茄子對(duì)青枯病的抗性機(jī)制研究現(xiàn)狀與展望

李 濤，孫保娟，李植良，黎振興，羅少波，徐小萬(wàn)，衡 周，宮 超，游 倩

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所/廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

茄子（Solanum melongenaL.）是茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum）中重要的蔬菜作物之一，在世界各地廣泛種植，我國(guó)是茄子第二起源地，有悠久的栽培歷史和豐富的品種資源，是世界上最大的茄子生產(chǎn)國(guó)，據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)茄子栽培面積77.90萬(wàn)hm2，產(chǎn)量3 694.3萬(wàn)t，分別占世界總栽培面積和產(chǎn)量的42.20%和65.62%［1］。華南地區(qū)獨(dú)特的熱帶亞熱帶氣候地理?xiàng)l件形成了我國(guó)華南特色育種和栽培區(qū)域，由于華南地區(qū)高溫、多雨的氣候持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，夏秋季高溫暴雨常造成露地栽培青枯病頻發(fā)，加之近年來(lái)設(shè)施面積增加，冬春設(shè)施種植茄子青枯病發(fā)生亦呈增加趨勢(shì)；因此，由茄科雷爾氏菌〔Ralstonia solanacearum（Smith）Yabuuchi，亦稱(chēng)茄科勞爾氏菌、茄科青枯菌（簡(jiǎn)稱(chēng)青枯菌）〕［2］引起的茄子青枯病是我國(guó)南方地區(qū)茄子生產(chǎn)的毀滅性病害，為害嚴(yán)重時(shí)經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)50%～60%，嚴(yán)重影響茄子產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展［2-5］。

茄子青枯病是典型的土傳病害，青枯菌可在無(wú)寄主條件下的土壤、水體中存活多年［2］；近年來(lái)茄子種植面積不斷擴(kuò)大，并且大面積連續(xù)種植，導(dǎo)致病原青枯菌與寄主互作過(guò)程中，青枯菌的致病性會(huì)發(fā)生變異，從而克服部分品種的抗性。針對(duì)這一難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直致力于茄子抗青枯病種質(zhì)資源收集評(píng)價(jià)、創(chuàng)新利用、遺傳定位、功能基因挖掘和抗病育種等研究工作［1,3-5］，并取得了較好進(jìn)展。其中在青枯病菌的傳播與為害、綠色防控技術(shù)、抗病資源的鑒評(píng)、篩選及創(chuàng)新、抗病品種的選育等方面已有相關(guān)的綜述報(bào)道［2-6］。此外，在模式植物擬南芥、番茄、辣椒、煙草等植物青枯病抗病基因挖掘、激素代謝通路分析、抗病基因功能研究等方面的報(bào)道對(duì)茄子的抗青枯病研究具有重要指導(dǎo)意義［3］。隨著當(dāng)前新興生物技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，在抗青枯病種質(zhì)資源篩選與創(chuàng)新、抗病基因定位與功能基因挖掘等方面取得了新的研究進(jìn)展，本文以茄子對(duì)青枯病的抗性機(jī)制研究為重點(diǎn)，概述了茄子青枯菌主要致病類(lèi)型、入侵的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制、種質(zhì)資源鑒評(píng)與抗病遺傳規(guī)律研究、主效QTL 定位與分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)、抗病基因的分離鑒定以及挖掘策略研究，以期為進(jìn)一步揭示茄子對(duì)青枯病的抗性機(jī)制研究提供參考。

1 我國(guó)茄子主要青枯菌致病類(lèi)型與細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制

1.1 演化Ⅰ型青枯菌是我國(guó)茄子青枯病的主要致病類(lèi)型

由茄科雷爾氏菌（Ralstonia solanacearumSmith）侵染引起的青枯病可以為害54 個(gè)科的400多種植物，其中番茄、茄子、煙草、馬鈴薯等茄科作物受害最為嚴(yán)重。水旱輪作、選用抗病品種或抗病砧木嫁接是防治青枯病的最有效手段［6］。

青枯菌在土壤中可存活達(dá)6～8 年，且青枯菌群體因不同地區(qū)和寄主來(lái)源等具有高度的變異性及適應(yīng)性，并表現(xiàn)出生理分化和菌系多樣性［6］。Prior 等［7］提出并建立了依次將青枯菌劃分為種（Species）、演化型（Phylotype）、序列變種（Sequevar）及克?。–lone）4 個(gè)不同水平分類(lèi)單元的分類(lèi)框架；并根據(jù)地理起源密切相關(guān)將演化型分為演化型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型，其中來(lái)自亞洲的生化變種3、4、5 歸為演化Ⅰ型，美洲的生化變種1、2、2T 為演化Ⅱ型，來(lái)自非洲的生化變種1、2T 為演化Ⅲ型，印度尼西亞的生化變種1、2、2T 為演化Ⅳ型。序列變種是在演化型框架下以?xún)?nèi)切葡聚糖酶基因（Endoglucanase，egl）進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析時(shí)，一組序列高度保守的菌株集合體，國(guó)際上已經(jīng)鑒定出51 個(gè)序列變種，目前主要為害中國(guó)的青枯菌分屬演化型Ⅰ、Ⅱ，以及1、12、13、14、15、16、17、18、34、44、48 等11個(gè)序列變種［8-10］。本課題組從番茄、茄子等分離純化青枯病菌株63 株，經(jīng)egl基因序列分析發(fā)現(xiàn)均為演化Ⅰ型青枯菌；在茄子致病菌研究方面，演化Ⅰ型序列變種14、15、34、44 是為害茄子的主要類(lèi)型［2,8］。

