APP下载

番茄黄化曲叶病毒病抗病育种研究进展

2022-11-24朱华张子君王涛王晓峰张逸鸣邹庆道

园艺与种苗 2022年4期
关键词:黄化抗病抗性

朱华,张子君,王涛,王晓峰,张逸鸣,邹庆道

(辽宁省农业科学院,辽宁沈阳 110161)

番茄黄化曲叶病毒病(TYLCVD)是近年来在辽宁省发生比较严重的新病害,沈阳、朝阳、辽阳等番茄主要种植区均有发生。该病由烟粉虱传播,植株发病后生长迟缓,顶部叶片黄化,坐果率明显降低,给辽宁省番茄产业的发展,带来了极大的困扰。目前,番茄黄化曲叶病毒病的防控及抗病育种,已成为番茄研究的热点和难点,受到国内科研单位及种苗公司的普遍重视。

1 病害发生及分布

番茄黄化曲叶病毒病是一种全球性分布的病害。该病最早在以色列被发现,后来在热带、亚热带地区迅速传播蔓延,造成严重的危害。目前,美国、日本、澳大利亚、墨西哥、印度等39个国家均报道有该病的发生,严重影响番茄产业的发展。

我国最早在广西南宁发现该病的发生[1],此后不断传播蔓延。目前,河北、河南、山东、广东、云南、辽宁等全国番茄主栽区均有该病的发生,并造成较大的产量损失。该病害分布广泛,发病重,已成为番茄生产上的主要病害。无论是北方保护地栽培,还是南方露地栽培,该病害均有发生,给番茄生产造成极大的困扰和损失[2]。

2 病原及发病症状

番茄黄化曲叶病毒病是由菜豆金色花叶病毒属的番茄花叶病毒引起,该病毒属于双生病毒,具有单链环状DNA 结构。因此,该病毒极易变异,重组率极高,一旦暴发,较难防治[3]。

番茄黄化曲叶病毒不能直接侵染植株引起发病,需要中间介体。传染番茄黄化曲叶病毒病的中间介体主要是烟粉虱。烟粉虱利用刺吸式口器,自有毒植株取食后,再到健康植株取食,将病毒传播到健康植株上。目前,我国烟粉虱至少存在6 种生物型,其中B 型烟粉虱为优势种群。番茄黄化曲叶病毒自苗期就可以侵染植株,引起发病,发病时期可以贯穿植株整个生长期。植株发病期主要表现为生长迟缓或停滞,植株矮化,叶片变黄,叶子变小,不伸展,呈簇状。叶表有褶皱,叶背呈紫色。结果率明显下降,果个小,果实发育慢,成熟期不能正常转色或转色不均匀,使番茄的产量和品质受到极大的影响。

3 人工接种鉴定技术

番茄黄化曲叶病毒病的人工接种鉴定技术比较复杂,既要培养病毒毒源,又要培养烟粉虱。常用的接种方法有网罩接种法和自然接种法等。

3.1 网罩接种法

将烟粉虱成虫放在感染番茄黄化曲叶病毒病的植株上,取食48 h,然后再将获毒成虫放到3~4 片叶的健康植株上,植株外罩防虫网,每植株约有20 头获毒成虫。接种4 d 后,用杀虫剂杀死成虫,将接种植株移入防虫温室内,观察发病情况并进行发病程度调查。网罩接种法的优点是比较精确,排除了因烟粉虱对不同类型番茄取食喜好的差异,而造成的试验结果的偏差[4]。

3.2 自然接种法

在发病区,利用田间自然生长的带毒烟粉虱进行接种,是在一种自然的没有人为干预的条件下,检测试验材料的抗病性。该方法操作简单,不需要专门培养毒源和烟粉虱成虫,结果也具有很好的参考性。但由于温室内虫量无法统计,接种压力不明确,因此接种结果与网罩法相比,精确性略显不足。另外,由于发病温室内不同年份的虫口密度有差异,因此同一份材料不同年份的接种结果可能也有所不同。接种后发病程度的调查一般采用病情指数调查法。按病情指数(DI)将发病程度分成5个级别:高抗(HR)0<DI≤15;抗病(R):15<DI≤35;中抗(M):35<DI≤55;感病(S):55<DI≤75;高感(HS):DI>75。

