程 瑞， 王學征， 徐兵劃， 張朝陽， 黃大躍， 白 甜， 羅德旭， 孫玉東

(1.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所/淮安市設施蔬菜重點實驗室，江蘇淮安 223001；2.東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，黑龍江哈爾濱 150030)

西瓜蔓枯病(gummy stem blight of watermelon，GSB)是一種世界性真菌病害，病原菌為Stagonosporopsisspp.，包含S.caricae及其演生的姊妹種S.citrulli和S.cucurbitacearum(Didymellabryoniae)3種病原菌，這3種病原菌在形態(tài)上無明顯差異，需要通過基因型進行區(qū)分[1-3]。據(jù)報道，蔓枯病病原菌不僅在全球范圍內(nèi)分布廣泛，并且能危害多種葫蘆科作物[4]，包括西瓜[5]、甜瓜[6]、黃瓜[7]、南瓜[8]等，該病原菌主要通過土壤、灌溉等途徑傳播，高溫高濕環(huán)境更有利于病原菌孢子的存活和擴散，相應病害在西瓜的整個生育期均可發(fā)生，莖蔓、葉片是最主要的發(fā)病部位，嚴重時還會侵染果實[9]。近年來，隨著我國溫室大棚等設施栽培的快速發(fā)展，人們長期進行的多茬次栽培，不僅會造成農(nóng)業(yè)生態(tài)條件的惡化和植物自毒作用，引發(fā)植株生長代謝障礙與抗逆性減弱，同時土壤中蔓枯病病原菌基數(shù)也急劇增加，加上高溫高濕環(huán)境有利于蔓枯病病原菌快速繁殖，導致在西瓜生產(chǎn)實踐中暴發(fā)大面積蔓枯病[3，9]。相關研究顯示，西瓜蔓枯病病株率一般為15%～25%，嚴重時高達80%以上，能在短時間內(nèi)使植株藤蔓枯死，病蔓率達10%，嚴重發(fā)生時可減產(chǎn)15%以上，且該病發(fā)病快，一旦發(fā)生便很難控制，從而嚴重影響西瓜的產(chǎn)量和品質，目前已經(jīng)發(fā)展成為西瓜生產(chǎn)上的主要病害，嚴重制約了我國西瓜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[10-12]。目前，防治西瓜蔓枯病以化學藥物為主，但因該病害在西瓜生產(chǎn)的各個生育期均可發(fā)生，并且能夠侵害西瓜植株的不同部位，加上該病原菌的寄主分布廣泛且結構復雜多樣，從而嚴重影響了該病害的防治效果[13-15]。同時，化學防治不僅成本高、效率低，還會引起病原菌的抗藥性及環(huán)境污染等問題[16]。利用抗病品種是防治西瓜蔓枯病最經(jīng)濟、最有效的措施。育種家們一直在進行西瓜蔓枯病抗源篩選和利用的研究，但是由于西瓜經(jīng)長期馴化，致使其遺傳背景狹窄，由于抗性材料多為野生種質，且病原菌分布廣泛、結構復雜、目前西瓜蔓枯病的抗性遺傳機制尚不清晰等[17-22]，使得采用傳統(tǒng)育種方法難以培育出優(yōu)質抗病品種。因此，至今都未見可用于生產(chǎn)的蔓枯病抗性西瓜新品種。隨著西瓜基因組和重測序數(shù)據(jù)的公布及分子生物學技術應用于病原菌研究[22-24]，近年來育種家們在西瓜蔓枯病抗性鑒定、遺傳分析、基因/數(shù)量性狀座位(QTL)定位及分子標記開發(fā)等方面開展了許多工作，也取得了很大進展。本文著重就近5年的研究進行總結，旨在為西瓜蔓枯病抗性育種提供參考。

