番茄与叶霉菌互作机制研究进展

刘冠，赵婷婷，李宁，姜景彬，李景富，许向阳*

（1.东北农业大学园艺园林学院，哈尔滨　150030；2.湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉　430064）

番茄与叶霉菌互作机制研究进展

刘冠1，赵婷婷1，李宁2，姜景彬1，李景富1，许向阳1*

（1.东北农业大学园艺园林学院，哈尔滨150030；2.湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉430064）

番茄-叶霉菌互作已成为研究植物与病原真菌互作的模式系统，文章从番茄叶霉病症状、叶霉菌侵入机制、番茄抗叶霉菌免疫系统及抗病基因和无毒基因互作等方面论述番茄与叶霉菌互作机制研究进展，并讨论和展望有待进一步研究的问题。

番茄；叶霉菌；互作机制

刘冠，赵婷婷，李宁，等.番茄与叶霉菌互作机制研究进展［J］.东北农业大学学报，2016，47（9）：91-99.

Liu Guan，Zhao Tingting，Li Ning，et al.Progress advances on the mechanism of interaction between tomato andCladosporium fulvum［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2016，47（9）：91-99.（in Chinese with English abstract）

由半知菌（Cladosporium fulvum）引起的番茄叶霉病是一种世界性真菌病害，番茄-叶霉病菌互作机制研究已成为植物-病原物互作机制研究的模式系统［1］。

深入研究番茄叶霉病症状、番茄叶霉菌入侵机制、无毒基因及抗病基因间互作等，对利用抗病遗传育种和遗传工程手段控制番茄叶霉病危害、保护番茄生产具有重要意义。

1　番茄叶霉病症状

在番茄生长发育各时期，皆有可能发生叶霉病。其危害部位主要包括番茄幼苗、茎、叶片、果实等。

1.1叶片

发病由中下部叶片开始。在番茄叶片正面出现不规则形状淡黄色褪绿斑，伴随叶霉病发展，番茄叶片背部出现霉层，霉层大部分呈灰褐色绒毛状，严重时呈明显黑色的厚重霉层。通常在高温高湿环境下，病情易扩散，病原物生长迅速。植株整体受到侵染，叶片边缘卷曲，而后植株死亡［2］。

1.2果实

番茄叶霉菌入侵果实后，通常在发病部位周围形成各种形状黑色或褐色斑块，随水分流失，不规则斑块渐渐硬化。在适宜病原菌生长条件下，病斑扩大速率较快［3］，随之产生针头状黑色萎蔫块，果实失去食用价值。

1.3其他

番茄开花时节，叶霉菌易引起花器官凋亡萎蔫，产生脱落现象，病原菌侵染后，植株光合作用降低，影响营养物质累积，影响产量［4］。茎部染病后与叶片症状相似。

2　番茄叶霉菌侵染机制

番茄叶霉病菌能以菌丝体在病残体和病株枝干表皮，或以分生孢子和菌丝体附着种子表面及种子内潜伏越冬。越冬病菌在适宜条件下萌发产生分生孢子，借助气流或灌水等途径传播，经气孔侵入，成为初次侵染源。传播带病种子，幼苗期即可感染番茄叶霉病［5］。发病后病株形成大量分生孢子通过气流传播，反复侵染。从时间上看，叶霉菌分生孢子集中在夜间飞散。夜间飞散孢子数目是白天6倍；从空间上看，分生孢子主要集中在番茄植株株30～60 cm茎段［6-7］。番茄叶霉菌主要有两种侵染机制：①感病的亲和互作（Compatible system），②抗病的非亲和互作（Incompatible system）。

2.1亲和性互作

在亲和互作中，相对湿度大于85%条件下，分生孢子易萌发并形成较细线状菌丝，菌丝叶表面随机生长。约3 d后，主要萌发管或菌丝的一个侧枝通过开放气孔进入番茄叶片［8-10］。随后，菌丝直径扩大至原来两倍以上，菌丝从亚气孔（Substoma⁃tal cavity）生长到海绵叶肉胞间空间中。有时仅在侵染后期，菌丝才进入栅栏组织［10］。未观察到明显供养结构，推测病菌生长依赖病原菌菌丝和寄主细胞间密切互作，因可观察到病菌菌丝与寄主细胞接触部位轻微凹陷。这种密切互作表明病原菌主动从寄主吸收营养。虽然上述侵染过程在寄主细胞上肉眼不可见，仅偶尔在叶肉细胞细胞壁出现胼胝质沉淀［11］。在损伤的成熟组织中，叶肉细胞出现叶绿体和线粒体等多种降解信号，偶尔也会观察到由于质膜损伤出现的胞质内含物释放。侵染9～10 d后，病菌会在亚气孔中形成菌丝聚合体。然后，分生孢子通过气孔突出到外部，产生大多由两个细胞孢子组成的孢子链，在空气中形成菌丝体，分生孢子散布造成病害蔓延。

