番茄抗病育種研究概況及展望

權(quán)建華，陳修斌，鄂利鋒，許耀照，陳 葉

（河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

番茄又名西紅柿，是一種典型的喜溫性蔬菜作物。由于它獨(dú)特的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，目前已成為蔬菜栽培中的主栽品種，露地、塑料大棚、日光溫室及其他保護(hù)地設(shè)施都廣泛種植。

各種病害的流行危害和逆境條件的制約成為限制番茄生產(chǎn)發(fā)展的主要原因，尤其是近幾年番茄黃化曲葉病毒?。═YLCV，tomato yellow leaf curl virus）等各種病害的流行發(fā)生，造成番茄嚴(yán)重減產(chǎn)，而選育多抗品種成為最有效和最根本的解決方法，可通過利用常規(guī)雜交育種技術(shù)結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，快速高效地選育優(yōu)良品種。下面將綜述番茄生產(chǎn)中一些主要病害及研究進(jìn)展，以期探討這些病害的防治方法及抗病新品種的選育，為番茄產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 番茄抗病育種的研究進(jìn)展

番茄種植面積大，但病害發(fā)生也嚴(yán)重，目前有40多種番茄病害制約番茄的生產(chǎn)，尤其是近年來番茄黃化曲葉病毒病、番茄褪綠病毒病、灰葉斑病、青枯病等給番茄產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)重?fù)p失。據(jù)Czosnek等[1]調(diào)查，從番茄的近緣野生種中能得到與各種病害相應(yīng)的抗源，通過雜交或回交轉(zhuǎn)育已將近半數(shù)抗病基因轉(zhuǎn)入到栽培品種中。Rebecca等[2]發(fā)現(xiàn)，野生多毛番茄（Lycopersicon hirsutumDunal）LA1033對(duì)晚疫病表現(xiàn)高抗性，有2個(gè)位點(diǎn)控制其不完全顯性，易轉(zhuǎn)育。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院李君明等[3]對(duì)3份多毛番茄LA1033、LA2099、LA1777進(jìn)行晚疫病人工接種試驗(yàn)，結(jié)果表明：LA2099和LA1777對(duì)致病力極強(qiáng)的生理小種T1、T2、T3、T4具有很高的抗性。Zamir等[4]將智利番茄（L.chilense）作為TY（tomato yellow）的抗源，利用常規(guī)雜交和轉(zhuǎn)育的技術(shù)將抗TY主效基因Ty-1轉(zhuǎn)入到栽培番茄中，提高了栽培番茄的抗TY能力。

1.1 番茄黃化曲葉病毒病

大多數(shù)品種中不含有TY抗病基因，而多種野生種質(zhì)資源中都含有TY抗病基因，如秘魯番茄和多毛番茄都含有TY基因。利用分子標(biāo)記對(duì)野生番茄種質(zhì)資源進(jìn)行抗性選擇，將抗性基因轉(zhuǎn)入普通番茄，可有效預(yù)防番茄病害的發(fā)生。目前許多學(xué)者已從多個(gè)抗病材料中篩選分離得到了TY抗病基因，并開發(fā)了相關(guān)的分子標(biāo)記，利用分子育種取得了顯著的成果。

Ty-1基因是一個(gè)主效基因，現(xiàn)在大多數(shù)抗TY品種都含有Ty-1基因，已報(bào)道了有4種檢測(cè)Ty-1的標(biāo)記[5]，并應(yīng)用于抗病育種中[6]。Ty-2和Ty-3都是TY抗性基因的一種，只是來源不同。Ty-2基因來源于多毛番茄B6013，位于第11號(hào)染色體的長(zhǎng)臂終端，其遺傳為顯性遺傳。利用智利番茄LA2779和LA1932雜交后，對(duì)F2代的分離群體進(jìn)行抗性遺傳分析，把1個(gè)新的抗性位點(diǎn)定位在6號(hào)染色體上，并定義為Ty-3[7]。另外，大多數(shù)抗TY品種都含有Ty-1基因，部分品種含有Ty-2基因，且抗性存在差異。