1 西瓜蔓枯病病原菌的研究

掌握病原菌的特征、分布是利用抗性材料進行抗病育種的重要依據(jù)。1891年，Chester在美國特拉華州的西瓜植株上發(fā)現(xiàn)西瓜蔓枯病病原菌并將其命名為PhyllostictacitrullinaChester，是在西瓜上發(fā)現(xiàn)該病原菌的最早記錄[5]。研究發(fā)現(xiàn)，蔓枯病病原菌存在有性世代、無性世代2個部分，且在全球分布廣泛，前人主要通過形態(tài)學進行獨立區(qū)分和命名，導致蔓枯病病原菌命名比較混亂[25]，最后統(tǒng)一學名為D.bryoniae。直到2015年，Stewart等首次在前人研究的基礎上明確了3種蔓枯病致病菌并重新對其進行命名劃分：S.caricae及其演化生成的姊妹種S.citrulli、S.cucurbitacearum(D.bryoniae)，這3種病原菌形態(tài)相似，但基因型存在差異，可以通過基于聚合酶鏈式反應(PCR)的微衛(wèi)星標記進行區(qū)分[1-2]。

西瓜蔓枯病自發(fā)現(xiàn)以來，一直呈現(xiàn)出擴大蔓延的暴發(fā)趨勢，如今已廣泛分布于南美洲、亞洲、歐洲、非洲及大洋洲等地區(qū)[26]。近年來，研究者們對各地區(qū)西瓜蔓枯病病原菌進行了調查分析。Stewart等對北美、南美、歐洲、北非和亞洲等地區(qū)的蔓枯病病原菌進行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，在北美、南美、亞洲和東南亞等地區(qū)分布的主要為S.caricae，而S.cucurbitacearum則主要來自北美、歐洲、亞洲和新西蘭的溫帶地區(qū)[1]。在美國境內(nèi)，S.citrulli為優(yōu)勢種，主要分布在美國東南部，S.cucurbitacearum在美國東北部更為常見[27]。2014年，Li等對我國華東地區(qū)西瓜蔓枯病害進行調查研究發(fā)現(xiàn)，D.bryoniae是引發(fā)我國華東地區(qū)西瓜蔓枯病病害的主要病原菌[28]。基于Stewart等對蔓枯病病菌最新的分類方法[1]，徐彥剛對我國江蘇、安徽、浙江、江西地區(qū)西瓜蔓枯病發(fā)病植株進行分離鑒定，發(fā)現(xiàn)致病菌均為S.citrulli[20]。譚蕊對我國西南地區(qū)西瓜蔓枯病病原菌進行調查發(fā)現(xiàn)，我國西南地區(qū)西瓜蔓枯病的致病菌主要為S.citrulli、S.caricae2種，未見S.cucurbitacearum，其中S.citrulli是該地區(qū)的優(yōu)勢種[25]。Huang等對我國臺灣地區(qū)西瓜蔓枯病病原菌進行鑒定統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，S.citrulli是引發(fā)臺灣地區(qū)西瓜蔓枯病的主要病原菌[29]。近2年，Wang等以及筆者所在團隊從田間分離西瓜蔓枯病發(fā)病植株發(fā)現(xiàn)，我國浙江、江蘇地區(qū)西瓜蔓枯病致病菌主要為S.cucurbitacearum[30]。以上研究結果表明，西瓜蔓枯病的3種病原菌在全球廣泛存在，不同地區(qū)的優(yōu)勢種存在差異，而我國西瓜蔓枯病病原涵蓋以上3種，且不同地理區(qū)域、不同年份的優(yōu)勢種群可能不同。

