番茄抗病育种研究进展

刘　健刘　娜

（1.辽宁省农业科学院，辽宁沈阳110161；2.上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，上海201403）



番茄抗病育种研究进展

刘健1刘娜2*

（1.辽宁省农业科学院，辽宁沈阳110161；2.上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，上海201403）

摘要：番茄抗病育种是番茄病害防治及提高产量的最直接有效的途径。本文综述了近几年影响番茄产量的主要病害：叶霉病、青枯病、晚疫病及黄化曲叶病的抗病育种工作的研究现状，并对未来研究方向进行展望。

关键词：番茄；抗病育种；分子标记

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是1种在世界范围广泛种植的蔬菜作物，也是我国主要的蔬菜消费品种之一。近年来，番茄栽培面积逐年增加，与此同时，番茄的育种工作从理论到实践都取得了很大进步。番茄是病害种类最多的蔬菜作物之一，我国的番茄抗病育种研究较国外先进国家起步较晚，但经过几代育种工作者的不懈努力，同样获得了许多显著成绩，先后育成了一系列优良品种。随着生物技术的兴起，越来越多的育种工作者将分子标记和转基因技术应用到番茄抗病育种中，使得番茄抗病育种工作得到了迅猛发展。

1　抗叶霉病育种现状

番茄抗叶霉病基因来源于普通番茄（Lycopersi⁃con esculentum）和醋栗番茄（L. pimpinelliforlium）、多毛番茄（L. hirsutum）、秘鲁番茄（L. peruvianum）、智利番茄（L. chilense）等番茄近缘野生种。我国自1984年开展抗叶霉病育种，1988年北京农林科学院育出了第1个抗叶霉病品种双抗2号，而后其他科研单位也育成了许多抗叶霉病品种。

近年来，有许多关于分子标记技术应用在番茄抗叶霉病育种的报道。现已证明，抗叶霉病的主要基因有Cf-1、Cf-2、Cf-4、Cf-5、Cf-6、Cf-9等，其中Cf-1、Cf-4、Cf-9基因已被定位在染色体1上，Cf-2、Cf-5基因被定位在染色体6上［1］。于拴仓等［2］以9个含不同叶霉病抗病基因的番茄品种为试材，通过接种鉴定表明，Cf-5、Cf-9、Cf-11和Cf-19基因对中国目前的2个叶霉菌优势生理小种均具有较强的抗性。根据Cf-9基因设计引物，扩增Cf-9基因的片段，含Cf-9、Cf-11和Cf-19基因的3种番茄均获得了2.7 kb的扩增片段。但用限制性内切酶TaqⅠ对PCR产物酶切可以将3种材料明显区分开来，从而建立了3个基因的分子标记。在F2分离群体中验证表明，3个基因的分子标记鉴定结果与抗性接种鉴定结果一致，用这些标记可以进行分子标记辅助选择育种。孟凡娟等［3采用BSA法筛选到与抗病基因Cf-6紧密连锁的RAPD标记，遗传距离为8.7 cM，测序结果显示，目标片段的大小分别为619 bp和559 bp，并将该标记转换为SCAR标记。

2　抗青枯病育种进展

我国自20世纪50年代末从国外收集番茄抗青枯病材料，通过多年杂交及选择，选育出了1批抗病品种，并在生产上大面积推广应用，对有效防治青枯病起到了一定作用。目前，常规的系统选育、杂交育种等方法仍为选育抗病品种的主要方法。郑锦荣等于1996年从亚洲蔬菜研究与发展中心（AVRDC）引进的36份材料中筛选出5份抗青枯病能力强、产量和品质表现较好的抗源材料［4］。杨琦凤等［5］对从AVRDC引进的抗源材料进行杂交和回交转育，从分离后代中选出4份高抗青枯病、农艺性状优良、性状稳定的优异材料。