2.2非亲和性互作

在非亲和互作中，孢子萌发及菌丝穿过气孔的过程与亲和互作相似，但在非亲和互作中有时病菌进入气孔后会长出气孔。这表明通过开放气孔进入共质体的菌丝激发寄主成功抵御病原菌防御反应。但大多数菌丝无气孔，寄主防御反应会造成病原菌穿过气孔1～2 d后停止生长［10-11］。病原菌无法从气孔空隙生长至共质体，且菌丝肿胀、弯曲，与寄主叶肉细胞密切接触的细胞崩溃。胼胝质沉淀形成并进一步增厚细胞壁，在真菌菌丝附近的胞外物质聚集。非亲和互作中，寄主防御的最大特点是，在高度敏感部位，与胞内菌丝相邻的叶肉细胞发生崩溃。这种防御反应使病原菌只存在于侵染部位有限区域内，且周围均为寄主细胞释放的化合物，病原菌无法顺利侵染［12］。

2.3番茄植株对叶霉病抗感表现

就亲和互作而言，叶霉菌侵染番茄植株后，病原菌与寄主细胞发生亲和反应，起初，寄主细胞壁并未破坏，不产生降解酶类。叶霉菌在番茄叶片的海绵组织物质为营养来源。另外，在亲和互作中，番茄细胞间隙的甘露醇含量显著增加，可能为病原物提供碳源。而在非亲和互作体系中，并未观察到此现象。感病植株在被侵染之初，叶面产生轮廓不明显的淡黄色小斑点，病斑背面灰白色，潮湿时，上面产生褐黄色霉层。病斑逐渐扩大后，常以叶脉为界形成不规则大块斑，霉状物逐渐变成灰紫色［13-14］。抗病寄主与病原物之间发生非亲和反应，典型表现为过敏性坏死，叶片上可观察到细胞壁加厚和坏死斑；与叶霉菌接触的寄主细胞叶片电解质外渗，在侵染早期，叶片会迸发活性氧，积累植保素等毒性物质，同时产生病程相关蛋白，乙烯、水杨酸含量增高，脂肪氧化作用增强［15-19］。

3　番茄叶霉菌抗病基因C.fulvum和无毒基因Avr研究进展

番茄与叶霉菌非亲和互作遵循Flor的基因对基因假说［20］。番茄对叶霉菌抗性是番茄抗病基因（Cf）和其对应无毒基因（Avr）的互作，且激活抗病信号传导，使各类反应共同形成抗病网络。

3.1番茄抗叶霉病无毒基因Avr

迄今已克隆5个C.fulvum无毒基因［21-22］，分别是Avr2、Avr4、Avr4E、Avr5和Avr9，其中Avr4和Avr9是最早通过反向克隆方法从真菌中克隆得到，而Avr4E相对较晚［23］。Avr4和Avr9编码产物分别为63个和135个氨基酸，含信号肽，经植物和真菌蛋白酶加工形成28个和86个氨基酸成熟肽。除Avr4 和Avr9外，从叶霉菌侵染后的番茄叶片中分离出胞间液还含有许多其他胞外蛋白（Extracellular pro⁃tein，ECP），其中被纯化的包括ECP1、ECP2、ECP3、ECP4和ECP5［24-30］。ECP均为小于20 ku蛋白。ECP1和ECP2基因已通过反向遗传方法被克隆，研究表明，ECP2对某些番茄品系具有无毒基因功能。其他几种ECP充当植物抗病激发子可能性也在研究中。

反向遗传法促进番茄叶霉病抗病基因和无毒基因克隆研究进展，但也存在局限性，即此方法需在分离得到足量激发子蛋白基础上应用。因此，对蛋白含量低、体外稳定性差，或难以提纯的无毒基因产物不适用。Takken等采用一种新方法克隆Cf无毒基因［31］，该方法基于无毒基因产物在含相应抗病基因的寄主中产生过敏性坏死反应（Hypersen⁃sitive reaction，HR），利用PVX双元表达载体将病原物mRNA制成cDNA文库。将重组PVX接种植物，已含有与植物抗病基因互补的无毒基因PVX接种部位将产生HR，从而获得无毒基因Avr2的克隆［31］。

已克隆得到的无毒基因编码产物间，及其与已知蛋白间无明显同源相关性，但共性是含有偶数个半胱氨酸。这些半胱氨酸可能形成二硫键，诱导过敏性反应［32］。这些无毒基因编码产物含信号肽，绝大多数为小分子质量蛋白。但是，这些无毒基因在毒性菌株中存在方式不同，Avr9完全缺失，Avr2以截短形式存在，而Avr4E则已缺失或以突变形式存在，说明不同叶霉菌克服抗病基因抗性策略不同［33-35］。