在病原菌遺傳多樣性及致病力方面，研究者們也開展了一系列研究，但是由于生物學技術及測序技術的限制，前人的研究結論多數(shù)認為蔓枯病病原菌遺傳多樣性較低[31-34]，并且不同病原菌菌株之間的致病力差異不顯著[35-36]。近年來，人們對蔓枯病病原菌的研究不斷深入，Gimode等對6份從不同寄主上分離獲得的蔓枯病菌(S.cucurbitacearum、S.citrulli、S.caricae每種各2份不同分離菌株)分別通過苗期接種鑒定的方式進行病原菌致病性、西瓜種質蔓枯病抗性研究，接種12份不同西瓜種質資源的結果表明，西瓜蔓枯病病原菌的侵染性水平不僅與菌種有關，不同分離菌株的侵染力也存在明顯差異；西瓜種質對蔓枯病病原菌株的抗性也存在不確定性。另有研究發(fā)現(xiàn)，不僅不同來源的蔓枯病致病菌株的致病力存在差異，同時對殺菌劑的敏感性也顯著不同[37-39]。S.caricae對戊唑醇類殺菌劑存在耐藥性，而S.citrulli、S.cucurbitacearum則對這類殺菌劑敏感[37]；S.caricae對啶酰菌胺類和氟吡菌酰胺類殺菌劑敏感，但S.citrulli對該類殺菌劑具有一定抗性[38]；在我國東部發(fā)現(xiàn)的S.citrulli對甲基硫菌靈具有一定抗性，而在美國弗羅里達州分離的S.citrulli卻對甲基硫菌靈敏感[39]。西瓜蔓枯病病原菌菌株間的致病力、耐藥性存在差異，西瓜種質對蔓枯病病原菌的抗性具有不確定性，這些都給西瓜蔓枯病的防治和抗性品種選育帶來了巨大挑戰(zhàn)。雖然目前關于西瓜蔓枯病病原菌致病機制、不同病原菌及菌株之間的差異特性尚不清楚，但是人們近2年對蔓枯病病原菌的研究不斷深入，如浙江大學宋鳳鳴老師團隊完成了從浙江地區(qū)分離獲得的西瓜蔓枯病病原菌S.cucurbitacearum分離株DBTL4的基因組測序工作，共獲得35.28 Mb基因組數(shù)據(jù)和 9 844 個預測蛋白[30]，并在NCBI等數(shù)據(jù)庫中公布了全部數(shù)據(jù)(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/data-hub/taxonomy/749889/)，這將有助于研究者更全面地了解蔓枯病病原菌。

2 抗性種質、遺傳分析和基因/QTL定位

西瓜蔓枯病抗性種質資源主要集中在野生西瓜(Citrullusamarus)中，通過傳統(tǒng)雜交方式選育抗性西瓜品種不僅周期長，而且不確定性高。近年來，育種工作者通過人工接種方式進行西瓜蔓枯病抗性資源評價鑒定、抗性遺傳分析研究，并積極開展抗性基因/QTL定位及分子標記開發(fā)研究，有關西瓜蔓枯病抗性的定位研究主要以S.cucurbitacearum(D.bryoniae)和S.citrulli2種病原菌為研究對象，并且各地研究病原的菌株以當?shù)胤蛛x菌株為主。雖然起步較晚，但近2年已成為研究熱點，并取得積極進展。

