茄子黄萎病及抗病遗传育种研究进展

王益奎 李文嘉 莫贱友 黎 炎 蒋雅琴

（1广西农业科学院蔬菜研究所，广西 南宁 530007；2广西作物遗传改良生物技术重点实验室，广西 南宁 530007；3广西农业科学院植物保护研究所，广西 南宁 530007）

茄子（Solanum melongena L.）黄萎病是轮枝菌侵染引起的一种世界性的土传维管束病害，它能大幅度降低茄子的产量和品质。自发现该病以来，国内外学者在该病的病原菌分类、致病力分化、发生规律及防治方法、抗源筛选及遗传育种等方面做了大量工作，并取得一定成绩，但仍未能从根本上解决茄子黄萎病严重危害的局面，因此选育和利用抗病品种越来越受到人们的重视。尽管在茄子抗病源筛选上仍未找到可供广泛使用的免疫材料，但通过几十年广泛的抗源筛选和诱导抗性以及基因转化技术的采用，在高抗（耐）病品种的选育和利用上已取得了可喜的成绩。现就国内外在这几个方面研究动态进行综述。

1 病原危害

自1914年Carpenter首次报道在美国发现棉花黄萎病以来，该病在我国各类作物上发生危害日趋严重，成为生产中发生较为普遍、造成损失较为严重、且较难防治的病害之一。黄萎病由轮枝菌侵染引起，该病菌能侵染逾200种植物，包括大部分蔬菜、花卉及大田作物（Agrios，2004）；也有报道为660种左右（尤海波 等，2003）。病原菌的存活、传播以及病害流行的关键因素是病原菌形成具有抗性的休眠结构，即微菌核形成后在土壤中越冬。黄萎病病菌不但寄主范围广，且其形态和致病力也容易发生变异，有明显的生理分化现象，这种人工和自然选择的结果使得黄萎病防控日益复杂（王立新 等，1987 a；朱建兰和常永义，2004；朱军和叶华智，2006）。日本、印度和美国都曾发生茄子黄萎病大流行，使感病品种Florida Market减产62 %～85 %，耐病品种R4减产34.1 %～42.5 %（Hashimoto，1989；Ciccarese et al.，1994）。我国黄萎病病菌是1935年因引进美国棉花品种而传入，许多田块往往因种植带菌的茄科作物或其他带菌的作物被第1次污染，一旦种植感病茄子品种即可侵染。20世纪50年代初茄子黄萎病仅在我国东北地区局部发生，随着茄果类蔬菜种植面积的扩大而迅速蔓延，发病范围日益南扩，我国茄子的主要栽培地区均发生该病害（王就光，1989）。近年来，茄子生产逐渐基地化和专业化，难以倒茬，土壤中病原菌增多，加之温暖多雨的发病条件使茄子黄萎病逐年加重；一般年份发病率为40 %～50 %，严重年份达70 %以上，甚至绝收（张继伟，2009）。

2 病原菌

2.1 病原菌鉴定

茄子黄萎病病原菌属真菌半知菌亚门（Deutermycotina）淡色菌科（Mmonilaceae）轮枝菌属（Verticillium）。目前报道对茄子造成危害的主要是大丽轮枝菌（V.dahliae Kleb.）、黑白轮枝菌（V.albo-atrum Reinke et Berth.）和变黑轮枝菌（V.nigrescens Pethybr.）3种真菌（Vesper et al.，1983；Nadia ＆ Talma，1999）。我国茄子产区鉴定多为大丽轮枝菌（李海涛 等，2006；叶鹏盛 等，2006；曾华兰 等，2008），仅在兰州地区从茄子黄萎病植株上分离出黑白轮枝菌（朱建兰和常永义，2004），未见国外报道的变黑轮枝菌。

2.2 致病力分化

茄子黄萎病病原菌极易发生致病力变异，有明显的生理分化现象。山川邦夫（1982）研究表明，美国的抗黄萎病茄子品种在日本接种无明显抗性，同一品种在美国东部和西部的抗病表现截然不同，菌系内有生理小种分化现象。国内学者也做了许多相应的研究（王立新 等，1987 b；刘水芳和刘春艳，1999；朱建兰和常永义，2004），易金鑫等（1998）总结国内研究结果将大丽轮枝菌的致病力划分为强、中、弱3种类型：接种后21 d的病株率、30 d的病情指数、45 d的枯死率3项指标大于50，为Ⅰ型（病级＞2.9）；在25～49之间，为Ⅱ型（病级1.0～2.5）；小于25，为Ⅲ型（病级<1.0）。以上资料表明，我国茄子黄萎病主要是由大丽轮枝菌侵染造成危害，可以确定其为抗黄萎病茄子育种的目标。

3 抗源

3.1 抗源鉴定

茄子抗黄萎病育种首要问题是寻找对特定生理小种具有抗性，或者具有广谱性的抗源亲本。20世纪80年代，国外已陆续报道茄子野生近缘种中抗黄萎病的材料（表1），特别是水茄（Solanum torvum）被多次研究证明对黄萎病具有较强的抗性，已是公认的抗黄萎病重要材料之一。国内关于黄萎病抗源研究比较晚，既有鉴定野生近缘种的，也有鉴定栽培种的。从鉴定结果来看，肖蕴华和林柏青（1995）鉴定的材料最多，在逾1000份茄子品种资源中，没有发现高抗材料，中抗材料仅占0.4 %，多为野生近缘种，并证实在茄子栽培种中缺乏抗黄萎病的材料。笔者于2010年对收集保存的广西、云南等地茄子野生近缘种进行了黄萎病抗性鉴定，结果表明 Solanum torvum和Solanum integeifolium对茄子黄萎病具有较强的抗性（待发表）。茄子抗黄萎病基因仅存在于近缘野生种和半栽培种茄子资源中，栽培种中仅鉴定出少量的中抗或耐病材料。