1.2 青枯菌入侵的細(xì)胞生物學(xué)研究

研究表明，青枯菌從植株根部、莖部的傷口或未受傷的次生根的根冠部位侵入，引起發(fā)病。植物生長(zhǎng)時(shí)在次生根的根冠和主根的表皮間形成鞘，青枯菌穿過(guò)這層鞘，侵入皮層細(xì)胞間隙生長(zhǎng)，破壞細(xì)胞間中膠層，使細(xì)胞壁分離、變形，形成空腔，繼而侵染導(dǎo)管形成侵填體，并在導(dǎo)管內(nèi)大量繁殖和快速傳播擴(kuò)張，從而引起植株萎蔫死亡［11］。在番茄研究中發(fā)現(xiàn)，抗青枯病品種的主根具有多篩孔板結(jié)構(gòu)，能減緩菌體的繁殖及擴(kuò)展，根部組織與病菌有粘連現(xiàn)象；入侵的青枯菌則被幼根細(xì)胞壁周?chē)臐饷芪镔|(zhì)所包圍從而阻止病菌活動(dòng)，對(duì)菌體繁殖與擴(kuò)展起著緩解作用，而病菌則可入侵感病品種的細(xì)胞間隙并降解細(xì)胞壁破壞原生質(zhì)膜［12］。在擬南芥研究中發(fā)現(xiàn)，第二層細(xì)胞壁與青枯病抗性存在一定聯(lián)系，其中第二層細(xì)胞壁特異纖維素酶合成基因（Cellulose Synthase，CESA）如IRX5（Irregular xylem5）/CESA4，IRX1/CESA8，IRX3/CESA7的突變導(dǎo)致對(duì)細(xì)菌和真菌的完全抗?。?3］。Ranocha 等［14］研究發(fā)現(xiàn)擬南芥WAT1（walls are thin1）基因的突變體wat1具有細(xì)胞伸長(zhǎng)受阻、第二層細(xì)胞壁厚度減少的表型，且增加了對(duì)青枯菌的抗病性；Denance 等［15］最新研究指出wat1 突變體根中水楊酸（Salicylic acid，SA）含量增加，其轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)數(shù)據(jù)表明，吲哚硫代葡萄糖苷（Indole glucosinolate，IGS）合成途徑中基因表達(dá)下調(diào)，且該途徑中色氨酸、吲哚乙酸（Indoleacetic acid，IAA）、新葡萄糖蕓苔素（neoglucobrassicin）含量降低；進(jìn)一步說(shuō)明細(xì)胞壁修飾在wat1 抗病方面扮演重要角色。

2 茄子抗青枯病遺傳機(jī)制研究

2.1 茄子抗青枯病種質(zhì)資源的篩選

優(yōu)良的種質(zhì)資源是品種選育的基礎(chǔ)［1］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用苗期接種鑒定和自然病圃對(duì)茄子種質(zhì)資源開(kāi)展抗青枯病篩選和評(píng)價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)多數(shù)茄子野生種及近緣野生種對(duì)青枯病具有較強(qiáng)的抗性［3,5］。在近緣野生種抗青枯病資源篩選方面，發(fā)現(xiàn)蒜芥茄（S.sisymbriifolium）、紅茄（S.aethiopicum）、水茄（S.torvum Swartz）對(duì)青枯病表現(xiàn)高抗或免疫［16-17］，并通過(guò)材料創(chuàng)新獲得高抗青枯病自交系‘AG91-25’及‘E-31’等高抗青枯病材料［16-19］。目前生產(chǎn)上主要以茄子野生近緣種托魯巴姆（S.torvum）作為砧木防治青枯病，但托魯巴姆具有發(fā)芽困難且不一致的缺陷［5-6］。雖然野生近緣種對(duì)青枯病具有高抗或免疫的特性，但其生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)旺、莖葉多刺、果小等特點(diǎn)，無(wú)法在育種中直接利用，而亟需優(yōu)良栽培種抗源的獲得。