2.1 抗性種質鑒定

在長期馴化的過程中，因過于重視果實品質，導致一些性狀損失，并導致栽培西瓜的遺傳基礎非常狹窄，其他瓜類品種已被用作西瓜多種病害抗性性狀的主要來源[22-24，40]。早在1962年，Sowell和Pointer就發(fā)現(xiàn)了抗蔓枯病的西瓜種質PI 189225[41]，隨后育種家們試圖將這種抗性引入商業(yè)品種中，但未成功[42-47]。后來，PI 271778被確定為另一個西瓜蔓枯病抗性的來源[48]。2005年，PI 164248、PI 244019、PI 254744、PI 271771、PI 279461、PI 296332、PI 482276、PI 482379、PI 490383和PI 526233被鑒定為新的西瓜蔓枯病抗性種質資源[49]。我國對西瓜蔓枯病抗性種質資源的鑒定工作起步較晚，顧衛(wèi)紅等通過苗期接種鑒定，獲得美國引進提純的Al-l golden producer、Al-l sweet scarlet和自育的新品系A5-6、H2-5等4個西瓜種質對蔓枯病具有較強抗性[17]。宋榮浩等對78份西瓜種質資源進行蔓枯病抗性評價，未發(fā)現(xiàn)有免疫或高抗種質，獲得AU-sweet scarlet、AU-Jubilant、AU-Producer及自交系W6-9、W23-18和W23-47等中抗西瓜蔓枯病種質資源[18-19]。徐彥剛等對80份不同地域來源的西瓜種質進行蔓枯病接種抗性鑒定，篩選出21份高抗、抗西瓜蔓枯病種質材料，其中僅PI 189225、PI 482276被鑒定為高抗材料[20-21]。綜合前人的研究結果，西瓜蔓枯病抗性主要來源于野生西瓜種C.amarus(表1)，通過雜交轉育方式獲得部分西瓜新品種(系)，但因地域、氣候條件、病原菌菌種等的不同在田間抗性表現(xiàn)并不穩(wěn)定[3，9]。盡管有上述的抗性來源，但抗蔓枯病西瓜品種的育種研究并不成功。蔓枯病可由3種不同病原菌引起，宿主對不同菌株的不同抗性存在差異、不同病原菌菌株致病力及耐藥性不同可能是部分抗性育種工作不成功的主要原因之一。

表1 西瓜抗蔓枯病資源

2.2 抗性遺傳分析

蔓枯病可在葫蘆科多種作物上發(fā)生，目前研究者已經(jīng)在西瓜、甜瓜、黃瓜、南瓜等多種葫蘆科作物上開展了蔓枯病抗性遺傳和基因/QTL定位研究[9]，但西瓜蔓枯病抗性遺傳研究較為滯后，遺傳機制尚不明晰。多項研究結果表明，西瓜蔓枯病抗性遺傳特性極為復雜，不僅不同品種(系)之間存在不同的遺傳特性，同時該特性還受到寄主、病原及環(huán)境條件等因素的協(xié)同影響[50]。Norton等通過將西瓜抗性種質PI 189225與感病品種Charleston Gray進行雜交，根據(jù)F2代及BC代群體的抗性表現(xiàn)，得出西瓜蔓枯病抗性基因是由1對隱性基因(db、db)控制的[44]。顧衛(wèi)紅等通過將西瓜抗蔓枯種質與栽培易感品種雜交，根據(jù)后代抗性表型分析結果，認為西瓜蔓枯病抗性遺傳為顯性基因控制[17]。Gusmini等通過不同抗性水平的西瓜品種雜交，根據(jù)F1、F2代和BC群體的抗性特性，認為西瓜對蔓枯病的抗性受遺傳、非遺傳因素的共同影響，并且存在較大的環(huán)境影響和基因修飾[15]。全球有多位研究者分別獨立試驗，以抗性西瓜種質和易感材料雜交獲得F2(F2：3)代群體，并以苗期人工噴霧西瓜蔓枯病病原菌懸浮孢子液的方式進行接種抗性鑒定，結果均表明，西瓜對蔓枯病的抗性遺傳屬于數(shù)量性狀，且受環(huán)境等因素的影響較大[51-54]。多項研究發(fā)現(xiàn)，蔓枯病的抗性在西瓜中存在顯著的變異性[49，55]。西瓜種質資源作為抗蔓枯病育種和有關生物學研究的基礎，需要不斷完善種質資源遺傳多樣性的評價體系，明確西瓜種質遺傳多樣性的分布特點。

