欢迎访问《热带作物学报》，
热带作物学报

热带作物学报 >

2021 , Vol. 42 >Issue 6: 1685 - 1693

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.025

植物保护与生物安全

5个抗病基因功能标记在234份番茄材料中的检测

  • 陈莉菁 1, 2 ,
  • 刘子记 3 ,
  • 谢尚潜 2 ,
  • 凌鹏 2 ,
  • 朱婕 , 1, 2, *
展开
  • 1. 海南大学园艺学院,海南海口 570228
  • 2. 海南大学热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室,海南海口570228
  • 3. 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南海口 571101
* 朱 婕,E-mail： 。

陈莉菁（1993—）,女,硕士研究生,研究方向：园艺作物遗传育种。

Copy editor: 黄东杰

收稿日期: 2020-06-02

  修回日期: 2020-08-15

  网络出版日期: 2021-07-19

基金资助

海南省科技计划项目(ZDYF2018035)

农业农村部财政专项项目(NFZX2018)

收起

Detection of Five Disease Resistance Genes in 234 Tomato Materials with Functional Markers

  • CHEN Lijing 1, 2 ,
  • LIU Ziji 3 ,
  • XIE Shangqian 2 ,
  • LING Peng 2 ,
  • ZHU Jie , 1, 2, *
Expand
  • 1. College of Horticulture, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China
  • 2. Key Laboratory of Genetics and Germplasm Innovation of Tropical Special Forest Trees and Ornamental Plants (Hainan University), Ministry of Education, Haikou, Hainan 570228, China
  • 3. Tropical Crops Genetic Resources Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China
* ZHU Jie,E-mail： 。

Received date: 2020-06-02

  Revised date: 2020-08-15

  Online published: 2021-07-19

Fold

摘要

番茄是世界上最重要的蔬菜作物之一,病害的发生和蔓延使番茄生产受到严重影响,培育多抗番茄品种是防治病害最为经济和有效的方法。本研究利用功能标记对234份番茄材料进行Cf-9、Mi-1、I-2、Ph-3和Tm-2a等5个抗病基因的检测,发现其中含Cf-9的番茄材料为136份,含Mi-1的材料为20份,含I-2的材料为124份,含Ph-3的材料38份,含Tm-2a的材料为24份。234份番茄材料中,不含这5个抗病基因的材料有29份;含1个抗病基因的材料有106份;含2个抗病基因的材料有70份;含3个抗病基因的材料有23份;含4个抗病基因的材料有6份,分别为11CT387-2M、11CHT164-2、11CT150、11CT271、11CT730和11CT774;同时含这5个抗性基因的番茄材料尚未检测到。该研究结果将为进一步开展多个抗病基因的聚合育种提供参考依据。

关键词： 番茄; 功能标记; 抗病基因; 聚合育种

本文引用格式

陈莉菁 , 刘子记 , 谢尚潜 , 凌鹏 , 朱婕 . 5个抗病基因功能标记在234份番茄材料中的检测[J]. 热带作物学报, 2021 , 42(6) : 1685 -1693 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.025

Abstract

Tomato is one of the most important vegetable crops in the world. Tomato production is seriously affected by the occurrence and spread of diseases. It is the most economical and effective way to control diseases by cultivating varieties with multiple resistant genes to different diseases. Functional markers were used to test the appearance of Cf-9, Mi-1, I-2, Ph-3 and Tm-2a genes in 234 tomato materials. Cf-9 was found in 136 materials. Mi-1was found in 20 materials. I-2was found in 124 materials. Ph-3 was found in 38 materials. And Tm-2a was found in 24 materials. Among the 234 tomato materials, 29 did not contain any of these five resistant genes, 106 contained one resistant gene, 70 contained two resistant genes, 23 contained three resistant genes, 6 contained four resistant genes (line 11CT387-2M, 11CHT164-2, 11CT150, 11CT271, 11CT730 and 11CT774). None of the materials had five resistant genes. The results would lay a foundation for resistance genes pyramiding in the future.