不同无毒基因诱发过敏性坏死反应，Cf-4和Cf-9分别介导产生对含Avr4和Avr9叶霉菌抗性。虽然两个抗病基因编码的氨基酸序列相似度高，但无毒基因编码的氨基酸并无明显相似。研究发现，Avr4/Cf-4和Avr9/Cf-9介导番茄产生过敏性坏死在产生强度、速度及侵染组织等均有差异。Avr4/Cf-4介导产生的过敏性坏死更迅速、强烈，且多数产生于维管束［36-38］。

3.2番茄抗叶霉病基因Cf

3.2.1抗病基因命名及定位

已被报道的抗叶霉病基因均由Dr Kerr实验室鉴定，至少有24个抗病基因被发现（见表1），依次被命名为Cf-1～Cf-24，而感病品种Monkey-Maker被称为Cf-0，这些抗病基因来源于番茄及其近缘野生种，在此基础上Kanwar等又将其完善［39-40］。Cf-1基因来自番茄（L.esculentum）品种Stirling Cas⁃tle；Cf-2和Cf-9基因来自醋栗番茄（L.pimpinellifo⁃lium）；Cf-4基因一般认为来自多毛番茄（L.hirsu⁃tum），但在秘鲁番茄（L.peruvianum）和醋栗番茄中也有发现Cf-4基因，但通过Southern分析最终证明Cf-4基因来源于多毛番茄；Cf-5基因来自樱桃番茄（L.esculentum var.cerasiforme）［41-42］。目前已发现抗叶霉病基因均表现为生理小种特异抗性，Lindhout等认为没有生理小种能鉴别Cf-4和Cf-8基因［43］，Gerlagh等认为Cf-4和Cf-8是等位基因［44］；Haanstra等通过接种PVX：：Avr4及Southern分析等证明Cf-4和Cf-8是同一基因，因而Cf-8基因未能成为新抗源［45］。含有Cf-11基因的抗源能抗生理小种4，而被生理小种2.3.4.11克服，分子生物学分析表明Cf-11包括Cf-4基因及其他Cf基因；含有Cf-13基因的抗源同样包括Cf-4基因［40］。Haanstra等接种PVX：：Avr9测试含有不同叶霉病抗病基因番茄品种，结果表明Cf-18、Cf-20、Cf-23和Cf-24基因均包括叶霉病抗病基因Cf-ECP2［43-45］。

表1　番茄抗叶霉病基因在染色体上的定位Table 1Tomato leaf mould genes in the chromosmoe location

3.2.2抗病基因遗传规律及分子标记研究进展

迄今已发现抗叶霉病基因大多表现为质量性状，受显性单基因控制，属于垂直抗性。Langford首先把Cf-1、Cf-2和Cf-3基因定位于染色体［49］，Kanwar等进一步将24个抗病基因定位于番茄12条染色体［39］。随着染色体技术、分子标记技术等应用于番茄抗病基因定位，有关番茄抗叶霉病抗性基因位于染色体上的位点发生变更。Jones等研究发现Cf-4和Cf-9基因紧密连锁位于1号染色体短臂上，相距5 cM［47-48］；Cf-1位于Cf-4/Cf-9基因簇上相同位点。进一步以Cf-9的5'末端为探针对几个近等基因系进行Gel-blot分析表明，Cf-9是多基因家族，包括Hcr9-4A（Homologs of Cf resistance gene Cf-9）到Hcr9-4E共5个同源序列；Cf-4、Cf-4A、Cf-9、Hcr-9s和Cf-1属于一个基因簇，位于1号染色体的Milky Way位点。Cf-2和Cf-5基因紧密连锁，位于6号染色体短臂上，相距4～5 cM。Grush⁃etskayaa等将Cf-6定位于第6号染色体短臂上的两个标记SSR128和SSR48之间，距离分别为2.2和3.4 cM［50］；Wang等应用SSR和RAPD方法同样对Cf-6进行分子标记研究，获得T10和T12两个与Cf-6连锁的SSR标记，结果将Cf-6定位于第11号染色体［51］。东北农业大学园艺学院番茄课题组近年分别对Cf-11、Cf-12和Cf-19基因进行分子标记研究，获得4个与Cf-11连锁的AFLP标记及1个SSR标记，初步定位Cf-11于11号染色体；6个与Cf-12连锁的AFLP标记［52-55］；Zhao等将Cf-19定位于1号染色体短臂上［56］；李宁等从341对SSR引物中筛选出2个与Cf-10基因连锁标记LEtaa001和LE⁃taa003，遗传距离分别为9.7和22.9 cM，并确定其为单基因显性遗传［57］。