2.3 基因/QTL定位

雖然西瓜蔓枯病抗性遺傳分析的工作起步于40年前，但對抗性基因/QTL定位研究則是近幾年的事。如上所述，目前在主要研究區(qū)域的優(yōu)勢種為S.cucurbitacearum(D.bryoniae)和S.citrulli，因此，主要研究工作集中在抗這2種菌種的遺傳分析和基因/QTL定位上。Ren等以抗性種質PI 189225(C.amarus)為父本、易感西瓜品種K3(C.lanatus)為母本進行雜交，獲得264個F2代株系和211個F2：3代株系，在2016年春、秋2季分別于苗期進行噴霧接種抗性鑒定[51]，所用病原菌為我國華東地區(qū)優(yōu)勢種S.cucurbitacearum分離株JS002。結果表明，西瓜蔓枯病抗性遺傳為隱性數(shù)量性狀。采用BSA測序分析方法定位到8號染色上1個約5.7 Mb大小的主效位點QTL8.1，解釋了31.54%～32.42%的表型變異(表2)。通過開發(fā)KASP分子標記進行精細定位，將候選區(qū)間縮至KASP_JS9383和KASP_JS9186標記之間(571.27 kb)(表3)，以西瓜97103 v1為參考基因組，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)有19個注釋基因，其中包含2個與抗性有關基因(LRR-RLK基因)Cla001017、Cla001019，并通過qRT-PCR進一步證實這2個基因在抗性種質PI 189225和易感品種K3接種過程中的表達量存在顯著差異[51]。Lee等以抗性種質PI 189225(C.amarus)為父本、易感種質920533(C.lanatus)為母本雜交后獲得178個F2代群體，通過苗期噴霧接種進行抗性鑒定，依據(jù)葉片發(fā)病、莖部發(fā)病2種鑒定標準分別進行抗性鑒定和連鎖遺傳分析[52]，病原菌為韓國本土分離的S.cucurbitacearum分離株KACC 40937。結果表明，西瓜蔓枯病抗性遺傳為數(shù)量性狀，QTL定位分析獲得位于8號染色體、6號染色體上的qLL8.1、qSB8.1和qSB6.1的3個QTL位點。并開發(fā)了4套KASP分子標記，在9個野生種質及13個栽培西瓜品種中進行驗證。位于8號染色體上的qLL8.1、qSB8.1被鑒定為主要的QTL，解釋了10.0%～10.5%的表型變異(表2)。以西瓜基因組97103 v1為參考基因組，發(fā)現(xiàn)位于8號染色體的主要QTL(qLL8.1、qSB8.1)在分子chr8_WGRS240 和chr8_WGRS(3)185標記之間(0.87 Mb)(表3)包含83個注釋基因，其中包含4個與抗性相關的基因(RLK基因)被鑒定為可能與西瓜抗性相關的候選基因Cla022133、Cla022184、Cla022195、Cla022196[52]。Gimode等以抗性種質PI 482276(C.amarus)為父本、以美國栽培種Crimson Sweet(C.lanatus)為母本進行雜交，獲得178個F2：3代株系，通過苗期噴霧接種方式分別進行了2次獨立的接種抗性鑒定試驗，病原菌為美國優(yōu)勢種S.citrulli分離株12178A。結果表明，西瓜蔓枯病抗性在F2代中出現(xiàn)正態(tài)分離，表現(xiàn)為數(shù)量性狀[53]。Gimode等經(jīng)表型鑒定與遺傳連鎖分析定位獲得3個與西瓜蔓枯病抗性相關的QTL位點(ClGSB3.1、ClGSB5.1和ClGSB7.1)，表型變異解析系數(shù)為6.4%～21.1%(表2)。