野生番茄資源抗性較好，利用其抗性與普通番茄雜交，使普通番茄具有TY抗性并應(yīng)用于新品種的選育。目前，已經(jīng)有多家育種公司選育出抗TY品種，主要有：先正達(dá)公司的齊達(dá)利，美國圣尼斯的安泰、瑞德萊特，荷蘭瑞克斯旺的百靈、卡巴斯、賽貝娜，日本瀧井種苗的桃秀、桃麗、桃星，荷蘭紐內(nèi)姆的未來之星，以色列海澤拉的FA-189、飛天，法國克魯斯的西蒙，荷蘭安莎公司的美人、賽特科、卡帕瑞等。我國抗TY育種起步較晚，但也選育出了一些品種，如陜西金鵬公司育成的金鵬11號(hào)，山西農(nóng)大培育的保冠2號(hào)，石家莊農(nóng)博士公司選育的農(nóng)博粉帝、農(nóng)博粉霸1號(hào)，浙雜系列，東北農(nóng)大的東農(nóng)系列，大連怡農(nóng)公司的美國4號(hào)、戴夢(mèng)得，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)育成的華番11等[8]。

在今后的抗病育種中，仍需以常規(guī)育種為主，結(jié)合現(xiàn)代分子標(biāo)記技術(shù)，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行抗病性鑒定，提高育種水平。通過分子標(biāo)記可快速篩選抗性基因，結(jié)合常規(guī)育種技術(shù)，將快速、高效的分子育種手段應(yīng)用于實(shí)踐。

1.2 番茄青枯病

番茄青枯病是由茄科勞爾氏菌（Ralstonia solanacrarum）引起的一種致死嚴(yán)重的土傳性病害。在我國長(zhǎng)江流域及以南的廣大地區(qū)，該病已造成多種作物減產(chǎn)，甚至絕收，特別是對(duì)于茄科作物番茄的危害尤為嚴(yán)重。在熱帶及亞熱帶地區(qū)，該病是限制番茄生產(chǎn)發(fā)展的重要因素[9]，設(shè)施環(huán)境溫度高、濕度大、連作次數(shù)多、土壤酸化、氮肥施用過多等因素也給防病工作造成了很大的難度[10]。番茄青枯病病原菌寄主覆蓋范圍廣，在高溫高濕環(huán)境下繁殖速度快、生命力強(qiáng)，是南方地區(qū)造成番茄減產(chǎn)的最嚴(yán)重病害之一。防治青枯病最根本的方法是選育抗病新品種，但番茄青枯病抗性遺傳背景模糊、抗性機(jī)制復(fù)雜、沒有得到主效基因及其數(shù)目、一些不良經(jīng)濟(jì)性狀基因與之連鎖等問題限制了青枯病抗病育種的進(jìn)程。

從現(xiàn)有的結(jié)果來看，第6條染色體上有一個(gè)穩(wěn)定的QTL抗性位點(diǎn)，作用明顯，可能是一個(gè)主效QTL位點(diǎn)[11]，其他的QTLs具有特異性并在特定條件下才能表達(dá)，表達(dá)效果也不一樣[12]；此外，各QTLs不是同時(shí)起作用，而是具有時(shí)序性[13]。許多試驗(yàn)證明，番茄青枯病是由多基因表達(dá)調(diào)控，但基因的顯隱性和基因數(shù)目都不清楚，也有試驗(yàn)表明：該病由單基因控制，可能是材料來源不同，也可能是接種方法不同導(dǎo)致結(jié)果不一致。

目前，番茄抗青枯病育種還是以常規(guī)技術(shù)為主，分子標(biāo)記還沒有得到廣泛應(yīng)用，而常規(guī)育種因?yàn)榉蛛x群體小、連鎖不良性狀基因（如小果、有棱肩）等因素，給青枯病的抗病育種造成了一定的困難。

1.3 番茄枯萎病

番茄枯萎病的病原菌為Fusarium oxysporumf.lycopersici Sacc.?，F(xiàn)已知的番茄枯萎病的抗病基因有3個(gè)，分別是I-1、I-2、I-3。Segal等[14]利用TG26和TG36這2個(gè)RFLP標(biāo)記對(duì)I-2基因做了精確定位。于栓倉等[15]根據(jù)I-2的基因序列設(shè)計(jì)特異性引物，建立了I-2的顯性基因標(biāo)記；隨后，又建立了I-2和Tm-2a雙基因的共顯性標(biāo)記，可以將純合抗病材料和雜合抗病材料區(qū)分出來，這種多基因檢測(cè)和鑒定方法，給分子育種提供了快速精準(zhǔn)的選擇手段。

