洪 瑞，李景富

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030）

番茄葉霉病是番茄生產(chǎn)中普遍發(fā)生的一種真菌性病害，尤其是在保護(hù)地內(nèi)，多濕的特殊小氣候條件有利于病原菌的生長(zhǎng)，使危害更為嚴(yán)重，同時(shí)在一些濕度始終很高的露地危害也相當(dāng)嚴(yán)重。該病自番茄幼苗期就可以發(fā)生，直到結(jié)果后期均能發(fā)病。病原菌以菌絲體附著在保護(hù)地設(shè)施或土壤中的病殘?bào)w上，也可潛伏在種皮中或以分生孢子附著在種子表面越冬。第二年遇適宜條件即可產(chǎn)生分生孢子借氣流傳播成為主要的侵染來(lái)源，引起初次侵染[1]。據(jù)歷年調(diào)查統(tǒng)計(jì)，由番茄葉霉病引起的產(chǎn)量損失達(dá)10%～25%，流行年份達(dá)50%以上，一些嚴(yán)重地塊甚至絕收[2]。番茄葉霉病是危害番茄生產(chǎn)的一種重要病害，是全世界番茄研究者的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)番茄葉霉病病菌的生理小種情況進(jìn)行了綜述，從而為研究抗病品種及品種布局提供依據(jù)，有效地預(yù)防番茄葉霉病的發(fā)生及進(jìn)行有針對(duì)性的抗病育種。

1 Cladosporium fulvum生理小種的命名及鑒別方法

1.1 C.fulvum生理小種的命名

依據(jù)Ainsworth分類(lèi)系統(tǒng)，番茄葉霉病的病原為褐孢霉（Fulvia fulva（Cooke）Cif），異名為Cladosporim fulvum Cooke。屬半知菌亞門(mén)、絲孢綱、絲孢目、暗色孢科、褐孢霉屬真菌[3]。關(guān)于番茄葉霉病菌生理小種命名方法各國(guó)不盡相同。加拿大根據(jù)生理小種的發(fā)現(xiàn)時(shí)期來(lái)命名：能克服Cf1基因命名為生理小種1，能克服Cf2基因命名為生理小種2，能同時(shí)克服Cf1、Cf2、Cf3基因命名為生理小種6，能克服Cf4基因命名為生理小種10，能克服Cf2、Cf3、Cf4基因命名為生理小種12。而在荷蘭，有學(xué)者試圖根據(jù)其相應(yīng)的抗性基因進(jìn)行系統(tǒng)的分類(lèi)命名，將這些復(fù)雜的小種分為A、B、C、D、E等5個(gè)類(lèi)群，每一類(lèi)群都含有大量小種：凡是能克服Cf1、Cf2、Cf3單獨(dú)或復(fù)合基因的列入A群；能克服Cf4基因或同時(shí)又能克服Cf1、Cf3基因列入B群：能克服Cf2、Cf4基因或同時(shí)又能克服Cf1、Cf3基因列入C群；能克服Cf5基因的生理小種被列入D群[4]。目前國(guó)內(nèi)外比較通用也是我國(guó)采用的命名方法是參照N.Hubbeling氏葉霉病生理小種分化表仿P.Day氏分類(lèi)法來(lái)劃分各菌株生理小種歸屬。

1.2 C.fulvum生理小種的鑒定

鑒別生理小種不是根據(jù)形態(tài)而是根據(jù)生理特性，其中主要是依據(jù)致病力，也就是通過(guò)鑒別寄主譜來(lái)鑒定；另外還可以通過(guò)分子標(biāo)記的方法進(jìn)行鑒定。

1.2.1 鑒別寄主譜鑒定

通過(guò)寄主譜鑒定生理小種是一種傳統(tǒng)模式，根據(jù)它們對(duì)寄主種或不同基因型品種的致病性的專(zhuān)化性，應(yīng)用一系列含單抗基因的鑒別寄主對(duì)菌株進(jìn)行分類(lèi)[5]。國(guó)內(nèi)外根據(jù)菌株在一套通用的含有單基因的鑒別品種上的反應(yīng)來(lái)識(shí)別其生理小種類(lèi)型[6]。對(duì)于番茄葉霉病生理小種的鑒定，國(guó)際上有一套完善的通用的葉霉病生理小種鑒別寄主譜，它是由7個(gè)含不同抗性基因的番茄品種組成：即，Moneymaker、Leaf Mould Resister、Vetomold、VI21、Ont7516、Ont 7717、Ont7719，分別含有 Cf0、Cf1、Cf2、Cf3、Cf4、Cf5和Cf9純合的抗葉霉病基因，其中Cf0是不含任何抗性基因的普通感病品種[7]?，F(xiàn)已克隆得到了番茄抗葉霉病菌的Cf2、Cf4、Cf5、Cf9、Cf-ECP9基因和葉霉病菌的無(wú)毒基因Avr9、Avr4及Avr2 等[8]。