Key words： tomato; functional marker; resistance gene; multiple genes pyramiding

番茄（Solanum lycopersicumL.）色彩鲜艳,营养丰富,既可作为蔬菜,又可作为水果食用,且加工潜力较大,是世界上经济效益最高、栽培最广泛的园艺作物之一。番茄是典型的设施栽培作物,极易受到设施的特殊环境、连作障碍及病害的影响。迄今为止已发现的番茄病害达200多种,其中较严重的病害包括40余种,极大影响了番茄的产量和质量[1]。因此,选育抗病性强的番茄品种显得尤为关键。迄今为止,在番茄中定位并克隆了一批抗病基因,包括番茄烟草花叶病毒病、叶霉病、晚疫病、枯萎病和根结线虫病抗性基因等。
番茄叶霉病由半知菌（Cladosporium fulvum）引起。目前发现的叶霉病抗性基因至少有24个（Cf-1至Cf-24）。通过Ac-Ds转座子标签法克隆了Cf-4和Cf-9基因[2-3],后又通过图位克隆法获得了Cf-2和Cf-5基因序列[4-5]。比较分析发现,已克隆的这几个Cf基因均属于LRR-TM类型,不同Cf基因亮氨酸重复数目不同,决定了对叶霉病菌不同生理小种的识别[6]。Cf基因属于多基因家族,已克隆的Cf-4/Cf-9、Cf-2/Cf-5分别集中于番茄1号和6号染色体上,形成2个复合基因座[3,7]。截至目前,Cf-9是利用最为广泛的抗叶霉病基因。
根结线虫对茄科作物的危害尤为严重。番茄中已定位了9个抗根结线虫基因（Mi-1至Mi-9）。Mi-1是目前在番茄中唯一被克隆的抗根结线虫基因。Mi-1位点含有同源基因Mi-1.1和Mi-1.2,其中Mi-1.1并不具有抗性,而Mi-1.2才是真正的根结线虫抗性基因。Mi-1.2基因编码一条含1257个氨基酸的多肽,属于LZ-NBS-LRR类型抗性基因[8]。
番茄枯萎病由番茄尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici）引起,致病生理小种有1号、2号和3号3种[9]。常用的番茄枯萎病抗病基因有I-1、I-2和I-3,其中I-2能兼抗1号和2号小种,具有较大的应用价值。Simons等[10]利用图位克隆法分离I-2基因,发现该基因编码一条含1266个氨基酸的多肽,属于NBS-LRR类型抗性基因。
目前已被鉴定的番茄晚疫病抗性基因包括Ph-1、Ph-2、Ph-3、Ph-4和Ph-5。其中Ph-3是一个部分显性基因,对晚疫病菌的多个生理小种都具有抗性[11]。Ph-3基因已经被转育到优良的栽培种中,并在生产实践中表现出较好的抗性[12]。张春芝[11]利用图位克隆法分离了Ph-3基因,发现该基因编码一条851个氨基酸的多肽,属于CC-NBS-LRR类型抗性基因。
番茄花叶病毒病抗性主要由Tm-1、Tm-2和Tm-2a（Tm-22）等基因位点控制,其中以Tm-2a抗性最为持久[13]。Lanfermeijer等[14]利用转座子标签法解析Tm-2a位点,发现该位点的抗病性由单基因控制,Tm-2a基因编码一条含861个氨基酸的多肽,属于CC-NBS-LRR类型抗性基因。
在抗病品种的培育过程中,利用传统方法育种周期较长,且具有较大的盲目性。利用分子标记技术辅助育种,可以在苗期进行大量的抗病性鉴定,不受时间地域限制,能显著加速育种进程[15]。功能分子标记即基因特异性标记,是基于目标基因本身的核苷酸序列在不同个体间的差异而开发的分子标记。相比于其他类型的分子标记,功能标记最大的优点是与目标基因共分离,故与目标基因的表现型高度一致,是一种非常理想的分子标记类型。
本研究将利用番茄Cf-9、Mi-1、I-2、Ph-3和Tm-2a这5个抗病基因的功能分子标记对234份番茄育种材料进行检测,明确不同材料含有的抗病基因情况。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究检测的234份番茄材料中,1~37号为市售商业品种,38~234号为中国热带农业科学院提供的育种材料（表1）。将番茄材料盆栽于海南大学农科楼温室,用于基因组DNA提取及抗病基因检测。
表1 234份番茄供试材料