在栽培種資源抗病性鑒定方面，由于茄子起源于喜馬拉雅山脈的兩側(cè)，中國(guó)和印度都是茄子起源中心［20］，我國(guó)華南地區(qū)及南亞、東南亞等地具有常年高溫多雨的熱帶和亞熱帶氣候特點(diǎn)，青枯病頻發(fā)的自然條件使得該地區(qū)抗病資源較為豐富，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者在茄子抗青枯病鑒評(píng)方面對(duì)該地區(qū)的資源開(kāi)展了較多工作。如從亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心（AVRDC）從200份資源中鑒定出馬來(lái)西亞的‘TS3’、‘TS43’和‘TS47A’及來(lái)自于印度尼西亞的品種‘Gelatic’、‘TS69’（Gelatik）和材料‘TS90’為高抗［21］，該結(jié)果得到了國(guó)內(nèi)學(xué)者的進(jìn)一步印證［16］。法國(guó)學(xué)者Lebeau等［22］對(duì)來(lái)自于國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院（INRA）和AVRDC的10份茄子材料鑒評(píng)獲得6份〔MM853、MM643、MM152、EG203、MM931（AG91-01）、MM960（AG91-25）〕高抗材料；本課題組對(duì)來(lái)自馬來(lái)西亞、泰國(guó)和印度尼西亞的13份栽培茄子資源開(kāi)展抗青枯病鑒定，其中8份材料（13004、11009、11007、12011、12010、12014、12015、12013）為高抗，5份（11008、13005、12003、13002、13003）為抗病，且呈極顯著差異［23］；以上說(shuō)明東南亞地區(qū)常年高溫多雨，有利于抗病品種的自然選擇。在地方種質(zhì)資源方面，劉富中等［16］對(duì)我國(guó)229份地方茄子種質(zhì)資源接種單菌株（PSS-1）鑒定發(fā)現(xiàn)，其中存在免疫和高抗青枯病材料。在華南地區(qū)抗病資源篩選方面，本課題組采用苗期浸根接種法對(duì)23份栽培茄子資源進(jìn)行抗青枯病鑒定，發(fā)現(xiàn)6份（5556單1、96A、5812-1⑥、YC212、5121-1、5121-1長(zhǎng)）抗病材料［24］。佘小漫等［25］發(fā)現(xiàn)廣東省主要推廣的茄子品種對(duì)青枯病表現(xiàn)為抗或中抗。樂(lè)素菊等［26］通過(guò)利用自然病圃對(duì)92份茄子資源開(kāi)展抗青枯病鑒定發(fā)現(xiàn)南方的茄子材料比北方抗性強(qiáng)，可能是南方高溫多雨、土壤呈酸性，青枯病高發(fā)的自然條件長(zhǎng)期選擇的結(jié)果。雖然學(xué)者們?cè)谠耘喾N資源鑒定方面獲得了高抗青枯病材料，但我國(guó)各區(qū)域茄子栽培類(lèi)型和果實(shí)性狀各異，所收集鑒評(píng)的抗源與各地域的育種目標(biāo)差距較大，且材料創(chuàng)新難度大周期長(zhǎng)；本課題組多年來(lái)以野生近緣種、半栽培種和栽培種為抗源創(chuàng)新獲得了4份具有優(yōu)良商品性的抗病材料（1份（3309-5-4-1-2）高抗、2份（10009-3-2-1、3410-14-1-4-2）抗病和1份（3-1-2）中抗）［27］，為抗源材料的育種應(yīng)用提供了材料基礎(chǔ)；精確的抗病遺傳分析和緊密的連鎖標(biāo)記的獲得，才能更好地服務(wù)于分子育種過(guò)程。