Cf-4和Cf-9是最先被分离的叶霉病抗病基因，通过转座子插入方法获得；随后Cf-2和Cf-5也通过图位克隆法分离。目前已克隆抗叶霉病基因有Cf-2、Cf-4、Cf-4A、Cf-5、Cf-9、Cf-ECP1、Cf-ECP2、Cf-ECP4、Cf-ECP5、Hcr9-4E等。对Cf基因结构和功能分析表明，Cf基因编码一个细胞外亮氨酸区（Leucine-rich repeat，LRR）、一个跨膜区（Transmerbrane domain，TM）和一个细胞质区，其蛋白产物具有相似结构域，含不同数目亮氨酸重复，这类重复决定不同抗性基因对不同生理小种的识别［15］。Parniske等进一步研究发现Cf-4、Cf-4A和Cf-9属一个多基因家族Hcr9s［58］，Haanstra等研究认为Cf-2和Cf-5则属于另外一个多基因家族Hcr2s［45］，但以上几个番茄抗叶霉病基因均属于LRR-TM抗病基因［59］，其产物均锚定于细胞膜上的糖蛋白受体，N-端存在一个胞外富含亮氨酸重复序列，而在C末端具有较强保守性，揭示N末端与识别反应的特异性有关，而C末端与共同信号传递途径有关［60］。据此推测番茄Cf类蛋白可能的功能为TM将受体蛋白锚定在膜上，由LRR激发子后将信号传导到细胞内其他信号传导蛋白上，决定寄主与病菌特异性识别。

具有Avr识别功能的Cf基因和许多非功能基因串联在一起，形成复合基因座Cf-4/9和Cf-2/5中，这些基因座中的成员被称为Hcr9（Homologues of Cf resistance gene Cf-9）和Hcr2（Homologues of Cf resistance gene Cf-2）基因，分别位于番茄1号染色体短臂和6号染色体上。1号染色体短臂主要包括Northern lights、Milky Way、Southern Cross等，分布在这些位点中的序列和番茄叶霉病抗病基因Cf在结构组成上较为相似，因此统称为Hcr9。这类功能基因和非功能基因甚至假基因串联排列在一起，可能是由于序列重复、易位、基因间或者基因内部重组、转化所致。

3.2.3抗病基因结构

番茄叶霉菌抗病基因编码的成熟产物由7个结构域组成，从N端到C端分别为：①一个假设的使成熟产物分泌到胞外的信号肽；②富含半胱氨酸功能不明的结构域；③胞外LRR结构域；④无明显特征的结构域；⑤富含酸性氨基酸的结构域；⑥假设的跨膜结构域；⑦富含碱性氨基酸的结构域。在这几部分结构中，含多个LRR重复单元是最大结构域，占据整个Cf蛋白大部分。多数Hcr9蛋白含27个LRR重复，而Hcr2中LRR数目变动较大。分析表明LRR单元重复数目不同，决定抗病基因和无毒基因相互识别的特异性［36］。

4　番茄抗叶霉病免疫系统

4.1植物与病原菌互作模式研究

植物在长期进化过程中，受周围环境及各种病原微生物影响，逐渐形成一套完整的自身免疫系统。目前，植物免疫系统机理主要划分为两个层次［61］：第一层次通过植物细胞表面的模式识别受体（Pattern recognition receptors，PRRs）识别病原微生物保守成分（Pathogen associated molecular pat⁃terns，PAMPs）而激活的免疫反应，引发病原相关分子模式触发的免疫（PAMP-Triggeren-Immunity，PTI）；第二层次利用细胞内抗病基因（Resistance，R）产物蛋白识别病原微生物分泌的各种效应子（Ef⁃fector），激活下游防卫反应相关基因表达，产生效应子触发的植物免疫（Effector triggered immunity，ETI）。虽然植物PTI和ETI激发的下游防卫反应类似，但ETI更加剧烈，诱导迅速，且引起局部侵染部位的过敏性反应（Hypersensitive response，HR）。通常PTI主要产生于植物和非致病菌间互作，而ETI主要是植物对致病菌响应。但二者划分无明显界限，主要取决于参与互作识别的激发子类型。

从植物与病原物共生进化角度看，植物免疫系统对病原物识别及应答可用“Z”型模型阐述［61］（见图1）。在植物与病原微生物互作第一阶段，植物PRR识别病原微生物的PAMP或者MAMP，诱发PTI，组织病原微生物定植；第二阶段，病原微生物成功避开PTI，将自身效应分子分泌到植物细胞中，而植物细胞无法识别效应因子蛋白，引起效应子触发感病反应（Effector triggered susceptiblili⁃ty，ETS）；第三阶段，植物逐渐进化产生能直接或者间接识别病原微生物特定效应子的NB-LRR蛋白，诱发ETI；最后阶段，病原微生物通过抑制或者改变能被植物识别的效应子，以及产生新的不能被植物NB-LRR识别的效应子，避免植物免疫反应，成功侵染植物，导致EST［62-63］。同时，植物免疫系统也随微生物改变不断进化。新的R基因又能重新识别病原微生物中新的效应子，再次诱发ETI。