近年来，诱变育种、远缘杂交育种以及国内迅速发展的生物技术，如组培、体细胞杂交、分子标记辅助育种和基因工程等也逐渐应用于抗青枯病育种中。Hideyoshi［6］和Baruah等［7］通过细胞培养的方法分别筛选出了高抗青枯病的材料LNSR-7和Y13。汪国平等［8］也尝试用组培方法筛选抗病突变体。分子标记技术在抗青枯病育种方面也取得了一些进展。据报道，对番茄青枯病表现抗性的QTL主要有两个，均位于第6条染色体上［9］。Yui等［10］找到了与抗性基因连锁的4个RAPD标记，其中RA12-13450和RA12-291600连锁最为紧密。苗立祥［11］利用DNA-AFLP技术和改良的DNA提取方法找到了两个与抗病相关的AFLP分子标记，并成功将其转换为SCAR标记，与抗病基因TRSR-1的遗传距离分别为4.6 cM和8.4 cM。田长恩等［12］用花粉管通道法将柞蚕抗菌肽D基因导入番茄，获得了转基因植株，分子分析表明该基因已整合到番茄基因组中。大田接种试验显示，部分转基因植株的子一代具有较强的抗青枯病能力。

3　抗晚疫病育种进展

番茄抗晚疫病的种质资源主要是野生番茄材料。台湾亚蔬中心近年来已筛选出1批优秀的抗源材料，如CLN2037、LA1033、TS33、WPH700、L3708等，其中WPH700、L3708属野生醋栗番茄，LA1033属多毛番茄。利用L3708材料，台湾亚蔬中心选育出抗番茄晚疫病的自交系CLN2037系列，而后又用其与感病材料L4783杂交，选育出抗病品种FMTT791-795［13］。

在分子育种和转基因育种方面抗晚疫病育种也取得了很大进步。目前，已经找到了一些抗病基因以及与番茄抗晚疫病紧密连锁的分子标记。番茄的抗晚疫病是由两类不同的基因控制：一类是受单基因控制的质量性状，Ph1为完全显性基因，Ph2 和Ph3为不完全显性基因；另一类是受多基因控制的数量性状，其抗病性与环境、植株生长动态、生理现象等多种因素有关。Moreau等［14］以Haeaii7996与Wva700杂交的F2为群体，把晚疫病抗病基因Ph-2定位在标记CP105和TG233之间，位于第10条染色体的长臂上，并且找到了与Ph-2紧密连锁的AFLP标记，还构建了Ph-2区域的遗传图谱。Chunwongse等［15利用番茄感病材料CLN657和抗病材料L3708杂交的F2群体找到了与Ph-1和Ph-2不同的抗病基因，即Ph-3基因，并对Ph-3基因进行了分子标记，找到了1个RFLP标记和两个AFLP标记。Douglas等［16］在L. esculentum与L. hirsutum回交群体中鉴定出8个抗番茄晚疫病QTL，分别位于1、3、4、5、6、7、9和11染色体。高永利［17］以04968（感病品种）和L3708（抗病品种）组合的195个F2单株为作图群体，利用BSA法结合RAPD标记构建一全长为25.5的连锁群，在此连锁群上共检测到2个QTLs，分别命名为Ph-3a1 和Ph-3a2，加性效应分别为0.1003和0.1697，可解释表型贡献率分别为8.92%和25.69%。Thomzik等［18］将来源于葡萄的两个合成1，2-二苯乙烯的酶基因Vst1和Vst2导入番茄中，再与晚疫病真菌共培养，结果在番茄植株体内产生了1，2-二苯乙烯的后继产物植保素，这种番茄植株可抗晚疫病。

4　抗黄化曲叶病育种进展

番茄黄化曲叶病毒病（Tomatoyellow leafcurlvirus，TYLCV）是最常见的1个番茄病毒病。通过从野生番茄中筛选出具抗性的材料，以其为亲本与栽培种杂交，使栽培番茄获得TYLCV抗性的研究较早，并取得了一定的成果。Pilowsky等［19］从秘鲁番茄中筛选出PI126935并将其作为亲本与栽培番茄杂交，产生了世界上第1个抗番茄黄化曲叶病的商业杂交种TY2-20。杂交品种H24源于多毛番茄，H24携带Ty-2基因，是亚洲蔬菜研究发展中心（AVRDC）抗性系的来源。