2.2 茄子抗青枯病遺傳規(guī)律研究

在茄子抗青枯病遺傳分析方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖然進(jìn)行了大量研究工作，但由于所選用材料來(lái)源不同而結(jié)果不同，缺乏統(tǒng)一的共識(shí)［3］。其中以來(lái)源于印度的抗青枯病自交系‘WCGR112-8’（茄子專(zhuān)用嫁接品種‘臺(tái)太郎’母本，果實(shí)綠色小圓球狀）為材料，利用F2群體發(fā)現(xiàn)兩個(gè)抗青枯病QTL（Quantiative trait loci）位點(diǎn)，而后李海濤等［28］利用‘WCGR112-8’和‘安濃1 號(hào)’構(gòu)建F2、BC1P2、F3群體，通過(guò)遺傳分析發(fā)現(xiàn)抗性基因受1～2 個(gè)基因控制，其中有1 個(gè)基因起主導(dǎo)作用；與‘WCGR112-8’不同，來(lái)自于馬來(lái)西亞的‘LS1934’（茄子專(zhuān)用嫁接品種‘臺(tái)太郎’父本，果實(shí)綠色小圓球狀）抗病性為不完全顯性，由2個(gè)或2 個(gè)以上主導(dǎo)基因控制［29］。封琳琳等［30］利用來(lái)自印度尼西亞的‘S56B’（Terong Hi Jan，果實(shí)圓形綠色帶條紋斑）、印度的‘EG193’（ArKaNidhi，果實(shí)紫色長(zhǎng)線形）和‘EG195’（BB49，果實(shí)綠色帶條紋斑卵圓形）為高抗材料配制雜交組合，通過(guò)配合力方差分析發(fā)現(xiàn)，其抗性符合“加性-顯性”效應(yīng)模型，以加性效應(yīng)為主，其中抗病性為隱性，感病性表現(xiàn)部分顯性。田時(shí)炳等［31］利用來(lái)源于印度尼西亞的‘S69’（TS69、Gelatik，綠色卵圓形）、馬來(lái)西亞的‘S3’（TS3，果實(shí)綠色卵圓形）、印度的‘EG203’（Surya，果實(shí)紫黑色卵圓形）和‘EG195’（BB49，果實(shí)綠色帶條紋斑卵圓形）為高抗青枯病材料配制雜交組合，得出與封琳琳相同的“加性-顯性”結(jié)論［30］。李猛等［32］利用印度尼西亞的高抗材料‘S69’與重慶地方品種‘三月茄’雜交的F2群體得出‘S69’的抗性屬于不完全隱性遺傳，感病性屬于不完全顯性，抗性由1～2 個(gè)基因控制。朱華武等［33］以馬來(lái)西亞‘S3’（TS3，果實(shí)綠色卵圓形）為高抗材料與‘北京六葉茄064’雜交的F2群體研究發(fā)現(xiàn)抗病基因由一對(duì)顯性基因控制。高玉梅［34］以來(lái)源于廣西的地方品種‘509’（紫紅色長(zhǎng)茄，大果型栽培品種）為高抗青枯病材料，通過(guò)F2群體接種鑒定發(fā)現(xiàn)抗病與感病分離比為3 ∶1，符合單基因控制的顯性遺傳。曹必好等［35］利用高抗青枯病材料‘E-31’（果實(shí)圓形）通過(guò)BC1 和F2群體接種鑒定發(fā)現(xiàn)為單基因控制的顯性遺傳。本課題組發(fā)現(xiàn)抗病親本‘5556 單1’（棒狀紫紅茄）的青枯病抗性受一對(duì)單隱性基因控制，感病親本（5810）控制的感病基因是不完全顯性的［36］。以上研究結(jié)果由于所選用試驗(yàn)材料的來(lái)源不同或所利用的菌株不同，試驗(yàn)結(jié)果不盡相同，總體而言茄子對(duì)青枯病的抗性遺傳較為復(fù)雜。因此研究栽培種抗源的茄子青枯病抗性的遺傳規(guī)律和開(kāi)展抗病基因QTL 精細(xì)定位是非常必要和有意義的。

2.3 茄子抗青枯病QTL 定位研究

在茄子抗青枯病QTL 定位研究方面，Lebeau等［37］利用來(lái)自含有紅茄抗源的高抗青枯病材料‘AG91-25’和感病材料‘MM738’構(gòu)建178 株的F6 代重組自交系（RILs）接種演化Ⅰ型的4 個(gè)菌 株（PSS366、CMR134、GMI1000、PSS4），并將主效抗病基因ERs1（含PSS366、CMR134、GMI1000 三個(gè)菌株抗性）定位于含有119 個(gè)標(biāo)記的18 個(gè)連鎖群的第2 連鎖群上。而后Salgon 等［38］對(duì)以上含有180 株的RILs 群體接種演化Ⅰ型（GMI1000、PSS366、CMR134、PSS4、TO10）、Ⅲ型（CFBP3059）、ⅡA 型（CFBP2957）和IIB型（CMR34）的8 個(gè)菌株，并構(gòu)建了含有1035個(gè)標(biāo)記的圖譜，將Lebeau 等［37］發(fā)現(xiàn)的主效基因ERs1定位于第9 染色體下端105.75～107.73 cM距離內(nèi)，重新命名為EBWR9（含GMI1000、PSS366、CMR134 抗性），該區(qū)域有2 個(gè)NBSLRR及5 個(gè)RLK基因；同時(shí)在2 號(hào)和5 號(hào)染色體還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)主效QTL，其中EBWR14（含ⅡA 型CFBP2957 和Ⅲ型CFBP3059 抗性）位于5 號(hào)染色體，與番茄12 號(hào)染色體的bwr12同源，由于番茄和茄子基因組存在測(cè)序間區(qū)，故未能精確定位；EBWR2位于第2 號(hào)染色體69.77～80.65 cM，對(duì)青枯菌Ⅰ型PSS4、TO10，ⅡA 型CFBP2957 和Ⅲ型CFBP3059 具有廣譜抗性。Salgon 等［39］對(duì)來(lái)源于印度的EG203（Surya，果實(shí)紫黑色卵圓形）與MM738 構(gòu)建了基于F1的含123 個(gè)株系的雙單倍體群體（Doubled Haploid Lines），接種演化Ⅰ型（PSS4）和Ⅲ型（R3598）青枯菌，分別發(fā)現(xiàn)10 個(gè)QTL（PSS4 抗性）和3 個(gè)QTL（R3958 抗性），排除環(huán)境因素在第2 號(hào)、第3 號(hào)和第6 號(hào)染色體發(fā)現(xiàn)主效QTL，并未確定EBWR9抗病位點(diǎn)的存在；其中2 號(hào)染色體的ERPR2a（37.6～43.9 Mb）和ERPR2b（43.5～53.1 Mb）覆蓋了EBW2（38.3～46.9 Mb，PSS4 抗性）的定位區(qū)間［39］；3 號(hào)染色體的ERPR3b（124～139 cM，PSS4 抗性）與番茄高抗青枯病材料Hawaii7996 的Bwr3（65.2～67.8 Mb）位點(diǎn)重疊；位于6 號(hào)染色體的ERPR6（PSS4 和R3598 抗性）與番茄高抗青枯病材料Hawaii7996 和L285 的Bwr6重疊。由于前期茄子基因組草圖和番茄基因組存在測(cè)序間區(qū)導(dǎo)致覆蓋度不夠［37-40］，使得抗青枯病QTL 位點(diǎn)存在很多模糊且不能確定的區(qū)間位置，導(dǎo)致較大區(qū)域的抗病位點(diǎn)無(wú)法進(jìn)一步開(kāi)展研究；當(dāng)前，隨著多個(gè)茄子高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)的發(fā)表［41-43］，為現(xiàn)已獲得的主效QTL 位點(diǎn)精細(xì)定位和抗病候選基因克隆及功能解析提供了數(shù)據(jù)支撐。