以西瓜Charleston Gray v1為參考基因組，發(fā)現(xiàn)ClGSB3.1位點區(qū)域中包含65個注釋基因，ClGSB5.1位點中包含712個注釋基因，ClGSB7.1位點中包含574個注釋基因。開發(fā)了3套KASP分子標記進行群體驗證，發(fā)現(xiàn)位于ClGSB5.1和ClGSB7.1上的標記與西瓜蔓枯病抗性存在緊密連鎖(表3)，通過序列比對和共線性分析進一步鎖定ClGSB7.1位點中的ClCG07G013230和ClGSB5.1位點中的ClCG05G019540(與97103v1版本基因組中Cla020705基因同源)可能為主要的抗性候選基因。Hong等通過噴霧接種的方式進行西蔓枯病抗性定位研究，病原菌為韓國國家園藝和草本科學研究所(NIHH)提供的韓國本土Didymellabryoniae分離株13-020，以抗性種質PI 279461(C.lanatus，致病系數(shù)為24%)為母本、以易感種質PI 223764(C.lanatus，致病系數(shù)為85%)為父本進行雜交，F(xiàn)1代表現(xiàn)出抗病(致病系數(shù)為26%)，進一步獲得128個F2代群體單株中85株表現(xiàn)為抗病、43株表現(xiàn)為感病，表明西瓜蔓枯病抗性為多基因控制的數(shù)量遺傳[54]。經(jīng)表型鑒定與遺傳連鎖分析定位獲得3個與西瓜蔓枯病抗性相關的QTL位點(ClGSB1.1、ClGSB10.1和ClGSB11.1)，表型變異解析系數(shù)為10.236%～10.237%(表2)。進一步在3個QTL位點開發(fā)HRM分子標記，共開發(fā)出5個SNPs在ClGSB1.1、ClGSB10.1存在多態(tài)性，最終確定WmGSB1.1-2(Chr01_28 572939)和WmGSB1.1-7(Chr01_28931313)可能與西瓜蔓枯病抗性緊密連鎖(表3)，以西瓜97103 v2為參考基因組，發(fā)現(xiàn)標記WmGSB1.1-2和WmGSB1.1-7間(0.36 Mb)包含40個注釋基因，其中，包含與抗病相關基因ClC01G014900、ClC01G015010(RLKs基因)、ClC01G014910、ClC01G014990(WRKY基因)、ClC01G015130被確定為西瓜蔓枯病抗性基因[54]。上述研究采用西瓜抗源材料PI 482276(C.amarus)、PI 189225(C.amarus)、PI 279461(C.lanatus)進行西瓜蔓枯病抗性遺傳定位，在西瓜第1、3、5、6、7、8、10、11號染色體上累計9個抗性相關基因QTL位點(表2)，通過以SNP開發(fā)KASP、HRM分子標記在抗感群體中驗證，進一步篩選出與西瓜1、5、7、8號染色上5個主要抗性QTL位點緊密連鎖的9套蔓枯病抗性分子標記(表3)，并獲得可能與西瓜蔓枯病抗性相關基因13個(表2)，獲得的抗性基因多為RLKs基因，其在西瓜蔓枯病中的抗性作用并未得到驗證。在西瓜蔓枯病抗性研究中采用抗源材料、易感材料均不同，并且使用的病原菌菌株來源不同，試驗環(huán)境和季節(jié)均存在不確定性，進而導致研究結果差異較大。綜上，西瓜蔓枯病抗性基因定位研究結果并不理想，雖有多項相關研究報道，但研究結果差異較大，并未獲得真正可以應用于育種的抗性分子標記?？赡芘c病原菌株致病力與西瓜蔓枯病抗性間關系較為復雜，且受多基因控制有關。

