文献综述REV IEW
番茄抗病虫基因定位的分子标记研究进展
孟凡娟 李景富3 许向阳 刘衍春
东北农业大学园艺系，哈尔滨,1500303通讯作者,kangligong @hotmail 1com
摘要
综述了现代分子标记技术在番茄几个主要质量抗病性状和数量抗病性状基因定位中的研究进展。质量抗病性状的基因定位主要包括番茄病毒病、番茄根结线虫、番茄白粉病、番茄细菌性斑疹病、番茄斑萎病、番茄叶霉病等，数量抗病性状的基因定位主要包括番茄青枯病和番茄晚疫病。
关键词
番茄，基因定位，分子标记
Progress of Molecular Marker in Tomato G ene 2resistance Loci
Meng Fanjuan Li Jingfu 3 Xu Xiangyang Liu Yanchun
Department of Horticulture ,Northeast Agriculture University ,Harbin ,150030
3Corresponding author ,kangligong @hotmail 1com
ABSTRACT
This paper has reviewed the recent rearch progress on molecular marker of tomato gene 2resistance locus including quality resistance 2dia character and quantity resistance 2dia character 1The quality resistance 2dia character locus includes Tobacco mosaic vi rus ,Meloi dogyne i ncognita ,Pudomonas syri ngace pv.写给桃子的信
tom ato ,Cladospori um f l ulv um ,Ralstonia sol nacearum and so on.The quantity resistance 2dia character
locus includes Phytophthora i nf estans and Ralstonia sol nacearum 1
KEYWORDS
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Tomato ,G ene 2resistance ,Molecular marker
番茄作为一种重要的蔬菜作物，种植面积较大，然而一些病害的发生严重影响了番茄的产量和品质。培育优良的抗病品种一直是番茄育种工作者的重要目标。现代分子标记技术的迅速发展为番茄抗病育种工作者提供了有利的辅助工具。以下为介绍分子标记技术在番茄抗病基因定位研究中的进展。
1质量抗病虫性状的基因定位
质量性状通常由一个或少数几个主基因控制，遗传相对简单。质量抗病基因定位既可利用已有的连锁图谱，也可利用近等基因系(near isogenic lines ,N ILs )(Muehlbauer et al 1,1989)和分离群体分组分析法(bulked gregants analysis ,BSA )
分子植物育种,2004年，第2卷，第2期，第287—293页Molecular Plant Breeding ,2004,Vol 12,No 12,287—293
(Michelmore et al 1,1991)。而实际工作中往往是几种方法的同时运用，番茄质量抗病性状的基因定位主要集中在番茄烟草花叶病毒病、番茄根结线虫、番茄细菌性斑疹病、番茄白粉病、番茄叶霉病、番茄斑枯病、番茄斑萎病等。
111番茄烟草花叶病毒病
番茄烟草花叶病毒病(tobacco mosaic virus ,TMV )是番茄发生普遍，危害最重的病害之一，往往可以造成番茄的绝产。在番茄中目前已鉴定出了3个显性抗病基因T m -1、T m -2和T m -22(或T m -2a )。找到与这些基因紧密连锁的标记，对于抗病植株筛选和基因克隆都是必要和有益的。早在1989年,Y oung 和T anksley 就用RFL P 技术来分析随T m 2或T m 2a 进入L 1esculent um 的染色体片段。他们选择T m 2座位两侧的RFL P 标记，分别检测了12个不同育种来源的T m 2和
T m 2a 品系，发现渗入片段，图距可达51cM ，最
短的只有4cM 左右。(Motoyoshi et al 1,1996)利用近等基因系，以RAPD 标记分析Tm2座位，经鉴别在220个随机引物中得到13个标记，位于
T m -2及其紧密连锁的nv 座位两侧的217cM 左
右的范围内。Ohmori 等(1995)找到了与T m -2基因紧密连锁的RAPD 标记。并把其中的OPI18900,OPE16900和OP G 09700等四个PAPD 标记