2.4 茄子抗青枯病的分子標(biāo)記研究

在抗青枯病分子標(biāo)記研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者根據(jù)群體和標(biāo)記類(lèi)型均做了大量的篩選工作［44］，在RAPD 標(biāo)記方面，李海濤等［45］對(duì)茄子抗青枯病材料“WCGR1128”進(jìn)行了抗性基因標(biāo)記的初步研究，獲得RAPD 標(biāo)記OPL12 擴(kuò)增的多態(tài)性片斷OPL12/400 bp 只在抗性親本“WCGR1128”和F2 代抗病池中出現(xiàn)，感病親本和F2 代感病池不存在。朱華武等［46］找到了一個(gè)與茄子抗青枯病親本S3 中的抗病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記S264/780 bp（該引物的堿基序列為CAGAGCGGA），該標(biāo)記與S3 的抗病基因的交換值為4.32%，遺傳距離為4.33 cM。Cao 等［47］利用BSA 法，得到一個(gè)緊密連鎖的762 bp 的分子標(biāo)記，并成功轉(zhuǎn)換為SCAR 標(biāo)記S401。在AFLP 分子標(biāo)記方面，李猛等［32］鑒定出1 個(gè)與‘S69’抗性基因連鎖的AFLP 標(biāo)記39A980（該引物組合為E-ACC/M-CTG），該標(biāo)記與抗性基因間的交換值為4.65%，遺傳距離為4.9 cM。高玉梅［34］也篩選獲得一條320 bp 與茄子抗青枯病連鎖的AFLP 標(biāo)記E42M48。本課題組前期通過(guò)抗、感池單株分析得到了相引相AFLP 分子標(biāo)記E13M10150及相斥相AFLP 標(biāo)記E16M5240，估算它們與目標(biāo)基因間的遺傳距離分別為10.14、7.56 cM［36］。印度學(xué)者Pandiyaraj 等［48］利用42 個(gè)SSR 分子標(biāo)記，從F2群體抗感池中篩選獲得了4 個(gè)（emb01D10、emh11I06、emh02E08 和SSR-46）共分離標(biāo)記。李兆龍等［44］利用OPL400、S264 和S401 分子標(biāo)記對(duì)41 份茄子資源開(kāi)展接種鑒定和分子標(biāo)記驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)OPL400 與人工接種結(jié)果吻合率為92.68%，S264 為95.12%，S401 為95.12%，由于這些分子標(biāo)記來(lái)源于不同材料，其抗病連鎖位點(diǎn)存在差異，從而導(dǎo)致分子標(biāo)記鑒定結(jié)果存在差異，為此抗病基因的精細(xì)定位及緊密連鎖分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)對(duì)茄子抗青枯病育種具有重要的理論和實(shí)際意義。