4 抗性遗传

番茄黄化曲叶病毒病的抗性遗传比较复杂,利用不同的抗源材料,得出的研究结果也不完全相同。有研究者利用抗源Lycopersiconpimpinellifolium LA 121 与普通番茄杂交后代为试材,结果表明抗性是由不完全显性的单基因控制。另有研究者利用醋栗番茄为试材,结果显示抗性由显性单基因控制[5]。Vidavsky 等曾以不同抗性水平的秘鲁番茄、醋栗番茄及智利番茄进行抗性遗传研究,结果发现3 种材料存在不同的抗性基因。秘鲁番茄的抗性有3对无显性效应的基因控制,醋栗番茄有1 对耐病的主效基因控制,智利番茄有2 对耐病的基因控制[6]。对不同抗性材料的基因进行组合,基因的互作效应明显不同。有的表现正协同效应,有的表现负协同效应或无效应。醋栗番茄和智利番茄不完全显性基因的加性效应表现最强。

5 抗病基因

目前,已知的番茄黄化曲叶病毒病抗病基因有7个,分别是 Ty-1、Ty-2、Ty-3、Ty-3a、Ty-4、Ty-5、Ty-6,且多数基因都开发了与之相连锁的分子标记,可用于抗病基因的检测与鉴定。①Ty-1 抗病基因来自智利番茄LA1969,与Ty-3 是一对等位基因,Ty-1 基因被定位在6 号染色体上,属不完全显性单基因。Ty-1 和抗根结线虫基因Mi-1 存在一定的连锁关系,检测Mi-1 基因的CAPS 标记REX-1 也可用于检测Ty-1。大多数耐TYLCV 的栽培品种中含有Ty-1 基因。②Ty-2 抗病基因来自多毛番茄S. habrochaitesB6013,定位于11 号染色体上,属完全显性遗传。分子标记T0302能够有效检测Ty-2 抗病基因。③Ty-3 抗病基因主要来源于智利番茄,被定位于6 号染色体上,属不完全显性单基因。共显性的SCAR 标记P6-25 可用于鉴定等位基因Ty-3、Ty-3a。④Ty-4 来源于智利番茄,初步标记在番茄3 号染色体上。⑤Ty-5 基因源于秘鲁番茄的TY172 抗病品系,于2009年被标记在番茄4 号染色体上,具有一定的抗性,但对抗病基因Ty-5 遗传规律尚未有明确的研究结果[7]。目前,被广泛用于育种的抗病基因有 Ty-1、Ty-2、Ty-3、Ty-3a,不同抗病基因的累加可能表现更好的抗病效果。

6 抗病机制

关于番茄黄化曲叶病毒病的抗病机制研究较少,有研究认为,野生番茄叶片的腺毛密度、分泌物均与抗病性有关,番茄黄化曲叶病毒病是通过烟粉虱传毒的,如果番茄腺毛密度大、分泌物气味浓,可趋避烟粉虱,免受其危害,从而达到抗病的目的。植株的抗性也与自身的防御反应相关。病毒侵染后,抗病植株体内的活性氧、抗氧化物质、病程相关蛋白等抗性物质的含量,要远远高于感病植株。说明病毒的侵染诱发了抗病植株的防御系统,使其免受病毒危害。也有研究发现,多毛番茄EELM-889 被病毒侵染后,虽然体内积累了大量的病毒,但抗性材料却并不表现症状[8]。

7 抗病品种

自番茄黄化曲叶病毒病在中国普遍发生,成为主要病害后,番茄黄化曲叶病毒病的抗病育种工作就成为研究的重点和热点,经育种工作者多年不断努力,选育了很多抗性表现好、综合性状优良的新品种。