图1　植物与病原体之间互作模式Fig.1Model of the interaction between plants and pathogen

4.2番茄-叶霉菌互作模式研究

在与番茄叶霉菌长期协同进化过程中，番茄形成一套完整的防御体系抵御病原菌侵染。之前大部分研究认为番茄叶霉病不存在PTI反应模式，但随研究深入，Avr4已被证明具有几丁质结合活性，与叶霉菌细胞壁的几丁质相结合，避免被植物几丁质酶降解。叶霉菌中自然存在点突变形式Avr4，一方面可避免被Cf-4识别，另一方面仍然具有几丁质结合活性，因此说明Avr4的几丁质活性参与PTI过程［34］。

而ETI反应，番茄与叶霉菌互作符合典型的基因对基因假说（Gene for gene hypothesis），能诱发典型ETI。当番茄Cf基因和对应的叶霉病菌Avr基因产物识别后，通过各种植物信号传导途径，活化下游抗病相关基因表达，表现抗病性。相反番茄Cf基因没有和对应的叶霉菌Avr基因产物识别，则表现为感病［64］。

5　番茄抗病信号途径及下游响应反应

番茄与叶霉菌互作是连续过程，从叶霉病病原菌接触番茄开始，到番茄产生明显抗病或感病反应而结束。这个过程包含番茄和叶霉菌相互识别信号的传递，而每次传递均可产生相应生理生化反应。如信号传导基因MAP激酶WIPK和SIPK、丝苏氨酸蛋白激酶LeACK1等参与，活性氧产生，防卫基因表达和过敏性坏死反应产生等。

番茄和叶霉菌互作可分三个阶段：早期蛋白激酶激活、活性氧大量积累、一系列MAP激酶的激活、K+离子通道和钙调依赖蛋白激酶激活等［65-67］；中期保护酶活性改变和谷胱甘肽积累；后期水杨酸累积，细胞出现程序性死亡，病症随之显现［68］。

6　展望

近年来，番茄-叶霉菌互作机制研究发展迅速，包括番茄全基因组测序完成，抗病基因和无毒基因互作发现等。番茄-叶霉菌互作已成为研究植物和病原菌互作的模式系统，但仍有许多问题有待探讨。①番茄叶霉菌生理小种分化迅速，培育抗病品种是控制病害蔓延的有效途径。但抗病品种易失去抗性。②生理小种分化快，鉴定难度大，因此结合分子标记和田间鉴定有效可行。③一系列重要番茄基因组测序完成和差异表达分析技术及RNA干扰技术应用，可为抗病基因克隆提供新途径。

［1］Zhao T，Liu G，Li S，et al.Differentially expressed gene tran⁃scripts related to the Cf-19-mediated resistance response to Cladosporium fulvum，infection in tomato［J］.Physiological Molec⁃ular Plant Pathology，2015，89：8-15.

［2］周勇.番茄叶霉病的发生规律与防治现状［J］.北京农业，2012 （33）：62-65.

［3］王晓艳.番茄叶霉病的抗性遗传研究［D］.杭州：浙江大学，2008：1-17.

［4］Jones J B，Jones J P，Stall R E，et al.Compendium of tomato dis⁃eases［J］.Compendium of Tomato Diseases，1991，84（1）：133-135.

［5］李明桃.番茄叶霉病的发生规律及防治技术［J］.南方农业，2014，8（7）：14-16.

［6］孙慧杰.番茄斑枯病与叶霉病的发生与防治［J］.青海农林科技，2014（2）：69-70.

［7］Pierre J G M，Hofman A E，Velthuis G C M，et al.Specificity of active defence responses in plant-fungus interactions：Tomato-Cladosporium fulvum a case study.［J］.Plant Physiology&Bio⁃chemistry，1987，25：345-351.

［8］Bond T E T.Infection experiments with Cladosporium fulvum，cooke and related species［J］.Annals of Applied Biology，1938，25 （2）：277-307.

［9］Pierre J.G.M.De Wit.A light and scanning electron-microscop⁃ic study of infection of tomato plants by virulent and avirulent rac⁃es of Cladosporium fulvum［J］.European Journal of Plant Patholo⁃gy，1977，83（3）：109-122.

［10］Lazarovits G，Higgins V J.Histological comparison of Cladospori⁃um fulvum race 1 on immune，resistant，and susceptible tomato varieties［J］.Canadian Journal of Botany，1976，54（54）：224-234.