將經(jīng)過(guò)純化的病原菌接種鑒別寄主譜，依據(jù)番茄葉霉病鑒定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算病情指數(shù)，然后參照N.Hubbeling氏葉霉病生理小種分化表仿P.Day氏分類(lèi)法來(lái)劃分各菌株生理小種歸屬。實(shí)踐證明這種方法操作簡(jiǎn)單，便于推廣應(yīng)用，但同時(shí)也存在著不足，諸如勞動(dòng)量大，浪費(fèi)時(shí)間；鑒定結(jié)果會(huì)因濕度、溫度、接種技術(shù)等存在差異；用于鑒別的病原菌可能由于采集時(shí)間、地點(diǎn)等的不同，成為影響鑒定結(jié)果的一個(gè)主觀因素。往往由于這些因素而影響鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2.2 分子標(biāo)記鑒定

隨著生物技術(shù)的日益發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)也逐漸應(yīng)用到病原菌基因多樣性的研究中來(lái)。韓文華等利用酯酶同工酶圖譜分析番茄葉霉病菌生理小種，結(jié)果顯示，酯酶同工酶的分析可在一定程度上反映出病原菌的變異與分化。相同的生理小種間基本上有相似的酶譜，此種方法可以作為生理小種鑒定的輔助方法[9]；于栓倉(cāng)等對(duì)番茄葉霉病3個(gè)主要生理小種進(jìn)行RAPD標(biāo)記鑒定，將3個(gè)生理小種完全區(qū)分開(kāi)來(lái)[10]。

有些研究者根據(jù)對(duì)菌株致病型差異與DNA指紋差異的一致性研究結(jié)果，提出擺脫鑒別品種（系），建立劃分小種的新方法。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為二者相輔相成，缺一不可。離開(kāi)常規(guī)的生理小種鑒定，分子生物學(xué)的小種研究無(wú)從進(jìn)行，其研究結(jié)果也無(wú)法得到驗(yàn)證。另一方面，常規(guī)的生理小種鑒定和研究需要借助生物技術(shù)方法，使研究工作深化，在Flor的“基因?qū)颉睂W(xué)說(shuō)指導(dǎo)下[11]，共同揭示葉霉病菌致病性分化和變異的本質(zhì)。二者的結(jié)合將為番茄的抗葉霉病育種和葉霉病防治提供科學(xué)的指導(dǎo)[12]。

2 C.fulvum生理小種時(shí)、空間分布變化規(guī)律

番茄葉霉病菌具有明顯的生理分化現(xiàn)象，能分化出許多生理小種，而且具有時(shí)空變異的特點(diǎn)，是目前蔬菜病害中病菌分化最明顯的病害之一[13]。

2.1 國(guó)外番茄葉霉病生理小種分化概況

早在1883年葉霉病在歐洲就有發(fā)生的記載，20世紀(jì)30年代，歐美等國(guó)番茄葉霉病以生理小種0為主，之后相繼分化出1.2、2.3和1.2.3等小種。在1964、1966和1968年間加拿大等國(guó)家發(fā)現(xiàn)了能夠侵染Cf4基因的高毒性生理小種群[14]。1977年報(bào)道時(shí)，已增至了13個(gè)生理小種，抗病基因也由6個(gè)增加為11個(gè)[15]。國(guó)外在番茄生產(chǎn)中應(yīng)用抗葉霉病品種較早，因此，葉霉菌生理小種分化處于較高的層次。截至1990年，在荷蘭、法國(guó)、波蘭等歐洲國(guó)家就出現(xiàn)葉霉病菌生理小種2.5、2.4.11、2.4.5.11和2.4.5.9.11等分化層次較高的小種[16]。據(jù)加拿大、荷蘭等國(guó)研究報(bào)道，此病菌對(duì)Cf1～Cf5的5個(gè)抗葉霉病基因能分化出12個(gè)以上的生理小種，其中有些小種的致病力可使含有2～4個(gè)抗性基因的品種感病。迄今為止，世界上報(bào)道的番茄葉霉病病菌生理小種有13個(gè)，發(fā)現(xiàn)的抗病基因至少有24個(gè)，目前已被育種專(zhuān)家應(yīng)用的有10個(gè)以上。

2.2 國(guó)內(nèi)番茄葉霉病生理小種分化概況

和歐美等國(guó)家相比，中國(guó)番茄葉霉病具有更小的選擇壓力，生理小種分化基本上處于較低階段[17]。但是伴隨著番茄抗病品種相繼選育并推廣應(yīng)用，病原菌攻克了原始的一些初級(jí)寄主，逐漸分化出新的小種。表1列出了我國(guó)近幾年來(lái)各省市地區(qū)番茄葉霉病生理小種的分化情況。

表1 各省市地區(qū)番茄葉霉病生理小種的分化情況Table1 Differentiation of physiological race in tomato leaf mould in China

