辣椒抗病蟲基因分子標(biāo)記研究綜述

許小艷，康厚祥，劉峰，鄒學(xué)校1,

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081；3.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

辣椒（Capsicum annuum L.）是一種重要的調(diào)味品，也是一種深受人們喜愛(ài)的蔬菜，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上占有重要地位，為5大蔬菜作物之一。辣椒的病蟲害較多，主要的病害有病毒病害、細(xì)菌性病害、真菌性病害，蟲害有根結(jié)線蟲等。各種病蟲害是嚴(yán)重阻礙辣椒生產(chǎn)發(fā)展的重要因素，化學(xué)防治在一定程度上能抑制其發(fā)生流行，但也會(huì)造成辣椒品質(zhì)下降和環(huán)境污染等問(wèn)題。因此，培育優(yōu)良的抗病蟲品種一直是辣椒育種者的重要目標(biāo)。常規(guī)的育種方法周期長(zhǎng)，而迅速發(fā)展的分子標(biāo)記技術(shù)大大地縮短了育種年限，為辣椒抗病蟲育種提供了有利的輔助工具。近年來(lái)，辣椒分子標(biāo)記研究發(fā)展很快，如抗煙草花葉病毒、瘡痂病、疫病及線蟲等的基因相繼得到了定位。為此，現(xiàn)將分子標(biāo)記技術(shù)在辣椒抗病蟲基因定位研究中的應(yīng)用進(jìn)展介紹如下。

1 病毒病基因

1.1 煙草花葉病毒

Boukema曾報(bào)道過(guò)侵染辣椒的TMV包括P0、P1、P2、Pl-2-3等小種。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):L1基因抗P0小種；L2基因抗P0、P1小種；L3基因抗P0、P1、P1-2小種；L4基因抗所有TMV小種。L1～4基因在30℃時(shí)失去抗性；L1a基因抗PaMMV-J、P0、P1，在30℃時(shí)抗P0；Hk基因在30℃時(shí)抗PaMMV-J，而在24℃時(shí)不抗。L1～4基因的定位研究較早，Lefebvre等（1995，2002）把L基因定位到P11-Brun染色體上[1－3]。Sugita等（2005）通過(guò)DH群體將L3基因定位在LG6上[4]，Tomita等（2008）進(jìn)一步對(duì)L3基因進(jìn)行精細(xì)定位，將其定位在一個(gè)包含兩個(gè)不同BAC庫(kù)的毗連區(qū)域[5]。Kim等（2008）獲得一個(gè)與L4緊密連鎖的SCAR標(biāo)記，在回交群體T102圖譜中，與L4的遺傳圖距為1.8 cm；在回交群體T101圖譜中，與L4的遺傳圖距為0.9 cm，比Matsunaga等（2003）開發(fā)的SCAR標(biāo)記更靠近L4基因[6]。

1.2 黃瓜花葉病毒

CMV是世界上最流行的植物病毒之一，每年在世界范圍內(nèi)對(duì)辣椒生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害和損失。目前國(guó)際上多數(shù)學(xué)者認(rèn)為辣椒對(duì)CMV的抗性是由多基因控制的。Caranta等（1997）利用DH群體進(jìn)行抗CMV QTL分析，獲得3個(gè)QTLs，分別定位于染色體Noir、Pourpre和LG3上，能解釋57%的表型變異。Ben Chaim等（2001）在‘Maor×Perennial’的180個(gè)F3家系上，發(fā)現(xiàn)4個(gè)抗CMV QTLs，分別為cmv 4.1、cmv 6.1、cmv 11.1和cmv 13.1，其中cmv 11.1為主效QTLs，能解釋16%～33%的表型變異，并發(fā)現(xiàn)cmv 11.1與TMV抗性位點(diǎn)L連鎖。Caranta等（2002）利用Vania和H3，經(jīng)CIM方法發(fā)現(xiàn)7個(gè)抗CMV的QTLs，主效QTL cmv 12.1能解釋總表型變異的45%～63.6%[7]。

1.3 馬鈴薯Y病毒

在我國(guó)，PVY對(duì)辣椒的危害僅次于TMV和CMV，包含PVY（0）、PVY（l）和PVY（1，2）小種。目前在辣椒上已發(fā)現(xiàn)7個(gè)抗PVY的單抗基因（pvr1、pvr2、pvr3、pvr4、pvr5、pvr6、pvr7），pvr1與pvr2連鎖。Caranta等（1997）將Pvr2和Pvr6分別定位于P4-orange和Pourpre上，還發(fā)現(xiàn)一組具有數(shù)量遺傳特性的QTLs，其中1個(gè)主效QTLs定位于orange上，抗PVY（0）、PVY（1,2）、Potyvirus E。Grube等（2000）發(fā)現(xiàn)pvr7與pvr4緊密連鎖，并將它們定位到P10；Arnedo-Andrés等（2002）獲得1個(gè)與pvr4緊密連鎖，能有效區(qū)分抗PVY基因型的SCAR標(biāo)記[1，8]。

2 細(xì)菌性病害基因

瘡痂病（Bacterial spot）是由野油菜黃單胞菌辣椒斑點(diǎn)病致病型（Xanthomonas campestris pv.vesicatoria）引起的。根據(jù)寄主的抗性反應(yīng)，將病原菌劃分為9個(gè)小種（P0～P8）。目前在辣椒上共發(fā)現(xiàn)4個(gè)抗瘡痂病基因（Bs1、Bs2、Bs3、Bs4），均為顯性基因。Bs1基因抗P0、P2、P5；Bs2基因抗P0、P1、P2、P3、P7、P8；Bs3基因抗P0、P1、P4、P7；Bs4基因抗P0、P1、P3、P4、P6。Tai等（1999年）運(yùn)用RAPD和AFLP技術(shù)，得到1個(gè)與Bs2基因完全能分離的AFLP標(biāo)記，并將Bs2基因分離克隆出來(lái)了。Pierre等（2000）利用BSA和AFLP技術(shù)對(duì)Bs3基因進(jìn)行定位，與最近的AFLP標(biāo)記的遺傳圖距為1 cm[1]。

