番茄叶霉病生理小种研究进展

洪 瑞，李景富

（东北农业大学园艺学院，哈尔滨 150030）

番茄叶霉病是番茄生产中普遍发生的一种真菌性病害，尤其是在保护地内，多湿的特殊小气候条件有利于病原菌的生长，使危害更为严重，同时在一些湿度始终很高的露地危害也相当严重。该病自番茄幼苗期就可以发生，直到结果后期均能发病。病原菌以菌丝体附着在保护地设施或土壤中的病残体上，也可潜伏在种皮中或以分生孢子附着在种子表面越冬。第二年遇适宜条件即可产生分生孢子借气流传播成为主要的侵染来源，引起初次侵染[1]。据历年调查统计，由番茄叶霉病引起的产量损失达10%～25%，流行年份达50%以上，一些严重地块甚至绝收[2]。番茄叶霉病是危害番茄生产的一种重要病害，是全世界番茄研究者的研究热点。本文对番茄叶霉病病菌的生理小种情况进行了综述，从而为研究抗病品种及品种布局提供依据，有效地预防番茄叶霉病的发生及进行有针对性的抗病育种。

1 Cladosporium fulvum生理小种的命名及鉴别方法

1.1 C.fulvum生理小种的命名

依据Ainsworth分类系统，番茄叶霉病的病原为褐孢霉（Fulvia fulva（Cooke）Cif），异名为Cladosporim fulvum Cooke。属半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目、暗色孢科、褐孢霉属真菌[3]。关于番茄叶霉病菌生理小种命名方法各国不尽相同。加拿大根据生理小种的发现时期来命名：能克服Cf1基因命名为生理小种1，能克服Cf2基因命名为生理小种2，能同时克服Cf1、Cf2、Cf3基因命名为生理小种6，能克服Cf4基因命名为生理小种10，能克服Cf2、Cf3、Cf4基因命名为生理小种12。而在荷兰，有学者试图根据其相应的抗性基因进行系统的分类命名，将这些复杂的小种分为A、B、C、D、E等5个类群，每一类群都含有大量小种：凡是能克服Cf1、Cf2、Cf3单独或复合基因的列入A群；能克服Cf4基因或同时又能克服Cf1、Cf3基因列入B群：能克服Cf2、Cf4基因或同时又能克服Cf1、Cf3基因列入C群；能克服Cf5基因的生理小种被列入D群[4]。目前国内外比较通用也是我国采用的命名方法是参照N.Hubbeling氏叶霉病生理小种分化表仿P.Day氏分类法来划分各菌株生理小种归属。

1.2 C.fulvum生理小种的鉴定

鉴别生理小种不是根据形态而是根据生理特性，其中主要是依据致病力，也就是通过鉴别寄主谱来鉴定；另外还可以通过分子标记的方法进行鉴定。

1.2.1 鉴别寄主谱鉴定

通过寄主谱鉴定生理小种是一种传统模式，根据它们对寄主种或不同基因型品种的致病性的专化性，应用一系列含单抗基因的鉴别寄主对菌株进行分类[5]。国内外根据菌株在一套通用的含有单基因的鉴别品种上的反应来识别其生理小种类型[6]。对于番茄叶霉病生理小种的鉴定，国际上有一套完善的通用的叶霉病生理小种鉴别寄主谱，它是由7个含不同抗性基因的番茄品种组成：即，Moneymaker、Leaf Mould Resister、Vetomold、VI21、Ont7516、Ont 7717、Ont7719，分别含有 Cf0、Cf1、Cf2、Cf3、Cf4、Cf5和Cf9纯合的抗叶霉病基因，其中Cf0是不含任何抗性基因的普通感病品种[7]。现已克隆得到了番茄抗叶霉病菌的Cf2、Cf4、Cf5、Cf9、Cf-ECP9基因和叶霉病菌的无毒基因Avr9、Avr4及Avr2 等[8]。

将经过纯化的病原菌接种鉴别寄主谱，依据番茄叶霉病鉴定分级标准计算病情指数，然后参照N.Hubbeling氏叶霉病生理小种分化表仿P.Day氏分类法来划分各菌株生理小种归属。实践证明这种方法操作简单，便于推广应用，但同时也存在着不足，诸如劳动量大，浪费时间；鉴定结果会因湿度、温度、接种技术等存在差异；用于鉴别的病原菌可能由于采集时间、地点等的不同，成为影响鉴定结果的一个主观因素。往往由于这些因素而影响鉴定结果的准确性。

1.2.2 分子标记鉴定

随着生物技术的日益发展，分子标记技术也逐渐应用到病原菌基因多样性的研究中来。韩文华等利用酯酶同工酶图谱分析番茄叶霉病菌生理小种，结果显示，酯酶同工酶的分析可在一定程度上反映出病原菌的变异与分化。相同的生理小种间基本上有相似的酶谱，此种方法可以作为生理小种鉴定的辅助方法[9]；于栓仓等对番茄叶霉病3个主要生理小种进行RAPD标记鉴定，将3个生理小种完全区分开来[10]。

有些研究者根据对菌株致病型差异与DNA指纹差异的一致性研究结果，提出摆脱鉴别品种（系），建立划分小种的新方法。多数学者认为二者相辅相成，缺一不可。离开常规的生理小种鉴定，分子生物学的小种研究无从进行，其研究结果也无法得到验证。另一方面，常规的生理小种鉴定和研究需要借助生物技术方法，使研究工作深化，在Flor的“基因对基因”学说指导下[11]，共同揭示叶霉病菌致病性分化和变异的本质。二者的结合将为番茄的抗叶霉病育种和叶霉病防治提供科学的指导[12]。