国内的科研院所、大学选育了一批抗黄花曲叶病毒病的新品种。辽宁省农科院蔬菜所选育的辽粉185 和园艺504 均属抗番茄黄化曲叶病毒病新品种。辽粉185 属于口感型新品种,有绿肩,抗番茄黄化曲叶病毒病等8 种病害,硬度明显优于传统的口感型新品种,货架期更长。园艺504 属于硬粉类型的番茄新品种,无果肩,果实均匀度好,优果率高,适合晚秋及早春茬栽培。浙江农科院选育的浙粉712、奥美拉1618,上海农科院选育的申红2 号、申粉16 等,华中农业大学选育的汉诺威5 号、华番14 等,都属于抗番茄黄化曲叶病毒病新品种。国内沈阳谷雨种业有限公司出产的天妃系列、卓粉系列番茄品种,上海菲图种业公司的瑞星5 号、瑞星大宝、金盾等新品种均有一定的推广面积。国外圣尼斯公司选育的欧贝、欧冠,海泽拉公司选育的安纳西、瑞拉等抗黄花曲叶病毒病新品种,都有很好的抗病表现。

8 育种现状

番茄黄化曲叶病毒病是近年来我国发生严重的新病害,该病害具有传播速度快、危害严重、损失大的特点,严重威胁中国番茄产业的发展。番茄黄化曲叶病抗病育种及综合防控措施已成为番茄研究的前沿和热点。

应用抗病品种是防治番茄黄化曲叶病毒病最经济有效的措施。由于该病害由烟粉虱传播,因此常规的人工接种很难快速准确地进行抗病材料的鉴定,存在操作繁琐、鉴定结果可靠性不够等问题。因此,育种过程中抗性材料的筛选常采用分子标记辅助选择结合田间自然鉴定的方法,既提高了效率,又保证了鉴定结果的可靠准确[9]。

目前报道的番茄黄化曲叶病的抗病基因有Ty-1、Ty-2、Ty-3、Ty-3a 等,国内已选育了多个含有上述抗病基因的品种并得到了大面积的推广和应用,对番茄黄化曲叶病毒病的防控起到了至关重要的作用。在新品种应用过程中也发现一些问题,如含有单一抗病基因的品种连年种植或者虫源压力过大的情况下,易丧失抗病性或者抗病能力减弱。因此选育含有多个抗病基因、具有复合抗病性特点的优良品种,是未来新品种选育的方向。

9 研究展望

黄化曲叶病毒病是近年来在全国番茄主栽区普遍发生的新病害,该病害一旦发生,传播速度快,蔓延范围广,且仅靠化学农药防治难以达到理想的效果。选育应用抗病品种是防治黄化曲叶病毒病的经济有效措施,但仅靠常规育种技术很难对抗性材料进行选择和鉴定,需结合分子标记育种技术。目前,一些主效的抗病基因大多进行了基因定位,可利用分子标记进行抗病基因的选择和鉴定。另外,品种含有单一的抗病基因容易丧失抗性,多个抗病基因的累加可能会有更好的抗性效果。虽然应用抗病品种是防治黄化曲叶病毒病最经济有效的措施,但也要注意烟粉虱等介体种群数量的控制,尤其是在一些病害发生较重的老棚区,烟粉虱种群密度大,病害发生重,仅仅依靠品种自身的抗性很难达到理想的防控效果,最好以抗病品种为主,同时辅助农药防治、生态防治等方法,多种方法共同使用,达到较好防效。

猜你喜欢

黄化抗病抗性
不忘初心,回归经典!养虾至暗时刻,海茂坚定高抗苗,携抗性更强“普利茂”回来了
我国小麦基因组编辑抗病育种取得突破
Pib、Pi9、Pi2、Pi54和Pish在粳稻品种(系)中的分布及对穗颈瘟的抗性
植物细胞内存在“自杀神器”
亚洲玉米螟Bt抗性种群的遗传多样性分析
八仙花黄化对CO2响应参数的影响
葫芦岛市银杏黄化原因及治理措施
喷施铁和有机酸防治菠萝叶片黄化及其对产量的影响研究
册亨县杂交水稻引种试验
2007年上海生物高考卷部分遗传题解密