Mi基因家族番茄對南方根結線蟲的抗性鑒定及評價

魏 偲 史倩倩 茆振川楊宇紅 謝丙炎（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081）

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Mi基因家族番茄對南方根結線蟲的抗性鑒定及評價

魏 偲 史倩倩 茆振川*楊宇紅 謝丙炎
（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081）

摘 要：為明確Mi-1～Mi-9基因家族番茄材料對我國南方根結線蟲的抗性，采用溫室盆栽接種方法對37個番茄品種進行了抗性鑒定。結果明確了8個含有Mi基因的番茄材料中，7個材料對南方根結線蟲表現為免疫或高抗。在抗性基因未明確的材料中，6個材料具有南方根結線蟲抗性。在16個抗性未知的秘魯番茄材料中，12個材料抗南方根結線蟲。研究證實Mi基因家族番茄對我國南方根結線蟲具有優良抗性，為進一步挖掘利用Mi家族基因提供了重要依據。

關鍵詞：Mi基因家族；番茄；南方根結線蟲；抗性

魏偲，女，碩士研究生，專業方向：分子植物病理學，E-mail：weicai0104@126.com

根結線蟲是危害作物生產的一種重要病害，寄主廣泛，可造成作物減產，嚴重時達75%以上（彭德良和唐文華，2001）。番茄是根結線蟲的寄主作物之一，根結線蟲的危害逐年加重。番茄對根結線蟲的抗性由Mi基因家族控制，在秘魯番茄、多毛番茄和多腺番茄等野生種中相繼發現了9個抗根結線蟲基因Mi-1～Mi-9，這些抗性基因統稱為Mi基因家族。Mi-1基因是在秘魯番茄（Solanum peruvianum）PI128657中發現的，是唯一被克隆和商品化利用于番茄栽培種中的抗根結線蟲基因，為單基因顯性遺傳，能夠抗南方根結線蟲（Meloidogyne incognita）、爪哇根結線蟲（Meloidogyne javanica）、花生根結線蟲（Meloidogyne arenaria），同時還抗馬鈴薯長管蚜（Macrosiphum euphorbiae）及煙粉虱（Bemisia tabaci）（Rossi et al.，1998；Nombela et al.，2003），但當土壤溫度高于28 ℃時，這種抗性消失，屬于溫敏型基因。Mi-7、Mi-8也表現為溫度敏感型，而Mi-2、Mi-4、Mi-5、Mi-6表現為非溫敏型，當土壤溫度為28 ℃時仍然對根結線蟲具有抗性（Veremis & Roberts，1996b）。Mi-9是Mi-1的同源基因，定位于番茄6號染色體短臂端（Jablonska et al.，2007）。Mi-3被定位在12號染色體的短臂端，與Mi-5基因連鎖。另外發現，Mi-2 和Mi-8連鎖，Mi-6和Mi-7連鎖 （Yaghoobi et al.，2005）。Mi基因側翼的9個高分辨率RFLP圖譜及Mi基因的SCAR標記PEX-1為番茄抗性育種提供了重要依據（Ho et al.，1992）。

國外已對來自秘魯的多個抗根結線蟲番茄材料進行了抗性鑒定及溫度穩定性評價報道，明確了多個材料對南方根結線蟲生理小種3、爪哇根結線蟲811種群，以及南方根結線蟲毒性種群（557R種群）的抗性特征（Veremis & Roberts，1996a；Devran & S??üt，2014）。由于根結線蟲的遺傳多樣性，各個地區主要流行的根結線蟲種類、小種甚至毒性種群不同，因而對根結線蟲的抗性鑒定存在一定的差異。在我國亦有許多關于番茄抗根結線蟲的報道，但是對系列抗性基因的鑒定仍然缺乏深入的研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年1～11月在中國農業科學院蔬菜花卉研究所病害實驗室進行。接種病原線蟲為南方根結線蟲（M. incognita）生理小種1，來源于中國農業科學院蔬菜花卉研究所病害課題組，培養在茄門甜椒上用于接種試驗。

供試番茄品種共37份，其中PI128657、LA3640、PI126443、LA2823、LA1708、LA2884、LA2157、PI270435、PI126926、PI251306、PI251307、PI251308、PI251309、PI266375、PI365951、PI390687來自中國農業科學院蔬菜花卉研究所加工番茄課題組；VI037234、VI037300、VI037301、VI037302、VI037309、VI037311、VI037314、VI037315、VI037318、VI037321、VI037330、VI037334、VI037372、VI037904、VI037906、VI037908來自亞洲蔬菜研究發展中心；Money maker、立春來自中國農業科學院蔬菜花卉研究所病害課題組；中雜302購于中蔬種業科技（北京）有限公司，仙客1號、仙客6號購于京研益農（北京）種業科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 育苗 將番茄種子用紗布包好，在40～50℃溫水中浸泡1 h左右，放入28 ℃恒溫培養箱中進行催芽。待出芽2 mm后將其播種于裝有滅菌土（草炭：蛭石=2 V：1 V）的育苗盤中，幼苗長出1片真葉后移栽到12 cm×12 cm×14 cm營養缽中，每缽1株，在溫室中22～28 ℃條件下培養7～10 d。