运用分子标记进行辅助育种可避免复杂的抗性鉴定步骤，也有利于缩短育种年限，抗性位点的分子标记研究工作开展也较早。最早鉴定出的抗性位点来源于智利番茄，Zamir等［20］利用来源于普通栽培番茄种（M82-12-8）×野生智利番茄（LA1969）的BC-S1和BC-S2群体以及RFLP标记，将1个抗番茄黄化曲叶病的主效基因Ty-1定位在番茄第6号染色体上，位于着丝粒端。另外2个修饰基因分别被定位于第7号染色体和第3号染色体上。经验证鉴定，该位点的分子标记SSR-47，TG97可作为番茄Ty-1等位基因鉴定的标记。Pérez等［21］发现了另外1个可用于定位Ty-1基因的CAPS标记REX-1，该标记同时与番茄根结线虫病的抗性基因Mi相连锁。Ty-2基因源于野生材料多毛番茄，Garcia等［22］将其定位于第11号染色体长臂终端，与SCAR标记T0302紧密连锁。Ty-3是最新报导的TYLCV抗性基因，来源于智利番茄的LA2779和LA1932。Ji等［23］运用RAPD进行QTL定位，发现其也位于第6号染色体上，在标记cLEG-31-P16和T1079之间，距离Ty-1位点仅20 cM。Maxwell等［24］发现来自于LA2779和LA1932的G8基因序列不同，并且把来自LA2779的基因命名为Ty-3，来自LA1932的基因命名为Ty-3a。CAPS标记FER-G8（25 cM）能鉴定等位基因Ty-1、Ty-3和Ty-3a。

通过基因工程培育抗性品种，目前已报道的研究主要集中在编码外壳蛋白（CP）和复制蛋白（REP）的基因上。V1基因编码TYLCV病毒外壳蛋白，在病毒的传播过程中有很重要的作用［25］。Zrachya等［26］构建了以V1基因为靶基因的SiRNAs，通过接种后与对照比较表明，针对TYLCV的CP蛋白构建的SiRNA可以提供抗性。

国内外番茄抗病育种研究已取得了显著的发展，然而从目前番茄育种的现状来看国内的番茄育种水平与国外相比仍存在一定的差距。我国番茄抗病育种应重点加强以下几方面的研究：首先，应大力加强对番茄种质资源的收集和评价；其次，着重培育抗多种病害和耐不同逆境的番茄品种。另外，常规育种方面已经取得了很大的突破，目前番茄育种工作已经在分子水平上展开，因此可以选用成熟稳定的各种分子标记技术，如SSR、AFLP、SNP以及转基因工程技术等，以寻找阻止基因沉默的有效途径和发展可诱导的启动子，开发更多有重要应用价值的目的基因，建立高效的再生和转化体系，完善多种转化技术等。随着转基因技术的深入发展和转基因植物安全性的进一步保证，番茄基因转化必将更好地弥补传统育种方法的不足，促进番茄新品种改良的进步和发展。

参考文献

[1]吴媛媛，李海涛，张子君，等.番茄抗病基因分子标记研究进展[J].贵州农业科学，2010，38（2）：27～31.

[2]于拴仓，柴敏，郑晓鹰，等.番茄叶霉病抗性基因Cf-5的CAPS标记建立[J].分子植物育种，2005，3（1）：57～60.

[3]孟凡娟，许向阳，李景富，等.番茄抗叶霉病基因Cf-6的RAPD及SCAR标记[J].中国农业科学，2008，41（7）：2191～2196.

[4]郑锦荣，张衍荣，黎振兴.番茄抗青枯病材料的鉴定与筛选[J].中国蔬菜，1998，（6）：8～10.

[5]杨琦凤，尹贤贵，潘光辉，等.重庆番茄青枯病病原鉴定及抗源材料筛选[J].西南农业学报，2004，17（1）：57～60.

[6] Hideyoshi T，Kunihiko S.Selection of bacterial wilt2re⁃sistant tomato through tissue culture[J].Plant Cell Rep.，1989，8：317～320.

[7] Baruah S J N，Deka P C.In vitro selection of tomato plants resistant to Pseudomonas solanacearum[J].Acta Horticul⁃turae，1995，392：115～121.

[8]汪国平，吴定华，曾宪铭.番茄愈伤组织对青枯病菌及其培养滤液的抗性研究[J].华南农业大学学报，1998，19 （1）：54～57.