3 茄子抗青枯病功能基因挖掘與分子機(jī)制研究

3.1 茄子抗青枯病基因家族分析

2014 年以來(lái)，日本［40］、意大利［41］、我國(guó)浙江［42］、廣西［43］先后開(kāi)展了不同類(lèi)型的茄子基因組測(cè)序研究，Li 等［43］利用PacBio 和Hi-C測(cè)序技術(shù)在染色體水平上組裝了茄子栽培種桂茄1 號(hào)高質(zhì)量參考基因組，分析表明茄子基因組中646 個(gè)特異性家族和364 個(gè)正向選擇基因賦予茄子獨(dú)特性狀；存在于茄子和辣椒基因組中的細(xì)菌性斑點(diǎn)?。≒seudomonas syringaepvaptata）抗性擴(kuò)展基因家族，而番茄和馬鈴薯基因組中沒(méi)有。Song 等［49］組裝了野生茄（S.aethiopicum）基因組草圖，從65 份S.aethiopicum和S.anguivi材料重測(cè)序數(shù)據(jù)中鑒定出18 614 838 個(gè)SNPs，其中34 171 個(gè)位于抗病基因內(nèi)，揭示了參與耐旱性主動(dòng)選擇基因；Wei 等［42］結(jié)合Illumina、Nanopore、10×基因組測(cè)序技術(shù)和Hi-C 技術(shù)組裝了茄子栽培種HQ-1315（S.melongena-HQ）高質(zhì)量參考基因組，對(duì)部分基因家族進(jìn)行了功能注釋?zhuān)剂饲炎親Q-1315 基因組訪問(wèn)網(wǎng)站（http://eggplanthq.cn）。邵欣欣等［50］在茄子基因組中檢索獲得130 個(gè)AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）轉(zhuǎn)錄因子，其中18 個(gè)SmERF基因在接種青枯菌處理后表達(dá)上調(diào)，利用VIGS 技術(shù)分別沉默抗感病自交系后接種青枯菌，發(fā)現(xiàn)SmERF66在感病自交系中抗青枯病能力增強(qiáng)，SmERF88在抗病自交系沉默后抗青枯病能力減弱。以上研究結(jié)果豐富了茄子全基因組序列變異數(shù)據(jù)庫(kù)，為茄子規(guī)?；幕蛲诰蚝瓦z傳改良工作及分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，為茄科植物的比較基因組學(xué)和進(jìn)化研究提供了重要的數(shù)據(jù)資源。

3.2 基于轉(zhuǎn)錄組的抗病基因分析

在轉(zhuǎn)錄組研究方面，Chen 等［51］利用RNASeq 技術(shù)對(duì)茄子4 葉期抗病自交系E-31 和感病自交系E-32 開(kāi)展接種青枯菌處理7 d 的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，共獲得125 852 個(gè)序列、122 508 個(gè)轉(zhuǎn)錄本和68 792 個(gè)非重復(fù)序列基因（unigene），其中注釋了51 165 個(gè)非冗余unigene。使用4 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（NCBI、Nr、Swissprot、KEGG 和COG 數(shù)據(jù)庫(kù)）為11 039 個(gè)unigenes 提供了功能注釋。在抗病自交系接種處理后共發(fā)現(xiàn)1 137、9 048 個(gè)基因分別上調(diào)和下調(diào)，其中感病自交系中有738、217 個(gè)基因分別上調(diào)和下調(diào)，該結(jié)果為茄子青枯病的潛在機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。為揭示茄子青枯菌接種前后根系基因表達(dá)差異，本課題組以具有優(yōu)良商品性的抗病自交系06112 和感病自交系5119-3 為試材，分別在青枯菌接種后0、6 h 取其根系，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)研究其轉(zhuǎn)錄本變化。結(jié)果共注釋到差異表達(dá)基因3 467 個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)基因1 828個(gè)，下調(diào)表達(dá)基因1 639 個(gè)。GO 分析顯示，差異表達(dá)基因主要富集在碳水化合物相關(guān)代謝過(guò)程中，KEGG Pathway 富集分析顯示差異基因主要富集在苯丙素類(lèi)生物合成途徑、氨糖和核糖代謝途徑以及淀粉和蔗糖代謝途徑中。抗病相關(guān)途徑中，SA 途徑中注釋到2 個(gè)差異表達(dá)基因；JA 途徑中為注釋到差異表達(dá)基因。以上研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)對(duì)青枯病菌與不同抗性茄子根系的互作過(guò)程進(jìn)行了探索，為進(jìn)一步解析茄子根系與青枯病菌的互作機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。