表3 西瓜蔓枯病抗性連鎖分子標記

2.4 其他

在長期的進化過程中，植物逐漸形成了一套復雜的防御系統(tǒng)，抗病性可能受多種因素調控。但是隨著人們對抗病基因及其編碼產(chǎn)物的結構與功能的研究，以及對植物信號轉導途徑中其他組分的進一步解讀，有關植物與病原體互作、抗病基因進化的分子機制研究也不斷深入。盡管基因產(chǎn)物針對的病原體及致病因子截然不同，但其植物抗性基因的分子內(nèi)結構特征相對十分保守。目前，西瓜蔓枯病抗性基因尚不明確，遺傳機制尚不清晰。Hassan等分別通過對西瓜蔓枯病抗性種質PI 189225和易感種質PI 438676在苗期接種蔓枯病病菌(韓國本地分離的S.cucurbitacearum，菌株編號：13-020)后，進行西瓜抗性基因(NBS-R基因)表達譜分析。結果表明，Cla001821、Cla019863、Cla020705、Cla012430、Cla012433和Cla0124396個基因在抗性種質PI 189225中的相對表達量顯著高于易感種質PI 438676，且其中有5個基因的相對表達量在接種病菌后12 h達到峰值，Cla001821在接種后72 h的相對表達量達峰值，Cla020705在接種12、72 h后均出現(xiàn)相對表達量峰值[55]。Ren等對西瓜GDSL基因家族進行系統(tǒng)分析，在接種蔓枯病病原菌S.cucurbitacearum(JS002)后，有12個GDSL基因在抗性種質PI 189225和易感品種K3中存在顯著差異表達，其中基因CLCG02G001050在易感品種K3中的相對表達量始終顯著高于在抗性種質PI 189225中的相對表達量[56]?？共』?R-基因)在植物免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，以應對各種病原體和昆蟲，包括病毒、細菌、真菌、蚜蟲和線蟲[57]，NBS類抗病基因作為抗病基因中數(shù)目最多的家族，在植物抵御病蟲害中起著關鍵作用[58]。GDSL脂肪酶是脂肪酶家族中重要的亞家族之一，GDSL脂肪酶廣泛參與植物生長發(fā)育、逆境脅迫響應、油料種子的脂肪酸代謝等過程[59]。以上研究結果表明，在西瓜抗性種質和易感種質接種蔓枯病菌后，R-基因和GDSL脂肪酶基因均存在響應機制，說明西瓜抗蔓枯病可能是一個系統(tǒng)過程，受到多種代謝途徑調控。

3 存在問題與展望

西瓜栽培種遺傳基礎狹窄[22-24]，蔓枯病病原菌多樣[1]，表現(xiàn)出不同病原菌及分離菌株對不同抗源的侵染力存在差異，給西瓜抗蔓枯病育種帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。雖然近幾年來育種研究者在病原菌分布調查、抗性遺傳、基因/QTL定位、分子標記開發(fā)等方面開展了大量工作，也取得了顯著進展，但仍有幾個亟待解決的問題。

首先，西瓜蔓枯病病原菌在世界范圍的分布及變異尚不清楚。當前，普遍認為西瓜蔓枯病病原菌有3個近緣種，其形態(tài)相似，可在核酸水平加以區(qū)分[1-2]。目前，美國[1]、中國[12，25，28-29]、韓國[52，54]、土耳其[26]等國家已經(jīng)開展了西瓜蔓枯病病原菌的調查研究，但其他國家和地區(qū)有關西瓜蔓枯病病原菌鑒別情況的報道較少。我國對西瓜蔓枯病病原菌的研究起步較晚，雖然Li等完成了對華東地區(qū)西瓜蔓枯病病菌的分布調查[28]，譚蕊完成了西南地區(qū)西瓜蔓枯病病原菌的調查[25]，認為S.cucurbitacearum是我國華東地區(qū)的優(yōu)勢種，在西南地區(qū)無分布[28]，西南地區(qū)存在S.citrulli、S.carica2種病原菌，未見S.cucurbitacearum，以S.citrulli為優(yōu)勢種[25]。而徐彥剛2020年通過田間病株分離鑒定發(fā)現(xiàn)我國江蘇、浙江、安徽、江西等地西瓜蔓枯病致病菌為S.citrulli[20]。Huang等通過對我國臺灣地區(qū)西瓜蔓枯病病原菌的調查發(fā)現(xiàn)，S.citrulli是引發(fā)臺灣地區(qū)西瓜蔓枯病的主要病原菌[29]。以上結果表明，我國西瓜蔓枯病致病菌在不同地區(qū)、不同時間優(yōu)勢種存在明顯差異，給西瓜蔓枯病防治帶來巨大挑戰(zhàn)。同時，我國西北、東北地區(qū)西瓜蔓枯病致病菌報道較少，隨著設施栽培的發(fā)展，西瓜種植區(qū)不斷擴大，以上結果未必能全面反映我國西瓜蔓枯病病原菌分布的全貌。2020年，我國已完成了S.cucurbitacearum基因組測序工作[30]，但尚未公布S.citrulli、S.carica基因組的信息，病原菌間的遺傳特性和遺傳變異尚不清晰。