1.2.2 根結線蟲接種 從根結上挑取南方根結線蟲卵塊，用0.5%的NaClO溶液消毒3 min，用無菌水清洗3次，再加入無菌水，28 ℃恒溫培養箱中孵化，收集二齡幼蟲，在24 h內進行接種處理。番茄長出2～3片真葉時，在緊鄰根系周圍的土壤打2個2 cm深的小孔，每植株接種800條二齡南方根結線蟲，每個番茄材料接種10株，3次重復。接種后在室溫下進行正常管理，觀察根結線蟲的發生情況。1.2.3 番茄根結線蟲抗性評價 接種42 d時，用清水輕輕洗去番茄根部土壤，調查每株番茄根部發病情況，統計根系上的根結數，記錄病情級別，計算病情指數，確定抗性水平，并采用SAS 9.01軟件進行方差顯著性分析。根結分級標準和抗性評價標準參照番茄主要病害抗病性鑒定技術規程（NY/T 1858.8—2010）。根結線蟲病情劃分為0～5級，并適當調整為：0級（所有的根上都沒有根結），1級（0＜有根結的根數占總根系＜10%），2級（10%≤有根結的根數占總根系＜25%），3級（25%≤有根結的根數占總根系＜50%），4級（50%≤有根結的根數占總根系＜75%），5級（75%≤有根結的根數占總根系＜100%）。

抗性評價標準：免疫I（病情指數=0），高抗HR（0＜病情指數＜1.0），抗病R（1.0≤病情指數＜2.0），中抗MR（2.0≤病情指數＜3.0），感病S（3.0≤病情指數＜4.0），高感HS（4.0≤病情指數＜5.0）。

2 結果與分析

供試37個番茄品種對南方根結線蟲的抗性存在差異，接種根結線蟲后，抗性品種和感病品種表現明顯不同（圖1），不同品種的根結數目差異比較大，病情指數為0～5.0（表1），抗病品種和感病品種的根結平均數之間存在顯著性差異。

因此，首先無論作為反補貼調查國或是被調查國，當出現相關問題的首例案件時，調查機構和立法機構應及時完善相關的法律體系。對缺乏解釋的法規進行修訂及補充，做到有法可依，防止一個單一的問題因為前期缺乏重視而不斷演化，在后期變成復雜棘手的問題。并且，完善相關的監督機制，防止自由裁量權無限制的擴大，維護司法公平。同時針對不同國家不同企業，或者同一國家不同企業的情況，應該做到實事求是。立足于不同國家的市場和企業情況進行分析，防止一概而論而造成的失實判斷。作為被調查國，當調查結論嚴重失實時，應及時與調查機構進行溝通，并依據現實情況上報情況說明，以維護合法權利。

攜帶Mi-1基因的材料有PI128657、仙客1號、仙客6號、中雜302，平均根結數為2.7，且接種后根結較小，根系生長不受影響，對線蟲表現為高抗。LA3640和PI270435攜帶Mi-2、Mi-6、Mi-7、Mi-8基因，根系上沒有根結，根系生長良好，對線蟲表現免疫。攜帶Mi-3、Mi-5基因的PI126443及攜帶Mi-4基因的LA1708無根結，病情指數為0，對線蟲免疫。攜帶Mi-3的LA2823平均含有2.7個根結，病情指數為0.3，對線蟲高抗。LA2157攜帶Mi-9基因，平均含有12.7個根結，病情指數為1.0，根系生長正常，表現為高抗。但攜帶Mi-8基因的LA2884有108.1個根結，病情指數為3.6，植物生長受到影響，對線蟲感病。不含抗性基因的money maker、立春品種作為對照，平均根結數分別為129.3、142.0，根結指數分別為4.1、4.5，是高感品種。

圖1 根結線蟲侵染不同番茄材料的根部癥狀

抗性基因未明確的PI126926、PI251306、PI251308、PI251309、PI266375、 PI365951材料根結數為0～14.7，病情指數為0～1.2，對線蟲表現抗性，生長不受影響。而抗性基因未明確的PI251307 和PI390687根結數分別為125.9、213.9，對南方根結線蟲感病。另外還鑒定了16個抗性未知的秘魯番茄品種，其中只有4個品種VI037302、VI037311、VI037314和VI037318對南方根結線蟲表現高感，而剩余12個品種對南方根結線蟲表現為免疫、高抗及抗病（表1），這些材料為我國番茄抗病育種提供了豐富的抗性資源。試驗結果顯示，番茄材料對根結線蟲的抗性鑒定結果有免疫、高抗、抗病、高感4類，這種差異的出現與番茄中是否含有抗線蟲基因，以及抗性基因種類及數量緊密相關，而且與試驗采用的南方根結線蟲種群有關。