Tab. 1 234 tomato materials used

序号No. 品种Cultivar 类型Type 序号No. 品种Cultivar 类型Type 序号No. 品种Cultivar 类型Type
1 金妃草莓 粉色大果 45 11CHT23-1M 黄色小果 89 11CT426 粉色小果
2 耐热168 红色大果 46 11CT37 红色小果 90 11CT427 红色小果
3 盆栽红番茄 红色小果 47 11CT53 黄色小果 91 11CT432 红色大果
4 美国黑樱桃 黑色小果 48 11CT54 粉红大果 92 11CT449 红色小果
5 美国黑美人 黑色大果 49 11CT61 黄色大果 93 11CT472 红色小果
6 北京绿宝石 绿色小果 50 11CHT68 粉色小果 94 11CT473-1 黄色小果
7 黑妃樱桃 黑色小果 51 11CHT73 红色小果 95 11CT478 红色大果
8 农友千禧 红色小果 52 11CHT74 红色小果 96 11CT566 红色大果
9 改良千禧 红色小果 53 11CT74 红色小果 97 11CT609-2M 黄色小果
10 黄贝贝 黄色小果 54 11CT82 黄色小果 98 11CT650 红色小果
11 优冠大粉 粉色大果 55 11CT84 红色小果 99 11CT675 红色大果
12 中国红 红色大果 56 11CHT110 红色小果 100 11CT676 红色大果
13 金桔二号 黄色小果 57 11CHT134 黄色小果 101 11CT677 黄色大果
14 耐寒163 红色大果 58 11CHT143 红色大果 102 11CT725 红色大果
15 改良粉圆 粉色大果 59 11CHT154 粉色大果 103 11CT728 红色大果
16 奶油香蕉 红色大果 60 11CHT164M 红色小果 104 11CT732 粉色大果
17 黑宝石 黑色小果 61 11CHT156 黄色小果 105 11CT734 红色大果
18 紫千禧 紫色小果 62 11CT216 粉色小果 106 11CT742 红色大果
19 美粉无线 粉色大果 63 11CHT219 黄绿大果 107 11CT746 红色大果
20 以色列008 粉色大果 64 11CT226 黄色小果 108 11CT768 红色大果
21 以色列3098 红色大果 65 11CT232 红色大果 109 11CT790 红色大果
22 黑玉一号 紫黑小果 66 11CHT259 红色小果 110 11CT791 黄绿大果
23 以色列17-1 红色大果 67 11CHT275 粉色大果 111 11CHT795-2 黄绿大果
24 粉帝 粉色大果 68 11CHT279 粉色大果 112 11CT809 红色小果
25 黑珍珠 黑色小果 69 11CT295 粉色大果 113 11CT812 红色小果
26 好味道 粉色大果 70 11CT295-1M 粉色大果 114 11CHT18-1M 黄色小果
27 番茄树 红色大果 71 11CHT302 黄色小果 115 11CHT20 红色小果
28 黄圣女 黄色大果 72 11CT302 粉色大果 116 11CHT64 浅黄大果
29 红圣女 红色小果 73 11CT305 红色大果 117 11CHT71 深红小果
30 中蔬四号 红色大果 74 11CT307 红色大果 118 11CHT71-1M 黄色小果
31 紫玉 紫色小果 75 11CT308 红色大果 119 11CHT77-1 深红小果
32 紫玫瑰 紫色小果 76 11CT309 红色大果 120 11CHT79 红色小果
33 樱桃番茄 红色小果 77 11CT334 红色小果 121 11CHT119 黄色小果
34 精品小黄梨 黄色小果 78 11CT351 红色小果 122 11CHT125-1M 黄色大果
35 红珍珠 红色小果 79 11CT353 粉色大果 123 11CHT125-3 黄色大果
36 黄珍珠 黄色小果 80 11CT354 粉色大果 124 11CHT126 黄色小果
37 绿葡萄 绿色小果 81 11CT358-1M 黄色大果 125 CHT128 红色大果
38 16CT-1M 红色大果 82 11CT364 红色小果 126 11CHT131-3 红色大果
39 11CT4 红色小果 83 11CT367 红色大果 127 11CHT131-4M 黄色大果
40 11CT6 红色小果 84 11CT387-2M 黄色小果 128 11CHT142 粉色大果
41 11CT8 红色小果 85 11CT397 红色小果 129 11CHT143 红色大果
42 11CHT18 红色小果 86 11CT400 红色大果 130 11CHT148 红色大果
43 11CT19 红色小果 87 11CT405 红色大果 131 11CHT151 红色大果
44 11CT21 粉色小果 88 11CT419 粉色小果 132 11CHT155 黄色小果
序号No. 品种Cultivar 类型Type 序号No. 品种Cultivar 类型Type 序号No. 品种Cultivar 类型Type
133 11CHT164-2 红色大果 167 11CT73 黄色小果 201 11CT403 红色大果
134 11CHT202 粉色大果 168 11CT75-1 红色小果 202 11CT404 深红大果
135 11CHT214 红色大果 169 11CT76-1M 黄色小果 203 11CT407 红色大果
136 11CHT218 红色大果 170 11CT78 红色小果 204 11CT425 红色大果
137 11CHT232 红色小果 171 11CT80 红色小果 205 11CT453 红色小果
138 11CHT239 红色小果 172 11CT81 红色小果 206 11CT467 黄色小果
139 11CHT245 红色大果 173 11CT83 黄色小果 207 11CT473-2M 黄色小果
140 11CHT252 红色大果 174 11CT110 黄色小果 208 11CT475-1M 黄色小果
141 11CHT280 红色大果 175 11CT146 红色大果 209 11CT475-2M 黄色小果
142 11CHT288 红色小果 176 11CT150 红色小果 210 11CT481 红色大果
143 11CHT308 黄色小果 177 11CT163 红色小果 211 11CT563 黄色小果
144 11CHT309-1 黄色小果 178 11CT179 红色大果 212 11CT565 黄色小果
145 11CHT473-3M 黄色小果 179 11CT214-1M 红色大果 213 11CT567 红色小果
146 11CHT784 红色小果 180 11CT217 粉色大果 214 11CT569 红色小果
147 11CHT951M 黄色小果 181 11CT221 红色大果 215 11CT619 黄色小果
148 11CT7 红色大果 182 11CT233 红色大果 216 11CT680 红色大果
149 11CT12 黄色小果 183 11CT271 红色大果 217 11CT693 红色小果
150 11CT22 红色小果 184 11CT277 红色小果 218 11CT703 红色大果
151 11CT23 粉色小果 185 11CT282 橘黄大果 219 11CT708 粉色小果
152 11CT24-1M 黄色小果 186 11CT284 粉色大果 220 11CT714 红色大果
153 11CT28 红色小果 187 11CT292 粉色大果 221 11CT716 红色小果
154 11CT29 红色小果 188 11CT299 黄色大果 222 11CT722 红色大果
155 11CT30 粉色小果 189 11CT300 红色大果 223 11CT729 粉色大果
156 11CT33 粉色小果 190 11CT306 红色大果 224 11CT730 红色大果
157 11CT34-1M 黄色小果 191 11CT310 红色大果 225 11CT755 红色大果
158 11CT38 红色小果 192 11CT323 深红小果 226 11CT756 红色大果
159 11CT48 红色大果 193 11CT326 黄色小果 227 11CT757-2M 红色大果
160 11CT51 红色小果 194 11CT350 红色小果 228 11CT769 红色大果
161 11CT65 红色大果 195 11CT352 红色大果 229 11CT774 红色大果
162 11CT66 浅黄大果 196 11CT357 红色大果 230 11CT775 红色大果
163 11CT68 粉色大果 197 11CT358-2 黄色小果 231 11CT794 红色大果
164 11CT70 红色大果 198 11CT360 粉色大果 232 11CT797 红色大果
165 11CT71 粉色大果 199 11CT379 红色大果 233 11CT798 红色大果
166 11CT72 粉色大果 200 11CT393 红色大果 234 11CT799 红色大果