［11］Lazarovits G，Higgins V J.Ultrastructure of susceptible，resistant，and immune reactions of tomato to races of Cladosporium fulvum ［J］.Canadian Journal of Botany，2011，54（4）：235-249.

［12］Rivas S，Thomas C M.Molecular interactions between tomato and the leaf mold pathogen Cladosporium fulvum［J］.Annual Review of Phytopathology，2005，43（1）：395-436.

［13］Wit P J G M D，Kodde E.Induction of polyacetylenic phytoalex⁃ins in Lycopersicon esculentum，after inoculation with Cladospori⁃um fulvum，（syn.Fulvia fulva）［J］.Physiologial Plant Pathology，1981，18（2）：143-148.

［14］Wit P J G M D，Flach W.Differential accumulation of phytoalex⁃ins in tomato leaves but not in fruits after inoculation with viru⁃lent and avirulent races of Cladosporium fulvum［J］.Molecular Pain，1979，15（1）：1-13.

［15］Joosten M，De W P.The tomato Cladosporium fulvum interaction：A versatile experimental system to study plant-pathogen interac⁃tions［J］.Annual Review of Phytopathology，1999，37（4）：335-367.

［16］Honée G.Engineered resistance against fungal plant pathogens ［J］.European Journal of Plant Pathology，1999，105（4）：319-326.

［17］王钧.植物抗病研究的进展［J］.植物生理学报，1995（4）：312-317.

［18］蔡新忠，郑重.水杨酸在植物抗病反应中的作用［J］.植物生理学报，1998（4）：297-304.

［19］蔡新忠，郑重，徐幼平.叶霉菌非亲和小种对番茄系统抗性的诱导及植株内水杨酸动态［J］.植物病理学报，1999（3）：261-264.

［20］蔡新忠，徐幼平，郑重.植物病原物无毒基因及其功能［J］.生物工程学报，2002，18（1）：5-9.

［21］王长春，蔡新忠，徐幼平.番茄与叶霉菌互作的分子机理［J］.植物病理学报，2006（5）：385-391.

［22］Mesarich C H，Griffiths S A，Van d B A，et al.Transcriptome se⁃quencing uncovers the Avr5 avirulence gene of the tomato leaf mold pathogen Cladosporium fulvum.［J］.Molecular Plant-mi⁃crobe Interactions：MPMI，2014，27（8）：846-857.

［23］叶青静，杨悦俭，王荣青，等.番茄抗叶霉病基因及分子育种的研究进展［J］.分子植物育种，2004，2（3）：313-320.

［24］芦丽亚，杨宁，赵凌侠.番茄叶霉菌及番茄抗性基因分子生物学研究进展［J］.园艺学报，2009，36（6）：911-922.

［25］Lauge R，Joosten M H A J，Ackerveken G F J M，et al.The in planta-produced extracellular proteins ECP1 and ECP2 of Clado⁃sporium fulvum are virulence factors［J］.Molecular Plant-Microbe Interactions，1997，10（6）：725-734.

［26］Yadeta K A，Baarlen P V.The Cladosporium fulvum virulence protein Avr2 inhibits host proteases required for basal defense. ［J］.Plant Cell，2008，20（7）：1948-1963.

［27］Yuan Y，Haanstra J，Lindhout P，et al.The Cladosporium fulvum resistance gene Cf-ECP3 is part of the orion cluster on the short arm of tomato chromosome 1［J］.Molecular Breeding，2002，10（1）：45-50.

［28］Soumpourou E，Iakovidis M，Chartrain L，et al.The Solanum pimpinellifolium Cf-ECP1 and Cf-ECP4 genes for resistance toCladosporium fulvum are located at the Milky Way locus on the short arm of chromosome 1［J］.Theoretical&Applied Genetics，2007，115（8）：1127-36.

［29］Haanstra J P W，Meijer-Dekens F，Laugé R，et al.Mapping strate⁃gy for resistance genes against Cladosporium fulvum，on the short arm of Chromosome 1 of tomato：Cf-ECP5，near the Hcr9，Milky Way cluster［J］.Theoretical&Applied Genetics，2000，101（4）：661-668.

［30］Zhu J W，Xu Y P，Zhang Z X，et al.Transcript profiling for Avr4/ Cf-4-and Avr9/Cf-9-dependent defence gene expression［J］. European Journal of Plant Pathology，2008，122（2）：307-314.

［31］Takken F L W，Luderer R，Gabrils S H E J，et al.A functional cloning strategy，based on a binary PVX-expression vector，to iso⁃late HR-inducing cDNAs of plant pathogens［J］.Plant Journal for Cell&Molecular Biology，2000，24（2）：275-83.