2 C.fulvum生理小种时、空间分布变化规律

番茄叶霉病菌具有明显的生理分化现象，能分化出许多生理小种，而且具有时空变异的特点，是目前蔬菜病害中病菌分化最明显的病害之一[13]。

2.1 国外番茄叶霉病生理小种分化概况

早在1883年叶霉病在欧洲就有发生的记载，20世纪30年代，欧美等国番茄叶霉病以生理小种0为主，之后相继分化出1.2、2.3和1.2.3等小种。在1964、1966和1968年间加拿大等国家发现了能够侵染Cf4基因的高毒性生理小种群[14]。1977年报道时，已增至了13个生理小种，抗病基因也由6个增加为11个[15]。国外在番茄生产中应用抗叶霉病品种较早，因此，叶霉菌生理小种分化处于较高的层次。截至1990年，在荷兰、法国、波兰等欧洲国家就出现叶霉病菌生理小种2.5、2.4.11、2.4.5.11和2.4.5.9.11等分化层次较高的小种[16]。据加拿大、荷兰等国研究报道，此病菌对Cf1～Cf5的5个抗叶霉病基因能分化出12个以上的生理小种，其中有些小种的致病力可使含有2～4个抗性基因的品种感病。迄今为止，世界上报道的番茄叶霉病病菌生理小种有13个，发现的抗病基因至少有24个，目前已被育种专家应用的有10个以上。

2.2 国内番茄叶霉病生理小种分化概况

和欧美等国家相比，中国番茄叶霉病具有更小的选择压力，生理小种分化基本上处于较低阶段[17]。但是伴随着番茄抗病品种相继选育并推广应用，病原菌攻克了原始的一些初级寄主，逐渐分化出新的小种。表1列出了我国近几年来各省市地区番茄叶霉病生理小种的分化情况。

表1 各省市地区番茄叶霉病生理小种的分化情况Table1 Differentiation of physiological race in tomato leaf mould in China

由表1可知，番茄叶霉病菌从发现至今近60年的时间里生理小种发生了激烈的变化。造成生理小种快速分化及品种抗性迅速丧失的原因，除病原菌本身特性外，还有一些人为因素，种植者和育种家共同加快了抗病品种的更新换代。要想培育出一个适用于叶霉病严重发生地区的品种，至少应转入2个抗叶霉病生理小种的基因，避免育成品种抗性维持几年就丧失，从而也避免了时间、人力、物力等资源的浪费[32]。

3 番茄叶霉病抗病育种

番茄叶霉病是一种典型流行病害，在一个生长季节中可以发生多次再侵染，同时品种间具有明显的抗性差异，因此利用抗病品种防治叶霉病是最经济有效的方法[33]。番茄叶霉病抗性受显性单基因控制，抗病性为显性，属于垂直抗性，大多表现为质量性状遗传。在进行抗病育种前，首先要选择合理的抗源，往往能起到事半功倍的效果。野生番茄主要是被作为对重要病害的抗源加以利用，野生番茄主要有醋栗番茄（L.pimpinellifolium）、多毛番茄（L.hirsutum）、潘那利番茄（L.pennellii）、秘鲁番茄（L.peruvianum）、多腺番茄（L.glandulosum）等。通过与野生番茄进行杂交可把抗病基因转入到栽培番茄中[34]。另外，引进国外高抗基因抗源材料也是我们获得抗病基因的来源。东北农业大学番茄课题组共鉴定抗叶霉病育种材料57份，筛选出对1.2.3.4株系免疫材料5份，对1.2.3株系高抗10份，抗病15份[35]。这些种质资源在改良番茄的抗病虫性、增强对不良环境的忍耐力、改良果实品质及其他有价值的特性方面发挥重要作用，使番茄的开发利用具有广阔前景。

国外培育的抗番茄叶霉病的品种很多，主要以含Cf5或Cf9基因为主[36]。美国育种专家用醋栗番茄和秘鲁番茄作抗病亲本，分别育成抗叶霉病高抗品种[37]。日本利用BayState系统育成了兴津7-12号、风杨、扬子七福等品种；用STEP系统育成了田面、雷电、八方等品种[38]。我国番茄抗叶霉病育种研究比较晚，但取得了不错的成果，东北农业大学番茄研究所育成了佳人和710等番茄抗叶霉病品种。

4 问题及展望

叶霉病菌致病性的频繁、易变性增加了抗病育种的难度。但是随着保护地番茄栽培面积的不断扩大，培育抗叶霉病的品种依然是控制该病发生和蔓延的最有效途径[17]。采用抗病品种时，一个值得注意的问题是品种的抗性丧失。目前，培育的抗病品种都属于垂直抗性品种，因此连续大面积种植极易导致小种变异，产生新优势小种，使品种抗性丧失，造成极大危害。故利用抗病品种防治病害必须注意抗源品种的合理布局和轮换，以保证防病效果的稳定和持久[13]。

随着生物技术的迅猛发展和分子标记的日臻完善，建立在DNA基础之上且不受环境影响的分子标记技术，已逐渐应用于植物育种中。番茄作为一种模式植物，有着得天独厚的特点，分子标记技术发展和番茄连锁图谱的日趋饱和，使番茄上一些重要病害的抗病基因得以精细定位，这不但为建立完善的番茄抗病基因辅助选择体系提供了可能，而且为抗病基因的分离和克隆提供了机会，在此前提下，迫切需要研究病原菌的变异规律，即研究番茄叶霉病生理小种的演变过程，这对于番茄抗病育种具有十分重要的意义。今后我国番茄分子育种将在重要抗病基因发掘与抗源种质发掘创新、重要抗病基因分子标记辅助转育与聚合、分子育种策略研究与技术创新等方面进一步加强研究和利用。

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