1.2 方法

1.2.1 番茄总DNA提取 番茄种子浸种12 h后播种,25 ℃下培育30 d,待长出3~4片子叶,采用CTAB法提取总DNA[16],‒20 ℃保存。
1.2.2 番茄抗性基因功能标记的PCR反应体系利用番茄抗叶霉病基因Cf-9、抗根结线虫基因Mi-1、抗枯萎病基因I-2、抗晚疫病基因Ph-3和抗烟草花叶病毒病基因Tm-2a这5个抗病基因的功能标记开展鉴定工作,标记具体信息见表2。5个番茄抗性基因功能标记采用相同的PCR反应体系和程序。25 μL PCR反应体系为：10×PCR Buffer（含Mg 2+）2.5 μL,2.5 mmol/L dNTPs 0.5 μL,8 μmol/L正反向引物各2 μL,50 ng/μL DNA模板2 μL和 TaqDNA聚合酶1.25 U,ddH2O补足至25 μL。PCR反应程序为：95 ℃预变性5 min;95 ℃变性1 min,合适温度退火1 min,72 ℃延伸80 s,32个循环;72 ℃延伸8 min,4 ℃保存。其中需要用限制性内切酶 TaqⅠ对根结线虫抗性基因Mi-1的PCR产物进行酶切,20 μL酶切体系包括1× TaqⅠ Buffer,5UTaqⅠ内切酶和15 μL PCR反应产物,65 ℃酶切12 h。
表2 番茄抗病基因的功能标记

Tab. 2 Molecular markers of tomato disease resistance genes

基因
Gene 		标记类型
Marker type 		标记性质
Marker property 		引物序列（5°‒3°）
Primer sequence (5°‒3°) 		退火温度
Annealing temperature/℃ 		参考文献
References
Cf-9 SCAR 显性 F: GTTCTTATCCTTTAACACCCA 60 孙亚林[17]
R: TCCCTCCAAATTATTACTTCC
Mi-1 CAPS 共显性 F: TCGGAGCCTTGGTCTGAATT 59 刘超勤等[18]
R: GCCAGAGATGATTCGTGAGA
I-2 INDEL 共显性 F: CAAGGAACTGCGTCTGTCTG 55 于拴仓等[19]
R: ATGAGCAATTTGTGGCCAGT
Ph-3 SCAR 共显性 F: GGAAGAACAGAACATGCATGG 56 胡明瑜[20]
R: TTTCCTTGCCCAACTCCACACATACCAGC
Tm-2a SCAR 显性 F: GCCTCATTCAACTTCCTTCTGG
R: GCCAGTATATAACGGTCTAAAC 		59 孙亚林[17]

2 结果与分析

2.1 叶霉病抗性基因Cf-9检测

Cf-9功能标记为显性标记,含有Cf-9基因的番茄材料可扩增出415 bp的条带,不含Cf-9基因的番茄材料则无扩增产物（图1）。经检测显示,234份番茄材料中,含Cf-9抗性基因的材料有136份,其余98份不含该基因。
图1 叶霉病抗性基因Cf-9检测

M：DL2000 DNA marker;1~23：部分不同番茄材料扩增产物。

Fig. 1 Detection results of leaf mold resistance gene Cf-9

M: DL2000 DNA marker; 1-23: Part of amplification products of different tomato materials.

2.2 根结线虫抗性基因Mi-1检测

Mi-1功能标记为共显性标记,所有番茄材料均能扩增出750 bp特异性条带,经TaqⅠ酶切后,出现3种带型（图2）。第1种带型含有570 bp和180 bp条带,代表纯合的Mi-1抗性位点;第2种带型仅包含750 bp的条带,无法被酶切,代表该材料不含Mi-1抗性基因;第3种带型包括750、570、180 bp 3种条带,代表杂合的Mi-1抗性位点。经检测显示,234份番茄材料中,含Mi-1纯合抗性位点的材料有9份,含杂合抗性位点的材料有11份,不含该抗性基因的材料有214份。
图2 根结线虫抗性基因Mi-1检测

M：DL2000 DNA marker;1~18：部分不同番茄材料扩增产物。

Fig. 2 Detection results of root knot nematode resistance geneMi-1

M: DL2000 DNA marker; 1-18: Part of amplification products of different tomato materials.

2.3 枯萎病抗性基因I-2检测

I-2功能标记为共显性标记,可扩增出3种带型（图3）。第1种带型含有1条590 bp条带,代表纯合的I-2抗性位点;第2种带型含有2条640 bp条带,代表不含I-2抗性基因;第3种带型含有590 bp和640 bp 2个条带,代表杂合的I-2抗性位点。经检测显示,234份番茄材料中,含I-2纯合抗性位点的材料有66份,含杂合抗性位点的材料有58份,不含该抗性基因的材料有110份。
图3 枯萎病抗性基因I-2检测

M：DL2000 DNA marker;1~15：部分不同番茄材料扩增产物。

Fig. 3 Detection results of wilt resistance gene I-2

M: DL2000 DNA marker; 1-15: Part of amplification products of different tomato materials.

2.4 晚疫病抗性基因Ph-3检测

Ph-3功能标记为共显性标记,可扩增出3种带型（图4）。第1种带型只含有1条376 bp条带,代表纯合的Ph-3抗性基因;第2种带型则含有1条682 bp条带,代表不含Ph-3抗性基因;第3种带型含有376和682 bp 2个条带,代表杂合的Ph-3抗性位点。经检测显示,234份番茄材料中,Ph-3纯合抗性位点的材料有7份,含杂合抗性位点的材料有31份,不含该抗性基因的材料有196份。
图4 晚疫病抗性基因Ph-3检测

M：DL700 DNA marker;1~12：部分不同番茄材料扩增产物。

Fig. 4 Detection results of late blight resistance genePh-3

M: DL700 DNA marker; 1-12: Part of amplification products of different tomato materials.