［32］Hw V D H，Ha V D H，Vossen P，et al.Disulfide bond structure of the AVR9 elicitor of the fungal tomato pathogen Cladosporium ful⁃vum：Evidence for a cystine knot.［J］.Biochemistry，2001，40（12）：3458-3466.

［33］Kooman-Gersmann M，Vogelsang R，Hoogendijk E C，et al.As⁃signment of amino acid residues of the AVR9 peptide of Cladospo⁃rium fulvum that determine elicitor activity.［J］.Molecular plantmicrobe interactions：MPMI，1997，10（7）：821-829.

［34］Joosten M H，Vogelsang R，Cozijnsen T J，et al.The biotrophic fungus Cladosporium fulvum circumvents Cf-4-mediated resis⁃tance by producing unstable AVR4 elicitors.［J］.Plant Cell，1997，9（3）：367-379.

［35］Guido F.J.M.Van den Ackerveken，Kan J A L V，Wit P J G M D. Molecular analysis of the avirulence gene avr9 of the fungal toma⁃to pathogen Cladosporium fulvum fully supports the gene-forgene hypothesis［J］.Plant Journal for Cell&Molecular Biology，1994，86（5）：630-639.

［36］洪薇.番茄抗叶霉病分子机理及抗病相关基因分离技术体系的建立［D］.杭州：浙江大学，2007：5-21.

［37］刘庆.番茄Cf-4/Avr4互作系统中信号传导基因的克隆与功能分析［D］.北京：中国农业科学院，2005：1-17.

［38］徐秋芳.番茄Cf-4和Cf-9基因介导的过敏性反应调控基因的筛选和鉴定［D］.杭州：浙江大学，2009：3-6.

［39］Kanwar J S，Harney P M，Kerr E A.Allelic relationships of genes for resistance to tomato leaf mold，Cladosporium fulvum Cke.［J］. Hortscience，1980，15（3）：418-418.

［40］Haanstra J P W，Laugé R，Meijer-Dekens F，et al.The Cf-ECP2 gene is linked to，but not part of，the Cf-4/Cf-9 cluster on the short arm of chromosome 1 in tomato.［J］.Molecular&General Genetics Mgg，1999，262（4-5）：839-845.

［41］赵凌侠，李景富，许向阳.类番茄茄（Solanum lycopersicoides）的研究进展［J］.园艺学报，2000，27（S1）：492-496.

［42］Elliott K J，Butler W O，Dickinson C D，et al.Isolation and charac⁃terization of fruit vacuolar invertase genes from two tomato spe⁃cies and temporal differences in mRNA levels during fruit ripen⁃ing.［J］.Plant Molecular Biology，1993，21（3）：515-524.

［43］Lindhout P，Korta W，Cislik M，et al.Further identification of rac⁃es of Cladosporium fulvum（Fulvia fulva）on tomato originating from the Netherlands France and Poland［J］.Netherlands Journal of Plant Pathology，1989，95（3）：143-148.

［44］Gerlagh M，Lindhout W H，Vos I.Allelic test proves genes Cf 4，and Cf 8，for resistance to Cladosporium fulvum（Fulvia fulva）on tomato to be undistinguishable［J］.Netherlands Journal of Plant Pathology，1989，95（6）：357-359.

［45］Haanstra J.Characterization of resistance genes to Cladosporium fulvum on the short arm of chromosome 1 of tomato［D］.Neder⁃land：Wageningen Universiteit，2000：1-21.

［46］Jones D A，Thomas C M，Hammond-Kosack K E，et al.Isolation of the tomato Cf-9 gene for resistance to Cladosporium fulvum by transposon tagging.［J］.Science，1994，266（5186）：789-793.

［47］Jones D A.Two complex resistance loci revealed in tomato by classical and RFLP mapping of the Cf-2，Cf-4，Cf-5，and Cf-9 genes for resistance to Cladosporium fulvum［J］.Molecular Plant-Microbe Interactions，1993，6（3）：348-357.

［48］Balint-Kurti P J，Dixon M S，Jones D A，et al.RFLP linkage anal⁃ysis of the Cf-4 and Cf-9 genes for resistance to Cladosporium ful⁃vum，in tomato［J］.Theoretical&Applied Genetics，1994，88（6-7）：691-700.

［49］Langford A N.Autogenous necrosis in tomatoes immune from Cladosporium fulvum Cooke.［J］.Canadian Journal of Research，1948，26（1）：35-64.

［50］Grushetskaya Z E，Lemesh V A，Kilchevskij A V.Creation of mo⁃lecular markers of resistance genes to tomato cladosporium dis⁃ease［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of Belar⁃us，2007（3）：23-27.

［51］Wang A，Meng F，Xu X，et al.Development of molecular markers linked to Cladosporium fulvum resistant gene Cf-6 in tomato by RAPD and SSR methods［J］.Hortscience A Publication of the American Society for Horticultural Science，2007，42（1）：11-15.