3.3 茄子抗青枯病基因功能研究

前人研究表明WRKY轉(zhuǎn)錄因子（WRKY transcription factor）、ERF轉(zhuǎn)錄因子（Ethylene response factor）和NB-LRR（Nucleotide binding site leucine rich repeat）等抗病基因在植物抗青枯病方面扮演了重要角色，并利用反向遺傳學(xué)方法揭示了此類(lèi)抗病基因的抗青枯病的分子機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。Pan等［52］過(guò)量表達(dá)番茄SlERF3ΔRD促進(jìn)PR（Pathogen response gene）基因如PR1、PR2和PR5的表達(dá)且顯著提高對(duì)青枯病的抗性。Li等［53］在番茄中過(guò)量表達(dá)AtCBF1（Arabidopsis CRTbinding factor 1）轉(zhuǎn)基因株系，通過(guò)介導(dǎo)ERF家族基因、RAV（Related-to-ABI3/VP1）轉(zhuǎn)錄因子以及抗病相關(guān)基因（PR）持續(xù)表達(dá)，顯著提高對(duì)青枯病的抗性。Lai等［54-55］通過(guò)在煙草中過(guò)量表達(dá)大白菜BrERF11和辣椒CaERF5均顯著提高了對(duì)青枯病的抗性，該基因主要通過(guò)SA、JA（Jasmonic acid）、ETH（Ethylene）途徑介導(dǎo)了抗病基因的表達(dá)；WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物抗病過(guò)程中具有重要調(diào)節(jié)作用的調(diào)控因子，其中辣椒CaWRKY40、CaWRKY6基因病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)（Virusinduced gene silencing，VIGS）沉默后增強(qiáng)了抗青枯病能力，且二者在功能上重疊，同時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)CaCDPK15（Calcium dependent protein kinase 15）和核蛋白CabZIP63〔basic（region-leucine）zipper 63〕通過(guò)與CaWRKY40組成正反饋環(huán)參與調(diào)節(jié)辣椒在高溫高濕下抗青枯病過(guò)程［56］；在煙草中過(guò)量表達(dá)辣椒CaWRKY58降低了抗青枯病能力，在辣椒中VIGS沉默該基因提高了對(duì)青枯病的抗性，表明該基因主要通過(guò)反向調(diào)控抗病基因的表達(dá)提高抗病性，在煙草中過(guò)量表達(dá)GhWRKY39、GhWRKY40、GhWRKY44基因可通過(guò)提高抗病基因表達(dá)提高對(duì)青枯病的抗性，而GhWRKY27a則反向調(diào)控抗青枯病的能力［56］；以上研究結(jié)果表明ERF、WRKY等轉(zhuǎn)錄因子主要通過(guò)SA、JA、ETH途徑介導(dǎo)了抗病基因的表達(dá)從而提高植株的抗青枯病能力。

同時(shí)，模式植物擬南芥RPS4/RRS1（Resistance toPseudomonas syringae4/resistance toRalstonia solanacearum1）復(fù)合體能夠通過(guò)病原效應(yīng)子PopP2（Pseudomonas outer protein P2）乙 酰 化WRKY 轉(zhuǎn)錄因子增強(qiáng)植物抗病性［57-58］。該機(jī)制在茄子抗青枯病基因RE-bw得以證實(shí)，RE-bw作為茄子被克隆的抗青枯病相關(guān)基因與RRS1-R 具有77.8%的序列相似性，且含有P-loop、NBACR 和WRKY 結(jié)構(gòu)域，酵母雙雜交證實(shí)該蛋白和PopP2 產(chǎn)生相互作用［59］。Nahar 等［60］也證實(shí)了青枯菌III 型效應(yīng)子Rip36（RipAX2）在茄子近緣野生種水茄（S.torvum）和紅茄（S.aethiopicum）［61］中發(fā)生超敏反應(yīng)（Hypersensitive response，HR）。