3 結論與討論

寄主植物中存在有價值的抗根結線蟲基因，我國含Mi-1基因的番茄品種仙客1號、仙客6號、中雜302對南方根結線蟲表現為高抗，無抗性基因的Money maker、立春等對線蟲表現高感。在試驗中攜帶Mi-1基因的PI128657，攜帶Mi-9基因的LA2157，攜帶Mi-2、Mi-6、Mi-7、Mi-8基因的LA3640、PI270435，攜帶Mi-3基因的LA2823，攜帶Mi-3、Mi-5基因的PI126443，攜帶Mi-4基因的LA1708，以及抗性基因未明確的PI126926、PI251306、PI251308、PI251309、PI266375、PI365951均對南方根結線蟲表現不同程度的抗性。而攜帶Mi-8的LA2884及抗性基因未明確的PI251307、PI390687等材料不抗南方根結線蟲。含有Mi基因的番茄品種通常抗根結線蟲，這與本試驗鑒定結果較一致，然而也有一些材料表現感病。由于我國南方根結線蟲為生理小種1，而國外鑒定采用的南方根結線蟲多為生理小種3，抗性丟失的原因可能是這些品種缺乏針對南方根結線蟲生理小種1的抗性，而根結線蟲抗性基因僅對1種或少數幾種線蟲或線蟲的某一種群有效，線蟲群體與對應的抗性基因型之間具有專化性（Castagnone et al.，1996）。

番茄中Mi基因能抗M. arenaria、M. incognita 和M. javanica 3種根結線蟲，然而在生產中出現了打破Mi基因抗性的根結線蟲毒性群體，這可能是線蟲與寄主相互作用產生了選擇。含Mi-8的LA2884表現為感病而非抗病，表明南方根結線蟲（M. incognita）生理小種1克服了Mi-8基因的抗性。本試驗中含Mi基因的番茄材料有的對線蟲表現為免疫，還有一些表現為高抗，這些差異經方差分析確定為差異不顯著，說明高抗及免疫之間的微小差別是外界因素造成的，而不是由基因決定的。另外，本試驗還鑒定了16個抗性未知的秘魯番茄品種，其中4個品種表現高感，其余12個品種均抗南方根結線蟲，這些材料中是否含有Mi基因或其他新基因還有待研究。在對抗線蟲材料進行鑒定的過程中，我們同時發現抗線蟲材料還含有其他抗性基因，如PI390687抗番茄斑萎病毒 （TSWV）（Dianese et al.，2011），PI266375抗黃瓜枯萎病菌生理小種1和2。而在前人的研究中，PI-306811、PI-365951、LA-1609和LA-2553既抗線蟲又抗菜豆金黃花葉病毒（Pereira et al.，2010），番茄系列抗性基因材料對我國根結線蟲的鑒定評價為番茄抗病育種提供了重要依據。

尋找野生番茄中優良的抗根結線蟲基因，可加快優良基因向栽培番茄的選育。目前已發現的抗根結線蟲基因有9個，其中只有Mi-1基因被克隆，并且成功轉育到栽培番茄材料中，在番茄抗根結線蟲方面發揮了重大作用。為了彌補Mi-1基因在熱穩定性及抗性中的不足，需要對其他存在于野生番茄中的根結線蟲抗性基因加以研究利用，確定新的抗病基因，以加快番茄抗線蟲育種。

參考文獻

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楊明星，史倩倩，朱萍萍，賀字典，茆振川.2015.根結線蟲毒性群體及其遺傳變異機理研究進展.生命科學，27（11）：1-7.

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Resistance Identifi cation and Evaluation against Meloidogyne incognita of Tomato with Mi Gene Family

WEI Cai，SHI Qian-qian，MAO Zhen-chuan*，YANG Yu-hong，XIE Bing-yan
（Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Genetic Improvement，Ministry of Agriculture，Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）

Abstract：To clarify the tomato resistant with Mi family gene against Meloidogyne incognita Race1，37 tomato materials were evaluated in greenhouse with artificial inoculated nematodes method. Seven varieties out of 8 with Mi gene were immune or high resistant to M. incognita. And 6 varieties among materials with uncertain resistant gene were evaluated as resistant to Meloidogyne incognita. Out of 16 Peru tomato lines with unknown resistant gene，12 lines were resistant to Meloidogyne incognita. The results showed that tomato varieties with Mi family genes had an excellent resistance against Chinese M. incognita Race1 population. This study has provided an important basis for further excavating and utilization of Mi family genes.

Key words：Mi family gene；Tomato；Meloidogyne incognita；Resistance

*通訊作者（

Corresponding author）：茆振川，男，副研究員，專業方向：植物病理學，E-mail：maozhenchuan@caas.cn

收稿日期：2016-01-14；接受日期：2016-04-13

基金項目：國家自然科學基金面上項目（31371923，31401719），公益性行業（農業）科研專項（201103018），中國農業科學院科技創新工程資助項目（CAAS-ASTIP）