2.5 烟草花叶病毒病抗性基因Tm-2a检测

Tm-2a功能标记为显性标记,可扩增出2种带型（图5）。含Tm-2a抗性基因的材料可扩增出1条472 bp的条带;不含该抗性基因则无扩增产物。经检测显示,234份番茄材料中,含Tm-2a抗性基因的材料有24份,其余210份材料不含该基因。
图5 烟草花叶病毒病抗性基因Tm-2a检测

M：DL2000 DNA marker;1~23：部分不同番茄材料扩增产物。

Fig. 5 Detection results of tobacco Mosaic virus resistance geneTm-2a

M: DL2000 DNA marker; 1-23: Part of amplification products of different tomato materials.

2.6 5个番茄抗性基因功能标记检测结果

本研究检测的234份不同类型番茄材料中,完全不含5个抗性基因的材料有29份,只含1个抗性基因的材料有106份,同时含2个抗性基因的材料有70份,含3个抗性基因的材料有24份,含4个抗性基因的材料有6份,分别为11CT387-2M、11CHT164-2、11CT150、11CT271、11CT730和11CT774;尚未检测到同时含这5个抗性基因的番茄材料（表3）。
表3 234份番茄材料的抗病基因检测

Tab. 3 Detection of disease resistance genes in 234 tomato materials

序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1
1 金妃草莓 + + ‒ ‒ ± 31 紫玉 ‒ + ‒ ‒ ‒ 61 11CHT156 ‒ + ‒ ‒ ‒ 91 11CT432 ‒ + ‒ ‒ ‒
2 耐热168 ‒ + ± ‒ ‒ 32 紫玫瑰 ‒ + ‒ ‒ ‒ 62 11CT216 ‒ + ‒ ‒ ‒ 92 11CT449 ‒ ‒ + + ‒
3 盆栽红番茄 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 33 樱桃番茄 ‒ + + ‒ ‒ 63 11CHT219 + ‒ ‒ ‒ ‒ 93 11CT472 ‒ + + + ‒
4 美国黑樱桃 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 34 精品小黄梨 ‒ + ‒ ‒ ‒ 64 11CT226 ‒ + ‒ + ‒ 94 11CT473-1 ‒ + ‒ + ‒
5 美国黑美人 ‒ + ‒ ‒ ‒ 35 红珍珠 ‒ + + ‒ ‒ 65 11CT232 ‒ ‒ ‒ + ‒ 95 11CT478 ‒ ‒ ± ‒ ‒
6 北京绿宝石 + + ± ‒ ‒ 36 黄珍珠 ‒ + + ‒ ‒ 66 11CHT259 ‒ ‒ + ‒ ‒ 96 11CT566 ‒ + ± ‒ ‒
7 黑妃樱桃 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 37 绿葡萄 + + ‒ ‒ ‒ 67 11CHT275 ‒ + ± ‒ + 97 11CT609-2M ‒ + ‒ ‒ ‒
8 农友千禧 ‒ + ± ‒ ± 38 16CT-1M ‒ ‒ + + ‒ 68 11CHT279 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 98 11CT650 ‒ + + + ‒
9 改良千禧 ‒ + ± ‒ ± 39 11CT4 ‒ ‒ ‒ + ‒ 69 11CT295 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 99 11CT675 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒
10 黄贝贝 + ‒ ± ± ‒ 40 11CT6 ‒ ‒ + + ‒ 70 11CT295-1M ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 100 11CT676 ‒ + ‒ ‒ ‒
11 优冠大粉 + + + ‒ ‒ 41 11CT8 ‒ ‒ + + ‒ 71 11CHT302 ‒ ‒ + ‒ ‒ 101 11CT677 ‒ ‒ ± ‒ ‒
12 中国红 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 42 11CHT18 ‒ + ‒ ‒ ‒ 72 11CT302 + ‒ + ‒ ‒ 102 11CT725 ‒ ‒ + + ‒
13 金桔二号 + + ± ‒ ‒ 43 11CT19 ‒ ‒ + + ‒ 73 11CT305 + ‒ ‒ ‒ ‒ 103 11CT728 ‒ + ‒ ‒ +
14 耐寒163 + + ± ‒ ‒ 44 11CT21 ‒ ‒ + + ‒ 74 11CT307 + ‒ ‒ ‒ ‒ 104 11CT732 ‒ + ‒ ‒ ‒
15 改良粉圆 ‒ + ± ‒ ± 45 11CHT23-1M ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 75 11CT308 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 105 11CT734 ‒ + ‒ ‒ ‒
16 奶油香蕉 + + ± ‒ ‒ 46 11CT37 ‒ ‒ + + ‒ 76 11CT309 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 106 11CT742 ‒ + ± ‒ ‒
17 黑宝石 ‒ + ± ‒ ‒ 47 11CT53 ‒ ‒ + + ‒ 77 11CT334 ‒ + + ‒ ‒ 107 11CT746 ‒ ‒ + ‒ ‒
18 紫千禧 + + ± ‒ ‒ 48 11CT54 ‒ + ‒ ‒ ‒ 78 11CT351 ‒ + + + ‒ 108 11CT768 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒
19 美粉无线 ‒ + + ‒ ± 49 11CT61 ‒ + ‒ + ‒ 79 11CT353 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 109 11CT790 + ‒ ‒ ‒ +
20 以色列008 ‒ + ± ‒ ± 50 11CHT68 + + ‒ ‒ ‒ 80 11CT354 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 110 11CT791 ‒ + ‒ ‒ ‒
21 以色列3098 + + + ‒ ‒ 51 11CHT73 ‒ + + ‒ ‒ 81 11CT358-1M ‒ + ± + ‒ 111 11CHT795-2 ‒ + ‒ ‒ ‒
22 黑玉一号 ‒ ‒ + + ‒ 52 11CHT74 ‒ + ‒ ‒ ‒ 82 11CT364 ‒ + + ‒ ‒ 112 11CT809 ‒ ‒ + + ‒
23 以色列17‒1 + + + ‒ ‒ 53 11CT74 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 83 11CT367 + + ± ‒ ‒ 113 11CT812 ‒ ‒ + ‒ ‒
24 粉帝 ‒ + ± ‒ ‒ 54 11CT82 ‒ ‒ ‒ + ‒ 84 11CT387-2M + + ± + ‒ 114 11CHT18-1M ‒ + ‒ ‒ ‒
25 黑珍珠 ‒ ‒ ± ± ‒ 55 11CT84 ‒ ‒ ‒ + ‒ 85 11CT397 ‒ ‒ + + ‒ 115 11CHT20 ‒ + ‒ ‒ ‒
26 好味道 ‒ + ‒ ± ‒ 56 11CHT110 ‒ + ‒ ‒ ‒ 86 11CT400 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 116 11CHT64 ‒ + ‒ ‒ ‒
27 番茄树 ‒ + + ‒ ± 57 11CHT134 ‒ + ‒ ‒ ‒ 87 11CT405 ‒ + ‒ ‒ ‒ 117 11CHT71 ‒ ‒ ‒ ± ±
28 黄圣女 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 58 11CHT143 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 88 11CT419 ‒ + ‒ ‒ ‒ 118 11CHT71-1M ‒ + ‒ ‒ ‒