目前大量關(guān)于I-1、I-2的分子標(biāo)記被公布，并且在番茄抗病育種中得到應(yīng)用，但很少有普通番茄對(duì)I-3有抗性，所以急需I-1、I-2、I-3抗性聚合。我國西安蔬菜研究所選育的西粉1號(hào)、西粉3號(hào)等品種，能抗當(dāng)?shù)厣硇》N1的病原菌[16]，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的東農(nóng)710、東農(nóng)713對(duì)枯萎病及其他病害有很好的抗性[17-18]。

1.4 番茄煙草花葉病毒病

煙草花葉病毒?。═MV）是一種普遍存在且危害嚴(yán)重的病害，該病毒在番茄病毒病中較為普遍。煙草花葉病毒主要通過機(jī)械傳播或微創(chuàng)口侵染傳播，昆蟲的咀嚼式口器也可傳播，在整枝綁蔓過程中通過昆蟲傳播，可迅速侵染番茄植株。煙草花葉病毒病的適宜發(fā)生溫度為26 ℃左右。

目前已經(jīng)從野生番茄中鑒定出3個(gè)對(duì)TMV具有顯性抗性的基因，分別為Tm-1、Tm-2、Tm-2a[19-20]。Dax等[21]首先利用RAPD技術(shù)，找到了標(biāo)記LA1791，其與Tm-2a基因緊密連鎖。隨后Ohmori等[22]又做了大量研究，找到了與Tm-2、Tm-1基因緊密連鎖的RAPD標(biāo)記。將這些RAPD標(biāo)記轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記，并用于抗性分子檢測(cè)，可以快速鑒定分離群體的純雜合性[23]。這些標(biāo)記的不斷開發(fā)和利用，給育種工作者帶來了很大的便利。

2 分子標(biāo)記選擇技術(shù)在番茄抗病育種中的應(yīng)用與發(fā)展

分子標(biāo)記選擇技術(shù)的快速發(fā)展為番茄抗病育種提供了有力的技術(shù)支持。現(xiàn)已知的番茄抗根結(jié)線蟲病基因有8個(gè)，這些抗蟲基因給番茄育種提供了豐富多樣的種質(zhì)資源。周國治等[24]將含有Mi-3基因的秘魯番茄LA2823和含有Mi-1基因的栽培番茄Ⅵ5678161雜交，利用SRAP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)雜交后代從基因水平上分析鑒定真假雜種，分析雜種后代與雙親之間的關(guān)聯(lián)性和遺傳差異性，并通過核酸指紋鑒定手段和回交轉(zhuǎn)育抗病性等技術(shù)為抗病育種打下基礎(chǔ)，為番茄育種提供了豐富的種質(zhì)資源。

目前，國內(nèi)外的許多育種公司及科研機(jī)構(gòu)都在利用不同的分子標(biāo)記，同時(shí)還在不斷開發(fā)新的抗病分子標(biāo)記，結(jié)合常規(guī)育種技術(shù)選育出了多個(gè)抗病番茄品種，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并實(shí)現(xiàn)大面積推廣，如以色列海澤拉的愛萊克拉，法國太子公司的紅利，韓國的圣尼斯，荷蘭維特國際種業(yè)的美麗、金佳麗，美國的先正達(dá)以及日本瀧井種苗的桃星等。國內(nèi)的多家單位從國外引進(jìn)大量抗源材料，通過分子標(biāo)記選擇技術(shù)，選育出抗TY和其他抗性的番茄新品種。隨著CAPS標(biāo)記和SNP標(biāo)記等不斷被開發(fā)利用，未來的育種方向?qū)⒂蓡我坏某Ｒ?guī)育種向分子育種轉(zhuǎn)變，利用轉(zhuǎn)育技術(shù)將多個(gè)抗性基因聚合到一個(gè)材料將是未來育種的重要目標(biāo)[25]。