在茄子抗青枯病防衛(wèi)信號(hào)基因研究方面，肖熙鷗等［19］對(duì)茄子抗病自交系‘E31’和感病自交系‘E32’接種青枯菌后發(fā)現(xiàn)5個(gè)基因［EDS1（Enhanced Disease Susceptibility 1）、PAD4（Phytoalexin deficient 4）、NPR1（Nonexpressor of pathogenesis-related genes 1）、SGT1（Solanidine galactosyl transferases）、WRKY70（WRKY transcription factor 70）］的表達(dá)均隨接種時(shí)間延長(zhǎng)而升高；利用VIGS沉默MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）、SA途徑及WRKY轉(zhuǎn)錄因子等基因，發(fā)現(xiàn)MKK2（Mitogen-Activated Protein kinase kinase 2）、MAPK6（Mitogen-Activated Protein Kinase 6）、PAD4、NPR1、SGT1、TGA（Leucine-Zipper Transcription Factors TGA）、GluA（beta-D-glucan exohydrolase）和WRKY70等基因在茄子調(diào)控抗青枯病反應(yīng)中起正調(diào)控作用，而MAPK3、MAPK4、NDR1（Non-race-specificdisease resistance 1）、EIL1（Ethylene insensitive like 1）、EIN2（Ethylene insensitive 2）和JAR1（Jasmonic acidamido synthetase 1）等基因可能未參與或起負(fù)調(diào)控作用，推斷茄子‘E-31’調(diào)控青枯病信號(hào)途徑可能主要依賴(lài)于SA途徑。Chen通過(guò)分析‘E31’和‘E32’接種青枯菌的RNA-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并克隆SmNAC（NAC transcription factor）轉(zhuǎn)錄因子，該基因受青枯菌和茉莉酸甲酯（JA）誘導(dǎo)響應(yīng)，后續(xù)通過(guò)過(guò)量表達(dá)株系證實(shí)了該基因的正向防衛(wèi)作用［62］。Qiu等［63］利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默體系研究了亞精胺合酶基因（Spermidine synthase，SPDS）參與了茄子青枯病抗性，并利用酵母雙雜交等技術(shù)揭示了SmMYB44與SmSPDS互作增強(qiáng)對(duì)青枯病的抗性。Wang等［64］通過(guò)原生質(zhì)體融合的方式將茄子抗性基因?qū)腭R鈴薯，利用原位雜交技術(shù)和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)獲得了SmPGH1基因參與調(diào)控青枯病抗性。劉開(kāi)等［65］發(fā)現(xiàn)SmWRKY65沉默后茄子抗青枯病能力下降。本課題組前期［66］對(duì)茄子高抗青枯病親本自交系‘06112’和高感青枯病親本自交系‘51193’利用cDNA-AFLP分析青枯菌誘導(dǎo)的茄子抗青枯病基因差異表達(dá)譜，獲得受青枯病調(diào)控的基因184個(gè)，主要有β-半乳糖苷酶、絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶、泛素E3連接酶、NAC轉(zhuǎn)錄因子、LRR蛋白激酶、鋅指金屬硫蛋白酶FtSH、乙烯響應(yīng)因子、MYB轉(zhuǎn)錄因子（MYB transcription factor）等，其中有些基因與已報(bào)道的抗病基因具有很高的同源性，因此推測(cè)這些基因在茄子抗青枯病中起著重要的調(diào)控作用；對(duì)其中25個(gè)差異顯著的TDFs開(kāi)展Q-PCR表達(dá)驗(yàn)證，結(jié)果與cDNA-AFLP差顯分析一致。上述研究表明抗青枯病防衛(wèi)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，而不同的抗病基因在抗病育種材料中存在差異。

4 問(wèn)題與展望

青枯病作為影響世界茄子產(chǎn)業(yè)的重大病害，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在茄子抗青枯病種質(zhì)資源篩選和創(chuàng)新利用、抗病的細(xì)胞生物學(xué)入侵機(jī)制、激素及信號(hào)傳導(dǎo)途徑以及抗病基因的QTL 定位與功能研究等方面取得了較為豐碩的成果［2-6］。茄子青枯病作為我國(guó)南方地區(qū)的重要病害，其主要原因是由于高溫、高濕、弱酸性的土壤環(huán)境和青枯菌寄主的廣泛性使得青枯病防控難度加大，特別是具有單一抗病QTL 位點(diǎn)的品種抗性容易丟失［2,27］。因此，需要對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)精深鑒評(píng)，保存多樣化的抗病種質(zhì)，利用常規(guī)雜交和分子標(biāo)記輔助相結(jié)合創(chuàng)新抗病種質(zhì)資源，為培育具有持續(xù)和穩(wěn)定性的茄子抗青枯病品種提供材料基礎(chǔ)。

在抗病基因的QTL 定位方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者所采用的茄子抗源以近緣野生種或來(lái)自于東南亞和印度的小果型材料為主［3］，其農(nóng)藝性狀與育種目標(biāo)差異太大無(wú)法直接利用，且當(dāng)前茄子抗青枯病研究欠缺精細(xì)定位及定位區(qū)間抗病候選基因的功能解析，因此基于栽培種茄子的主效QTL 定位候選基因的功能研究，將為進(jìn)一步揭示茄子抗青枯病的分子機(jī)制具有重要的應(yīng)用價(jià)值和理論意義。

在抗病基因功能挖掘和分子機(jī)理研究方面，隨著新興生物技術(shù)的進(jìn)步和基因組數(shù)據(jù)的不斷完善，研究者利用轉(zhuǎn)錄組、表達(dá)譜、文庫(kù)篩選、抗病基因同源克隆方法解析了擬南芥、番茄、辣椒、棉花等植物的ERF、WRKY 等轉(zhuǎn)錄因子和NBLRR等抗病基因參與抗青枯病的分子機(jī)制［52-58］，為茄子抗青枯病基因的挖掘與功能研究提供了基因和技術(shù)參考，如利用同源克隆等方法RE-bw、SmNAC、SmSPDS、SmWRKY等茄子抗青枯病基因的抗病機(jī)理獲得解析［51,59,62-65］。同時(shí)，抗病基因的挖掘方面還需要依賴(lài)于茄子基因組數(shù)據(jù)的不斷完善、抗病種質(zhì)資源的大樣本鑒評(píng)與關(guān)聯(lián)分析、基因編輯技術(shù)的建立等研究。此外，研究者還要關(guān)注茄子青枯病菌的致病性及致病機(jī)制，抗病種質(zhì)與青枯菌互作的分子機(jī)制，將為利用分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程手段改良茄子抗青枯病育種研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。