［52］许向阳.番茄叶霉病抗病基因Cf-11、Cf-19的分子标记研究［D］.哈尔滨：东北农业大学，2007.

［53］李文枫.番茄抗叶霉病基因Cf-11的AFLP分子标记及种质资源筛选［D］.哈尔滨：东北农业大学，2008.

［54］赵婷婷，宋宁宁，姜景彬，等.番茄抗叶霉病基因Cf12的分子标记筛选及种质资源鉴定［J］.园艺学报，2012，39（5）：985-991.

［55］徐艳辉.番茄抗叶霉病基因Cf-19的AFLP分子标记及种质资源筛选［D］.哈尔滨：东北农业大学，2007.

［56］Zhao T，Jiang J，Guan L，et al.Mapping and candidate gene screening of tomato Cladosporium fulvum-resistant gene Cf-19，based on high-throughput sequencing technology［J］.BMC Plant Biology，2016，16（1）：1-10.

［57］李宁，许向阳，姜景彬，等.番茄抗叶霉病基因Cf-10和Cf-16的遗传分析及SSR标记［J］.东北农业大学学报，2012，43（1）：88-92.

［58］Parniske M，Hammond-Kosack K E，Golstein C，et al.Novel dis⁃ease resistance specificities result from sequence exchange be⁃tween tandemly repeated genes at the Cf-4/9 locus of tomato［J］. Cell，1997，91（6）：821-32.

［59］张祥喜，罗林广.植物抗病基因研究进展［J］.分子植物育种，2003，1（4）：531-537.

［60］Heldin C H.Dimerization of cell surface receptors in signal trans⁃duction［J］.Cell，1995，80（2）：213-223.

［61］Jones J D G，Dangl J L.The plant immune system.［J］.Nature，2006，444（7117）：323-329.

［62］陈英，谭碧玥，黄敏仁.植物天然免疫系统研究进展［J］.南京林业大学学报：自然科学版，2012，36（1）：129-136.

［63］汪巧.植物抗病机理研究进展综述［J］.安徽农学通报，2015（8）：24-30.

［64］李文.Cf介导的ETI和针对稻白叶枯病菌的非寄主抗性的分子调控机理［D］.杭州：浙江大学，2015.

［65］Romeis T，Piedras P，Zhang S，et al.Rapid Avr9-and Cf-9-de⁃pendent activation of MAP kinases in tobacco cell cultures and leaves：Convergence of resistance gene，elicitor，wound，and salic⁃ylate responses［J］.Plant Cell，1999，11（2）：273-87.

［66］Romeis T，Ludwig A A，Martin R，et al.Calcium-dependent pro⁃tein kinases play an essential role in a plant defence response［J］. Embo Journal，2001，20（20）：5556-5567.

［67］Peart J R，Lu R，Sadanandom A，et al.Ubiquitin ligase-associated protein SGT1 is required for host and nonhost disease resistance in plants［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2002，99（16）：10865-10869.

［68］Bart J，Thomma H，Peter Van Esse，et al.Cladosporium fulvum，（syn.Passalora fulva），a highly specialized plant pathogen as a model for functional studies on plant pathogenic Mycosphaerella⁃ceae［J］.Molecular Plant Pathology，2005，6（4）：379-393.

Progress advances on the mechanism of interaction between tomato andCladosporium fulvum

LIU Guan1，ZHAO Tingting1，LI Ning2，JIANG Jingbin1，LI Jingfu1，XU Xiangyang1
（1.School of Horticulture and Landscape Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；2.Cash Crop Research Institute，Hubei Acdemy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China）

The interaction between plant and pathogens is a hot spot in the field of plant pathology in recent years，and the corresponding results establish the theoretic foundation for the plant resistance mechanism and resistance breeding.The specific interaction between tomato and fungus，Cladosporium fulvumhad become the model system for studying the plant-pathogen interaction mechanisms.This paper reviewed the advances on the symptoms of the tomato leaf mold，interaction mechanism between tomato andCladosporium fulvumincluding the mechanisms of the tomato infection，the immune system，and the interaction between resistance gene in tomato and avirulence gene inCladosporium fulvum，and to further research problems were discussed and prospected.

tomato；Cladosporium fulvum；mechanism of interaction

S641.2

A

1005-9369（2016）09-0091-09

2016-05-14

现代农业产业技术体系专项基金项目（CARS-25-A-15）；国家自然科学基金项目（31272171）；黑龙江省杰出青年基金项目（JC201204）；黑龙江省科技攻关项目（GA15B103-1）

刘冠（1989-），女，博士研究生，研究方向为番茄遗传育种。E-mail：liuguan.1989@163.com

许向阳，研究员，博士生导师，研究方向为番茄遗传育种。E-mail：xxy709@126.com