由表1可知，番茄葉霉病菌從發(fā)現(xiàn)至今近60年的時(shí)間里生理小種發(fā)生了激烈的變化。造成生理小種快速分化及品種抗性迅速喪失的原因，除病原菌本身特性外，還有一些人為因素，種植者和育種家共同加快了抗病品種的更新?lián)Q代。要想培育出一個(gè)適用于葉霉病嚴(yán)重發(fā)生地區(qū)的品種，至少應(yīng)轉(zhuǎn)入2個(gè)抗葉霉病生理小種的基因，避免育成品種抗性維持幾年就喪失，從而也避免了時(shí)間、人力、物力等資源的浪費(fèi)[32]。

3 番茄葉霉病抗病育種

番茄葉霉病是一種典型流行病害，在一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)中可以發(fā)生多次再侵染，同時(shí)品種間具有明顯的抗性差異，因此利用抗病品種防治葉霉病是最經(jīng)濟(jì)有效的方法[33]。番茄葉霉病抗性受顯性單基因控制，抗病性為顯性，屬于垂直抗性，大多表現(xiàn)為質(zhì)量性狀遺傳。在進(jìn)行抗病育種前，首先要選擇合理的抗源，往往能起到事半功倍的效果。野生番茄主要是被作為對(duì)重要病害的抗源加以利用，野生番茄主要有醋栗番茄（L.pimpinellifolium）、多毛番茄（L.hirsutum）、潘那利番茄（L.pennellii）、秘魯番茄（L.peruvianum）、多腺番茄（L.glandulosum）等。通過(guò)與野生番茄進(jìn)行雜交可把抗病基因轉(zhuǎn)入到栽培番茄中[34]。另外，引進(jìn)國(guó)外高抗基因抗源材料也是我們獲得抗病基因的來(lái)源。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄課題組共鑒定抗葉霉病育種材料57份，篩選出對(duì)1.2.3.4株系免疫材料5份，對(duì)1.2.3株系高抗10份，抗病15份[35]。這些種質(zhì)資源在改良番茄的抗病蟲(chóng)性、增強(qiáng)對(duì)不良環(huán)境的忍耐力、改良果實(shí)品質(zhì)及其他有價(jià)值的特性方面發(fā)揮重要作用，使番茄的開(kāi)發(fā)利用具有廣闊前景。

國(guó)外培育的抗番茄葉霉病的品種很多，主要以含Cf5或Cf9基因?yàn)橹鱗36]。美國(guó)育種專(zhuān)家用醋栗番茄和秘魯番茄作抗病親本，分別育成抗葉霉病高抗品種[37]。日本利用BayState系統(tǒng)育成了興津7-12號(hào)、風(fēng)楊、揚(yáng)子七福等品種；用STEP系統(tǒng)育成了田面、雷電、八方等品種[38]。我國(guó)番茄抗葉霉病育種研究比較晚，但取得了不錯(cuò)的成果，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄研究所育成了佳人和710等番茄抗葉霉病品種。

4 問(wèn)題及展望

葉霉病菌致病性的頻繁、易變性增加了抗病育種的難度。但是隨著保護(hù)地番茄栽培面積的不斷擴(kuò)大，培育抗葉霉病的品種依然是控制該病發(fā)生和蔓延的最有效途徑[17]。采用抗病品種時(shí)，一個(gè)值得注意的問(wèn)題是品種的抗性喪失。目前，培育的抗病品種都屬于垂直抗性品種，因此連續(xù)大面積種植極易導(dǎo)致小種變異，產(chǎn)生新優(yōu)勢(shì)小種，使品種抗性喪失，造成極大危害。故利用抗病品種防治病害必須注意抗源品種的合理布局和輪換，以保證防病效果的穩(wěn)定和持久[13]。

隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展和分子標(biāo)記的日臻完善，建立在DNA基礎(chǔ)之上且不受環(huán)境影響的分子標(biāo)記技術(shù)，已逐漸應(yīng)用于植物育種中。番茄作為一種模式植物，有著得天獨(dú)厚的特點(diǎn)，分子標(biāo)記技術(shù)發(fā)展和番茄連鎖圖譜的日趨飽和，使番茄上一些重要病害的抗病基因得以精細(xì)定位，這不但為建立完善的番茄抗病基因輔助選擇體系提供了可能，而且為抗病基因的分離和克隆提供了機(jī)會(huì)，在此前提下，迫切需要研究病原菌的變異規(guī)律，即研究番茄葉霉病生理小種的演變過(guò)程，這對(duì)于番茄抗病育種具有十分重要的意義。今后我國(guó)番茄分子育種將在重要抗病基因發(fā)掘與抗源種質(zhì)發(fā)掘創(chuàng)新、重要抗病基因分子標(biāo)記輔助轉(zhuǎn)育與聚合、分子育種策略研究與技術(shù)創(chuàng)新等方面進(jìn)一步加強(qiáng)研究和利用。

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