advances on the mechanism of interaction between tomato andCladosporium fulvum

LIU Guan1，ZHAO Tingting1，LI Ning2，JIANG Jingbin1，LI Jingfu1，XU Xiangyang1
（1.School of Horticulture and Landscape Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；2.Cash Crop Research Institute，Hubei Acdemy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China）

The interaction between plant and pathogens is a hot spot in the field of plant pathology in recent years，and the corresponding results establish the theoretic foundation for the plant resistance mechanism and resistance breeding.The specific interaction between tomato and fungus，Cladosporium fulvumhad become the model system for studying the plant-pathogen interaction mechanisms.This paper reviewed the advances on the symptoms of the tomato leaf mold，interaction mechanism between tomato andCladosporium fulvumincluding the mechanisms of the tomato infection，the immune system，and the interaction between resistance gene in tomato and avirulence gene inCladosporium fulvum，and to further research problems were discussed and prospected.

tomato；Cladosporium fulvum；mechanism of interaction

S641.2

A

1005-9369（2016）09-0091-09

2016-05-14

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)基金項(xiàng)目（CARS-25-A-15）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31272171）；黑龍江省杰出青年基金項(xiàng)目（JC201204）；黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目（GA15B103-1）

劉冠（1989-），女，博士研究生，研究方向?yàn)榉堰z傳育種。E-mail：liuguan.1989@163.com

許向陽，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榉堰z傳育種。E-mail：xxy709@126.com