29 红圣女 ‒ ‒ + ‒ ‒ 59 11CHT154 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 89 11CT426 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 119 11CHT77-1 ‒ ‒ ‒ ± ±
30 中蔬四号 ‒ + ‒ ‒ ‒ 60 11CHT164M ‒ + ‒ ‒ ‒ 90 11CT427 ‒ ‒ + + ‒ 120 11CHT79 ‒ + ‒ ‒ ‒
序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1 序号
No. 		品种
Cultivar 		Tm-2a Cf-9 I-2 Ph-3 Mi-1
121 11CHT119 ‒ + ‒ ‒ ‒ 150 11CT22 ‒ ‒ + ‒ ‒ 179 11CT214-1M ‒ ‒ ± ‒ ‒ 208 11CT475-1M ‒ + + ‒ ‒
122 11CHT125-1M ‒ + ± ‒ ‒ 151 11CT23 ‒ ‒ + ‒ ‒ 180 11CT217 ‒ + ‒ ‒ ‒ 209 11CT475-2M ‒ ‒ ‒ ‒ ‒
123 11CHT125-3 ‒ + ‒ ‒ ‒ 152 11CT24-1M ‒ + + ‒ ‒ 181 11CT221 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 210 11CT481 ‒ ‒ ± ‒ ‒
124 11CHT126 ‒ + ± ‒ ‒ 153 11CT28 ‒ + ‒ ‒ ‒ 182 11CT233 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 211 11CT563 ‒ ‒ + ‒ ‒
125 CHT128 ‒ + ‒ ‒ ‒ 154 11CT29 ‒ ‒ + ‒ ‒ 183 11CT271 + + ‒ ± ± 212 11CT565 ‒ ‒ ± ‒ ‒
126 11CHT131-3 ‒ + ‒ ‒ ‒ 155 11CT30 ‒ ‒ + ‒ ‒ 184 11CT277 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 213 11CT567 ‒ ‒ + ‒ ‒
127 11CHT131-4M ‒ + ‒ ‒ ‒ 156 11CT33 ‒ ‒ + ‒ ‒ 185 11CT282 ‒ + ‒ ‒ ‒ 214 11CT569 ‒ ‒ + ‒ ‒
128 11CHT142 ‒ + ‒ ‒ ‒ 157 11CT34-1M + ‒ + ‒ ‒ 186 11CT284 ‒ + ‒ ‒ ‒ 215 11CT619 ‒ + + ‒ ‒
129 11CHT143 ‒ ‒ ‒ + + 158 11CT38 ‒ + + ‒ ‒ 187 11CT292 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 216 11CT680 + ‒ ‒ ‒ ‒
130 11CHT148 ‒ + ‒ ‒ ‒ 159 11CT48 ‒ ‒ + ‒ ‒ 188 11CT299 ‒ + ‒ ‒ ‒ 217 11CT693 ‒ ‒ + ‒ ‒
131 11CHT151 ‒ + ± ‒ ‒ 160 11CT51 ‒ + + ‒ ‒ 189 11CT300 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 218 11CT703 ‒ + ± ‒ ‒
132 11CHT155 ‒ + ‒ ‒ ‒ 161 11CT65 + + ± ‒ ‒ 190 11CT306 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 219 11CT708 ‒ + ‒ ‒ ‒
133 11CHT164-2 ‒ + ± + + 162 11CT66 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 191 11CT310 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 220 11CT714 ‒ + ± ‒ ‒
134 11CHT202 ‒ + ± ‒ ‒ 163 11CT68 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 192 11CT323 ‒ ‒ + ‒ ‒ 221 11CT716 ‒ ‒ + ‒ ‒
135 11CHT214 ‒ + ‒ ‒ ‒ 164 11CT70 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 193 11CT326 ‒ + + ‒ ‒ 222 11CT722 ‒ ‒ ‒ + +
136 11CHT218 ‒ ‒ + + + 165 11CT71 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 194 11CT350 ‒ + ‒ ‒ ‒ 223 11CT729 ‒ + ± ‒ ‒
137 11CHT232 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 166 11CT72 ‒ + ± ‒ ‒ 195 11CT352 ‒ + ‒ ‒ ‒ 224 11CT730 ‒ + ± + +
138 11CHT239 ‒ + ‒ ‒ ‒ 167 11CT73 ‒ ‒ + ‒ ‒ 196 11CT357 ‒ + ‒ ‒ ‒ 225 11CT755 ‒ + ‒ ‒ ‒
139 11CHT245 ‒ + ‒ ‒ ‒ 168 11CT75-1 ‒ ‒ + ‒ ‒ 197 11CT358-2 ‒ + ‒ ‒ ‒ 226 11CT756 ‒ ‒ + ‒ ‒
140 11CHT252 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 169 11CT76-1M ‒ ‒ + ‒ ‒ 198 11CT360 ‒ + ‒ ‒ ‒ 227 11CT757-2M ‒ ‒ + ‒ ‒
141 11CHT280 ‒ + ‒ ‒ ‒ 170 11CT78 ‒ + + ‒ ‒ 199 11CT379 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 228 11CT769 ‒ + ± ‒ ‒
142 11CHT288 ‒ + ‒ ‒ ‒ 171 11CT80 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 200 11CT393 ‒ ‒ ± ‒ ‒ 229 11CT774 ‒ + ± + +
143 11CHT308 + + ‒ ‒ ‒ 172 11CT81 ‒ ‒ + ‒ ‒ 201 11CT403 ‒ + ± ‒ ‒ 230 11CT775 ‒ + ± ‒ ‒
144 11CHT309-1 ‒ + ‒ ‒ ‒ 173 11CT83 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 202 11CT404 ‒ + ‒ ‒ ‒ 231 11CT794 ‒ + ± ‒ ‒
145 11CHT473-3M ‒ + + ‒ ‒ 174 11CT110 ‒ + ± ‒ ‒ 203 11CT407 ‒ + + ‒ ‒ 232 11CT797 ‒ + ± ‒ ‒
146 11CHT784 ‒ + ‒ ‒ ‒ 175 11CT146 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 204 11CT425 ‒ + ± ‒ ‒ 233 11CT798 ‒ + ± ‒ ‒
147 11CHT951M ‒ + ‒ ‒ ‒ 176 11CT150 ‒ + ± ± ± 205 11CT453 ‒ + + ‒ ‒ 234 11CT799 ‒ + ± ‒ ‒
148 11CT7 ‒ + + ‒ ‒ 177 11CT163 ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ 206 11CT467 ‒ + ‒ ‒ ‒
149 11CT12 ‒ + + ‒ ‒ 178 11CT179 ‒ + ‒ ‒ ‒ 207 11CT473-2M ‒ ‒ + ‒ ‒