AFLP分子標(biāo)記作為DNA分子標(biāo)記的一種，廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)資源研究、植物遺傳圖譜的構(gòu)建、基因表達(dá)、系統(tǒng)發(fā)育及重要基因定位等方面。首先是要分析不同擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性或構(gòu)建遺傳圖譜，其結(jié)果可靠、穩(wěn)定、信息量大、效率高。借助AFLP標(biāo)記技術(shù)對(duì)育種材料進(jìn)行抗性選擇，既快速又準(zhǔn)確，達(dá)到縮短育種進(jìn)程、顯著提高育種效率的目的。壽森炎等[26]以番茄高感青枯病品系T9230與高抗BW品系T51A為材料，設(shè)計(jì)特異引物序列對(duì)2個(gè)親本及其F2代的抗病性進(jìn)行了AFLP標(biāo)記分析，結(jié)果表明：抗青枯病基因RRS-342與特異條帶AAG/CAT緊密連鎖，隨后通過測(cè)序分析，將其轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記，可應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助育種。

分子標(biāo)記輔助選擇已經(jīng)在現(xiàn)代育種中得到快速發(fā)展，一些單基因控制的性狀選擇效果顯著，但一些多基因控制的性狀，由于其遺傳背景復(fù)雜、環(huán)境因素雜亂、標(biāo)記的連鎖程度不同等因素，分子標(biāo)記輔助育種進(jìn)展較慢。近年來，轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展迅速，其安全性評(píng)價(jià)和驗(yàn)證工作也在大量開展，轉(zhuǎn)基因番茄將很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)品種的缺陷，加快蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新和改良進(jìn)程，促使新品種快速發(fā)展和推廣[27-29]。與傳統(tǒng)育種相比，分子標(biāo)記是在基因組水平上進(jìn)行選擇，不受其他因素的影響，結(jié)果快速精準(zhǔn)，從而提高了選擇的速度和效率，縮短了育種的時(shí)間，加快了育種的進(jìn)程，今后的育種目標(biāo)將向多抗病性、抗逆性及優(yōu)質(zhì)品種方向發(fā)展。

3 展望

目前，大多數(shù)番茄都抗TY，但兼抗其他病害的品種較少，通過常規(guī)育種的方法將多個(gè)抗性基因聚合到同一個(gè)品種上很難實(shí)現(xiàn)，田間抗性鑒定不準(zhǔn)確，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)工而且具有盲目性，這也是我國育種工作者亟須解決的問題。

對(duì)于今后的育種工作，仍然以常規(guī)雜交育種為主，同時(shí)結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇等生物技術(shù)手段，提高新品種的抗性水平。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，抗病分子標(biāo)記和功能基因組學(xué)將在未來育種中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢(shì)和效應(yīng)，通過分子標(biāo)記選擇技術(shù)，選育具有綜合抗性的新品種[30]。

低溫與弱光是影響冬春保護(hù)地番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，現(xiàn)在許多品種在種植過程中不耐低溫、畸形果多，造成后期產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響了番茄的經(jīng)濟(jì)效益。

選育耐寒品種是解決番茄冷害和凍害的最佳途徑之一。由于對(duì)苗期對(duì)低溫的反應(yīng)、成株期對(duì)低溫的反應(yīng)、田間自然低溫及不同低溫處理的反應(yīng)缺乏系統(tǒng)的觀察研究；因此，需要對(duì)低溫方面進(jìn)行深入研究，為耐寒、耐冷育種提供理論依據(jù)，以期培育出適于早春露地和設(shè)施栽培的耐低溫新品種。

基于多抗病性、耐低溫、畸形果少、中果型番茄的育種目標(biāo)，利用分子標(biāo)記輔助選擇和田間農(nóng)藝性狀觀察，篩選高抗病、果實(shí)大小均一、整齊度好的自交系后配制雜交組合，并對(duì)番茄分離群體進(jìn)行多種抗病性分子檢測(cè)和篩選，最后通過多代分離和選擇，選出具有多種抗病性和經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的材料，以期為選育多抗優(yōu)質(zhì)番茄自交系奠定基礎(chǔ)。