表1 茄子黄萎病抗源鉴定结果

3.2 抗源创制

在抗源鉴定结果中，Solanum torvum对黄萎病抗性较强，因此在新抗源创制研究中多采用Solanum torvum作为材料之一，试图将其抗黄萎病基因导入栽培种茄子中。从已有研究结果来看（表2），利用体细胞融合（包括对称融合和非对称融合2种方法）可以得到抗黄萎病且与栽培种在生态上相近的可育杂交种，但是多数杂交种与栽培种几代回交后抗性就会丧失。通过离体培养（包括愈伤组织和原生质体组织2种外植体材料）也可获得新抗源——抗黄萎病突变体，这些突变体的抗性是否稳定遗传未见后续报道。可见，无论是通过体细胞融合还是利用离体培养筛选均可获得抗黄萎病的新抗源，但在这些抗源的利用研究上一直没有新的进展，所以新抗源的筛选、创制、鉴定和利用仍任重而道远。

表2 茄子黄萎病抗源创制结果

4 抗病遗传育种

日本早在20世纪60年代已开展茄子抗黄萎病育种，70年代育成耐病VF茄，为种间杂种，有平茄（Solanum intergriflium）血统，对黄萎病抗性很强，该品种生长发育好，产量高，但农艺性状方面如果色等尚需改良，现只作砧木利用（易金鑫和陈静华，1998）。Guri和Sink（1998）获得Solanum melongena×Solanum torvum种间体细胞杂种，对黄萎病有较强抗性，但因品质问题亦不能用于生产。井立军等（2001）利用完全双列杂交设计配制15个组合，结果表明抗性遗传不符合加性—显性模型，存在上位性作用，且至少受2对显性基因控制。庄勇和王述彬（2009）应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对茄子黄萎病抗性进行多世代联合分析，结果表明抗性遗传受 2对加性—显性—上位性主基因控制。在育成品种中，国内苏州牛茄×徐州长茄对致病力Ⅰ型菌株抗性较强，表明该品种具有抗黄萎病应用前景（王立新 等，1987b）；国外Nadia和Neon栽培种具有耐黄萎病特性（http：//vegetablemdonline.ppath.cornell.edu）。

5 抗病基因研究

黄萎病寄主范围广泛易造成重大经济损失，且目前对抗黄萎病的基因了解甚少。番茄是目前在茄科抗黄萎病基因工程中取得突破性进展的作物之一，早在1951年就有关于番茄抗黄萎病Ve基因的报道（Schaible et al.，1951），并证实该基因对大丽轮枝菌1号生理小种具有完全抗性，对2号小种抗性较弱（Alexander，1962），利用分子标记成功克隆到抗黄萎病基因家族的2个成员基因Ve1和Ve2，并将Ve转入感黑白轮枝菌马铃薯后提高了其对黑白轮枝菌的抗性，说明Ve抗性功能已超越了其小种特异性限制（Kawchuk et al.，1994，1998，2001），但尚未见到将其转化到栽培种茄子上的报道。Fei等（2004）利用RACE技术从Solanum torvum Swartz中克隆了全长3640 bp的StVe基因（登录号为AY311527），StVe与Ve1和Ve2在核酸水平上具有较高的同源性，陈玉辉等（2008）研究表明，转StVe基因番茄叶片总可溶性蛋白具有抑制番茄黄萎病菌生理小种1（Verticillium dahliae race 1）生长的作用。史仁玖等（2006）也通过RT-PCR和RACE技术从Solanum torvum中扩增克隆到1个抗黄萎病基因StoVe1，其cDNA全长3400 bp，含有3153 bp的完整开放阅读框，编码1051个氨基酸，该基因编码的蛋白序列与刚果茄的SaVe1和SaVe2（登录号为 AY615303和 AY590144）、类番茄的 SlVe1和 SlVe2（登录号为 AY262016和AY282580）、番茄Ve1编码的氨基酸序列同源性分别为82 %、81 %和80 %，且有很高的功能区段保守性。除Ve家族基因之外，从Solanum torvum中克隆的StDAHP基因也可能参与了植株对黄萎病菌侵染的防卫过程（陈玉辉 等，2008；王忠 等，2010）。

6 问题与展望

茄子黄萎病是危害茄子生产的主要病害之一，近年来在我国发生猖獗，可能发生潜在大流行，该病在我国研究起步较晚，且发病面积每年呈扩大蔓延趋势。因此，加强茄子黄萎病预测预报、病菌生理分化、寄主—病原物互作机制以及获得抗源材料的研究仍是未来主要研究方向。生产上亟需建立一个综合的防治体系，这个体系既应包括防治那些强致病性病原菌和对杀菌剂不敏感病原菌的杀菌方法，又应包括不同基因型栽培种在不同地区的防治方式。

黄萎病抗性品种在棉花、番茄和草莓等作物的抗病育种中得到重视，并取得一定进展（Simko et al.，2004；杨昶，2007），特别是在野生番茄秘鲁番茄（Lycopersicon peruvianum Mill.）中发现了抗黄萎病的显性单基因Ve，该基因已成功转移至许多栽培番茄和马铃薯中，大大改良了番茄和马铃薯对黄萎病的抗性水平。由此可见，从茄属作物转育抗黄萎病基因已有较好的先例，可借鉴此方法在茄子抗黄萎病上开展研究。利用已鉴定和创制的茄子抗黄萎病材料，采用常规育种与现代分子标记育种相结合的手段，将抗病基因转育到优良栽培种中，最终达到育成高产优质抗黄萎病茄子新品种的目的。

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