[9] Thoquet P，Olivier J，Sperisen C，et al.Quantitative trait loci determining resistance to wilt in tomato cultivar Hawii [J].Mol Plant Microbe Interact，1996，9：826～836.

[10] Yui M，Monma S，Hirai M，et al.Random amplified polymorphic DNA（RAPD）markers for the selection of toma⁃toes resistant to bacterial wilt[J].National Research Institute of Vegetable，Ornamental plant sand Tea Bulletn（Series A），1999，14：189～198.

[11]苗立祥.番茄抗青枯病的AFL P分子标记及相关基因的克隆[D].浙江：浙江大学，2008.

[12]田长恩，王正询，陈韬，等.抗菌肽D基因导入番茄及转基因植株的鉴定[J].遗传，2000，22（2）：86～89.

[13]邱夷鹏，张子君，李海涛，等.番茄晚疫病抗病育种及分子生物学研究进展[J].中国蔬菜，2009（10）：1～6.

[14] Moreau P，Thoquet P，Olivier J，et al.Genetic map⁃ping of Ph-2，a single locus controlling partial resistance to Phy⁃tophthora infestans in tomato[J].Mol PlantMicrob Nteract，1998，11（4）：259～269.

[15] Chunwongse J，Chunwongse C，Black L，et al.Molec⁃ular mapping of the Ph-3 gene for late blight resistance in toma⁃to[J].Journal of Horticulture Science and Biotechnology，2002，77（3）：281～286.

[16] Douglas J B，Elizabeth S J，Dina A S C.QTL analysis of quantitative resistance to Phytophthora infestans（late blight）in tomato and comparisons with potato[J].Proquest Agriculture Journals，2004，47（3）：475～492.

[17]高永利.番茄晚疫病抗性QTL分析[D].黑龙江：东北农业大学，2006.

[18] Thomzik J E，Stenzel K.Synthesis of a grapevine phy⁃toalexin in transgenic tomatos（Lycopersicon esculentum Mill.）conditions resistance against Phytothora infestans[J].Physiologi⁃cal and Molecular Plant Pathology，1997，51：265～278.

[19] Pilowsky M，Cohen S.Screening additional wild toma⁃toes for resistance to the whitefly-borne tomato yellow leaf curl virus[J].Acta Physiologiae Plantarum，2000，22（3）：351～353.

[20] Zamir D，Eksteinmichelson I，Zakay Y，et al.Map⁃ping and introgression of a tomato yellow leaf curl virus toler⁃ance gene，Ty-1[J].Theor Appl Genet，1994，88（2）：141～146.

[21] Pérez de Castro A，Díez M J，Nuez F.Inheritance of tomato yellow leaf curl virus resistance derived from Solanum pimpinellifolium UPV16991[J].Plant Dis，2007，91（7）：879～ 885.

[22] Garcia B E，Graham E，Jensen K S，et al.Codominant SCAR marker for detection of the begomovirus resistance Ty-2 locus derived from Solanum habrochaites in tomato germ⁃plasm.2007，http：//www.plantpath.wisc.edu/GeminivirusResis⁃tantToamtoes/Markers/MAS-Protocols/Ty2-TGC-Garcia.pdf.

[23] Ji Y，Schuster D J，Scott J W，et al.Ty-3，a begomovi⁃rus resistance locus near the tomato yellow leaf curl virus resis⁃tance locus Ty- 1 on chromosome 6 of tomato[J].Molecular Breeding，2007，20（3）：271～284.

[24] Maxwell D P，Martin C，Salus M S，et al.Breeding to⁃matoes for resistance to tomato-infecting begomoviruses.Interna⁃tional plant virology laboratory，University of Wisconsin-Madi⁃son.2006，http：//www.plantpath.wisc.edu/GeminivirusResistant⁃Tomatoes/index.

[25] Talya K，Liat M，Vitaly C，et al.Characterization of a tomato karyopherin α that interacts with the tomato yellow leaf curl virus（TYLCV）capsid protein[J].J Exp Bot，1999，50：731～732.

[26] Zrachya A，Kumar P，Ramakrishnan U，et al.Produc⁃tion of siRNA targeted against TYLCV coatprotein transcripts leads to silencing of its expression and resistance to the virus[J]. Transgenic Research，2007，16（3）：385～398.

*通讯作者。