3 真菌性病害基因

3.1 辣椒疫病

辣椒疫病是由疫霉菌（Phytophthora capsici Leon.）引起的土傳性病害,常在短期內(nèi)突發(fā)成災(zāi),對(duì)辣椒生產(chǎn)影響極大。研究表明,辣椒對(duì)疫霉菌的抗性遺傳規(guī)律相當(dāng)復(fù)雜,既存在垂直抗病性,也存在水平抗病性。Lefebvre和Palloix（1996）利用‘Perennial×Yolo Wonder’DH群體,得到13個(gè)與抗疫病基因相關(guān)的QTLs,主效QTLs能解釋表型變異的41%～55%,具有上位和加性作用的中等效應(yīng)QTLs，可以解釋表型變異的17%～28%，加上QTL之間的互作，QTLs的聯(lián)合效應(yīng)能解釋表型變異的90%。Thabuis等（2003）在CM334、Van和Perennial 3個(gè)辣椒種內(nèi)群體進(jìn)行抗疫病QTLs分析，將主效QTL定位在P5上，將只存在于Van和Perennial群體中的QTL定位在P10上[1]。易圖永等（2007）通過(guò)F2群體將與辣椒抗疫病感受性有關(guān)的QTLs定位在第5條連鎖群上，與誘導(dǎo)性有關(guān)的QTLs分別定位在第1、第2、第5和第8條連鎖群上，與穩(wěn)定性有關(guān)的QTLs定位在第1、第2、第5和第7條連鎖群上，各QTLs可解釋表型變異率在64%以上[9]。同時(shí)，安靜等（2007）在第4連鎖群上檢測(cè)到2個(gè)與辣椒疫病相關(guān)QTLs，分別可以解釋表型變異的9.5%和16.4%[10]。

3.2 辣椒白粉病

目前辣椒白粉病多以有性世代的病原菌命名，為韃靼內(nèi)絲白粉菌（Leveillula taurica），屬子囊菌亞門內(nèi)絲白粉菌屬。研究表明，辣椒對(duì)白粉病的遺傳規(guī)律較為復(fù)雜。Lefebvre等（2003）通過(guò)田間和人工接種方式進(jìn)行兩種條件下的抗性鑒定試驗(yàn)，對(duì)‘H3ⅹVania’的101個(gè)DH株系進(jìn)行抗白粉病QTL分析，在6條染色體(P2、P5、P6、P9、P10、P12)上共檢測(cè)到7個(gè)QTLs，即5個(gè)加性QTLs和2個(gè)上位互作QTLs，有2個(gè)QTLs在人工和田間接種條件下都可檢測(cè)到。5個(gè)加性QTLs在大田接種條件下，能解釋表型變異的18.0%～37.7%；在人工接種條件下，能解釋表型變異的62.5%。加性和上位互作QTLs能解釋表型變異的50%以上[1]。

4 蟲害基因

根結(jié)線蟲（Meloidogyne spp.）是當(dāng)前中國(guó)最重要的農(nóng)作物病原線蟲之一，寄主范圍很廣，超過(guò)3000種植物。根結(jié)線蟲主要包括南方根結(jié)線蟲、花生根結(jié)線蟲、爪哇根結(jié)線蟲及北方根結(jié)線蟲，其中以南方根結(jié)線蟲危害最重。1956年，Hare首次發(fā)現(xiàn)了辣椒單顯性抗線蟲基因N。目前，在辣椒上已發(fā)現(xiàn)并且命名的抗線蟲基因有10個(gè)（N、Me1、Me2、Me3、Me4、Me5、Me7、Mech1、Mech2、Cami），其中Me3與Me4連鎖，Me7與Mech1連鎖。Djian-Caporalino等（2001）通過(guò)RAPD、AFLP技術(shù)和DH群體構(gòu)建了辣椒抗線蟲基因Me3和Me4的高分辨率遺傳圖譜，發(fā)現(xiàn)2個(gè)與Me3基因能分離的AFLP標(biāo)記，與最近標(biāo)記的遺傳圖距為0.5、1.0、1.5和3.0 cm；2007年，Djian-Caporalino等進(jìn)一步進(jìn)將Me基因家族定位在P9上[11]。Wang等（2009）獲得1個(gè)與N基因緊密連鎖的SCAR標(biāo)記，遺傳圖距為6.3 cm[12]。

5 展望

綜上所述，在辣椒抗病蟲基因分子標(biāo)記研究方面，人們已取得了重要進(jìn)展，但是應(yīng)用于抗病育種的研究卻很少。這可能在于目前開發(fā)的辣椒抗病分子標(biāo)記多為AFLP和RAPD標(biāo)記，像SSR、CAPS、SNP等操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好的標(biāo)記還很少。但是有理由相信，隨著分子標(biāo)記技術(shù)的不斷發(fā)展完善，更多抗病基因?qū)⒌靡远ㄎ唬瑒?shì)必促進(jìn)辣椒分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)的發(fā)展，從而使辣椒的品種改良朝著育種工作者設(shè)計(jì)的方向發(fā)展。

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