其次，西瓜蔓枯病病原菌致病及抗性機制研究滯后。雖然人們對西瓜蔓枯病病原菌致病機制及耐藥性均開展了一系列研究，但迄今，關于蔓枯病病原菌的致病機制尚不明確。雖然我國已經(jīng)從南瓜、西瓜中分離獲得蔓枯病病原菌S.cucurbitacearum的分離株zq-1[60]、DBTL4[30]，并完成了相應的基因組測序工作，但兩者之間缺少系統(tǒng)比較研究，其遺傳特性和變異尚不清楚。近2年來，有多項關于西瓜蔓枯病抗性基因/QTL定位的相關報道，但因使用的抗源材料、易感材料、病原菌菌種及分離株系、試驗過程等不完全一致，使得抗性基因/QTL定位結果存在很大差異[51-54]，迄今，已在西瓜第1、3、5、6、7、8、10、11號染色體上累計定位出9個抗性相關基因QTL位點(表2)，針對不同抗源材料開發(fā)出與西瓜1、5、7、8號染色體上5個抗性QTL位點高度連鎖的9套西瓜蔓枯抗性分子標記(表3)，但這些標記并未能在育種中得到實際應用，充分說明了西瓜蔓枯病抗性機制較為復雜，屬于多基因控制的數(shù)量性狀，尚未明確西瓜蔓枯病植物自身的主要抗性基因，西瓜材料抗蔓枯病機制研究依然處于空白狀態(tài)。

再次，抗病育種進展緩慢。雖然早在1962年人們就開始了西瓜抗性材料的篩選[41]，但真正將抗病材料用于育種中并成功得到抗病品種的卻鮮有報道。根據(jù)現(xiàn)有報道，西瓜蔓枯抗源材料主要來源于栽培種C.lanatus的近緣種C.amarus[46-49]，而我國相對缺乏抗源材料，對抗性種質材料的收集、篩選與鑒定工作有待進一步加強。雖然Norton等通過多年摸索和積累，選育出部分抗蔓枯病西瓜新品種Au-producer、All-sweet scarlet、Au-Jubilant[44-46]，顧衛(wèi)紅等選育出了抗蔓枯病西瓜新品種抗病948等[17]，但這些品種的田間抗性表現(xiàn)不明顯，并且部分品種的商品性狀有待改善，未能得到大面積推廣應用。由于在生產(chǎn)上缺少抗病材料，使得病原菌能夠多樣化存在，加上設施栽培的普及，西瓜蔓枯病迅速蔓延，對西瓜生產(chǎn)構成了嚴重威脅。

針對以上問題，國際研究者應加強合作，開展全球西瓜主產(chǎn)區(qū)西瓜蔓枯病病原菌調查研究，充分了解蔓枯病病原菌的分布特征及遺傳多樣性。共享病原菌基因組測序結果，研究病原菌之間的遺傳差異，為研究病原菌的毒性、侵染性和對寄主的選擇性提供新的線索。同時，加強開展西瓜蔓枯病抗性種質材料的搜集、鑒定和篩選工作，為抗病育種挖掘重要材料。另外，抗性基因鑒定最關鍵的點在于表型鑒定的準確性，西瓜蔓枯病病原菌致病性與寄主抗病性之間的機制較為復雜，建立穩(wěn)定的抗性鑒定體系是抗性基因挖掘的基礎之一。針對已定位獲得的潛在抗性基因，進一步開展生物功能驗證，明確西瓜抗性基因作用機制，篩選獲得西瓜蔓枯病主效抗性基因，開發(fā)西瓜蔓枯病抗性育種核心分子標記，所有這些努力都將為西瓜蔓枯病抗性育種提供理論依據(jù)。