注：+：抗病基因纯合位点;‒：感病基因纯合位点;±：抗病基因杂合位点。

Note: +: The homozygous locus of the resistant gene; ‒: The homozygous locus of the susceptible gene; ±: The heterozygous locus of the resistant gene.

3 讨论

番茄是全世界大宗的蔬菜作物之一,连作和设施栽培等因素加剧了病害的蔓延。聚合多个抗病基因是番茄抗病育种的重要手段。苏晓梅[21]利用Mi-1和Ty-1功能标记检测83份番茄材料,发现其中24份材料同时含有这2个抗病基因。暴会会等[22]对32份番茄材料进行7个抗病基因的检测,发现只有9份材料含有2个抗病基因,未检测到含有3个以上抗病基因的材料。可见抗病基因聚合的效率并不太高。本研究中,仅42%番茄材料检测出了含2种以上的抗病基因,其中聚合3~4个抗病基因的材料仅占12%,未检测到聚合5个抗病基因的材料。由此可见,仍需加大抗病基因聚合的力度,为培育多抗番茄品种奠定基础。本研究使用的37个商业品种中,聚合3个抗病基因的材料占43%,说明番茄商业化育种进程中,抗病基因聚合的力度正在加大,多抗育种受到了越来越高的重视。
本研究使用的234份番茄材料,从果形上看,大果类型为119份,小果类型为115份,数量相近,约各占1/2。在这2种果实类型中均以检测到1~2个抗病基因为主,且大果类型中完全不含这5个抗病基因的材料略多于小果类型。从果色上看,有红色134份、粉色36份、黄色50份、绿色5份、黑色6份、紫色3份,不同果色材料均以含1~2个抗病基因为主。从本研究得到的数据来看,不同果形和果色的番茄材料在抗病育种上的进展程度相对比较一致。含3~4个抗病基因的30份材料中,红色大果为12份,占比40%,由此推断,红色大果相对较受市场和育种家的重视,抗病聚合育种进展较快。
番茄抗叶霉病育种工作开展得较早。20世纪30年代初,欧美国家已普遍将叶霉病抗性基因用于商业生产。其中Cf-9基因在田间生产中对叶霉病菌多个生理小种的抑制作用均较强,已经被广泛地导入到栽培番茄优良品种中[23]。王亮等[24]对218份加工番茄骨干自交系材料进行抗病基因检测,发现其中74份材料含有Cf-9基因,所占比例较大。本研究中Cf-9在不同番茄材料中的存在频率也较高（达58%）,进一步表明Cf-9基因在番茄抗病育种中使用比较广泛。另外,I-2基因在本研究番茄材料中存在的频率较高,达53%。I-2基因来源于醋栗番茄（Lycopersicon pimpinelifolium）,由于能兼抗番茄枯萎病1号和2号2个主要生理小种,受到育种家的普遍重视,被频繁用于番茄枯萎病抗性育种,起到了举足轻重的作用。本研究中的其余3个抗病基因在番茄材料中存在的频率相对较低（Mi-1为9%;Tm-2a为10%;Ph-3为16%）,在今后的育种工作中需加强对这些基因的选择和应用。
总体来说,与传统育种方式相比,分子标记辅助育种操作简便,能加快抗病基因的聚合,提高选种育种的精准性,并能适当缩短育种年限,是一种前景广阔的农业生物技术手段。本研究利用5个抗病基因的功能标记对234份番茄材料进行了检测,筛选出的抗病材料可进一步用于多抗聚合育种,再结合所选材料的其他优良性状表型,为培育多抗、优良的番茄新品种提供参考依据。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
曲文姬. 浅谈番茄抗病育种研究[J]. 农业开发与装备, 2017(8):59.

[2]
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.

DOI

[3]
Parniske M, Hammond-Kosack K E, Golstein C, et al. Novel disease resistance specificities result from sequence exchange between tandemly repeated genes at the Cf-4/Cf-9 locus of tomato[J]. Cell, 1997, 91(6):821-832.

PMID

[4]
Dixon M S, Jones D A, Keddie J S, et al. The tomato Cf-2 disease resistance locus comprises 2 functional genes encoding leucin-rich repeat proteins[J]. Cell, 1996, 84(3):451-459.

PMID

[5]
Dixon M S, Hatzixanthis K, Jones D A, et al. The tomato Cf-5 disease resistance gene and six homologs show pronounced allelic variation in leucine-rich repeat copy number[J]. Plant Cell, 1998, 10(11):1915-1925.

PMID

[6]
Joosten M, De W P. The tomato Cladosporium fulvum interaction: A versatile experimental system to study plant-pathogen interactions[J]. Annual Review of Phytopathology, 1999, 37:335-367.

PMID

[7]
Dickinson M J, Jones D A, Jones J D. Close linkage between the Cf-2/Cf-5 and Mi resistance loci in tomato[J]. Molecular Plant Microbe Interactions, 1993, 6(3):341-347.

DOI

[8]
Milligan S B, Bodeau J, Yaghoobi J, et al. The root knot nematode resistance gene mi from tomato is a member of the leucine zipper, nucleotide binding, leucine-rich repeat family of plant genes[J]. Plant Cell, 1998, 10(8):1307-1319.

PMID

[9]
Stevens M A, Rick C M. Genetics and breeding. The tomato Crop[G]. London: Chapman and Hall Ltd., 1986:35-109.

[10]
Simons G, Groenendijk J, Wijbrandi J, et al. Dissection of the Fusarium I 2 gene cluster in tomato reveals six homologs and one active gene copy[J]. Plant Cell, 1998, 10(6):1055-1068.

PMID

[11]
张春芝. 番茄抗晚疫病基因 Ph-3的克隆及其效应子的筛选 [D]. 北京: 中国农业科学院, 2014.

[12]
李涛, Sayed R A S, 刘磊, 等. 番茄对晚疫病的株龄相关抗性及 Ph-3的抗性机制[J]. 园艺学报, 2015, 42(6):1077-1084.

[13]
Fraser R S S, Gerwitz A, Betti L. Deployment of resistance genes: implications from studies on resistance-breaking isolates of tobacco mosaic virus[C]// Proceedings of the Fourth International Plant Virus Epidemiology Workshop. Montpellier: ISPP, 1989:154-155.

[14]
Lanfermeijer F C, Dijkhuis J, Sturre M J G, et al. Cloning and characterization of the durable tomato mosaic virus resistance gene Tm-22 from Lycopersicon esculentum[J]. Plant Molecular Biology, 2003, 52(5):1039-1051.

DOI

[15]
吴媛媛, 李海涛, 张子君, 等. 番茄抗晚疫病基因 ph-3的RAPD和CAPS标记[J]. 沈阳农业大学学报, 2009, 40(6):716-719.

[16]
Fulton T M, Chunwongse J, Tanksley S D. Microprep protocol for extraction of DNA from tomato and other herbaceous plants[J]. Plant Molecular Biology Report, 1995, 13(3):207-209.

DOI

[17]
孙亚林. 番茄四个抗病基因的基因标记的创建与辅助选择[D]. 武汉: 华中农业大学, 2008.

[18]
刘超勤, 李景富, 许向阳, 等. 四重PCR技术鉴定番茄 Ty-1、 Ty-2、 Mi和 Cf-5基因研究[J]. 北方园艺, 2013(9):119-123.

[19]
于拴仓, 邹艳敏. 由基因序列开发番茄枯萎病抗性基因 Ⅰ-2的共显性分子标记[J]. 遗传, 2008, 30(7):926-932.

[20]
胡明瑜, 白文钦, 潘晓雪, 等. 番茄抗晚疫病基因 Ph-3的分子标记开发及应用[J]. 植物病理学报, 2018, 48(4):560-566.

[21]
苏晓梅. 番茄前景标记和背景标记的开发与应用研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2014.

[22]
暴会会, 张杰, 赵凯, 等. 不同番茄亲本材料7个抗性基因的分子标记检测[C]// 中国园艺学会. 中国园艺学会2018年学术年会论文摘要集. 北京: 中国园艺学会, 2018:155.

[23]
De Wit P J. Cladosporium fulvum effectors: weapons in the arms race with tomato[J]. Annu Rev Phytopathol, 2016, 54:1-23.

DOI

[24]
王亮, 董永梅, 李艳, 等. 加工番茄骨干自交系对叶霉病的抗性鉴定及抗病基因(Cf-9)检测[J]. 西南农业学报, 2016, 29(2):311-315.

Options
文章导航

/

〈 〉

    联系我们

  • 地址：海南省海口市龙华区学院路4号
  • 邮编：571101
  • 电话：0898-66989102
    　　    0898-66890382
               0898-66986832
  • E-mail：rdzx136@163.com
网站版权 © 《热带作物学报》编辑部 　琼ICP备19001573号