成功的转化为SCB121200,SCI18900,SCE16900and SCG 09700等四个SCAR 标记。同时Motoyoshi 等(1996)找到了与T m -2紧密连锁的两个标记OPE16900和OPN311000，并把13个标记中的6个
克隆测序,Southern 杂交分析表明：其中一个为单拷贝序列，其余为中度或高拷贝序列。Sobir 等(200
0)分析了与T m -2紧密连锁的SCAR 标记的特点。Ohmori 等(1996)找到了与T m -1基因紧密连锁的6个RAPD 标记，而且将其转为与
T m -1基因共分离的SCAR 标记。Pillen 等
(1996)利用2112个回交群体，对T m 2a 区域高地名灯谜
分辨率遗传图谱进行了构建，在周围约413cM 的范围内定位了13个RFL P 标记和RAPD 标记，其中10个标记集中在012cM 的窄小范围内，而离
T m 2a
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最近的两侧标记仅相距0105cM 。有一个
RFL P 标记(R12)与T m 2a 呈共分离现象。利用
T m -2两侧遗传距离为1cM 的RFL P 标记，只不再沉沦
用两代就可以获得导入片段仅为2cM 的含T m -
2基因的植株，而用常规方法至少需要100代才
能得到同样的结果。Y oung 等(1988)将与T m 2a
紧密连锁的两个标记制成了探针，这有利于植株后代的选择。并在与T m 2a 距离014cM 的范围进行了作图，成为该基因的克隆起点。Dax 等(1998)利用两个近等基因系Tom 21S 和Tom 21R ，找到了两个共显性的RAPD 标记，长度分别为450bp 和500bp ，并将其转化为稳定的SCAR 标记，来鉴定分离群体的杂和性和纯和性，这为育种工作提供了一种方便、快速的方法。田苗英等(2000)运用RAPD 技术和BSA 法，找到了一个与Tm 2-nv 基因连锁的分子标记OPD201700(71067cM )。Dax 等(1994)利用近等基因系和RAPD 技术找到了与T m -2a 紧密连锁的标记LA1791，经验证F 2代符和1∶3的分离比例。
112番茄根结线虫
磁盘整列感染了根结线虫(Meloi dogyne i ncognita )是番茄生产损失的一个重要原因之一。(彭德良和唐文华,2001)目前在番茄中新发现的抗根结线虫基因有8个，原来的Mi 抗性位点表示为Mi -1，新发现的抗性基因分别称作M i -2、M i -3、M i -4、M i -5、M i -6、M i -7、M i -8、M i -9，为番茄抗根结线虫育种提供了丰富的遗传资源。其中4个抗性基因M i -1、M i -3、M i -9、M i -5被分别定位在番茄第6染色体和第12染色体上，并且利用高密度图谱已经克隆出的M i -1基因与其它植物抗病基因具有相似性。Xu 等(2001)找到了与M i 连锁的1个RAPD 标记，并把它转化为SCAR 标记。K lein 2Lankhorst 等(19
91a )利用83M7133和83M7138两个近等基因系(只在M i 和Asp -1位点有差异的群体)，找到了两个RFL P 标记(GP79和H6A202)和3个RAPD 标记。均与番茄根结线虫基因紧密连锁,结题报告怎么写
并且利用GP79标记能鉴定具有抗根结线虫性状的番茄植株的杂合性和纯合性，从而为育种工作提供了方便。van Daelen 等(1993)利用这两个标记和已有的对Aps -1和GP79之间的范围进行了图谱分析。为基因的最后克隆奠定了基础。Ho 等(1992)找到了与Mi 基因连锁的一RFL P 标记、一个PCR 标记PEX -1，其中PEX -1，由于与
M i 基因的紧密连锁,PEX -1已成为育种过程中
鉴定M i 基因的重要标记之一。M i -3是Yaghoobi 等(1995)在秘鲁番茄的一份材料中发
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分子植物育种
Molecular Plant Breeding
现的抗线虫基因，呈显性单基因遗传，可在32℃的温度下保持抗线虫能力。利用BSA群体，建立抗感基因池，用520种寡聚核苷酸引物进行筛选，得到2个标记与M i-3紧密连锁，并利用标记NR-14和RFL
P标记TG180，将M i-3定位于番茄第12条染色体短臂的近端区域。K lein2 Lankhorst等(1991b)找到了多个与Mi连锁的RFL P标记。Mesguer等(1991)建立了M i基因的高饱和RFL P图谱。
113番茄白粉病
番茄白粉病是保护地内日趋严重的一种病害。根据病原物的不同，目前标记的抗番茄白粉病的基因主要有两个:L V和Ol-1。Chunwong等(1994)利用BSA法和RAPD技术得到了与番茄白粉病抗性基因(L V)连锁的RAPD标记OP248( 700bp片段、第12条染色体)，与RFL P标记CT134距离仅为1cM。并且把它定位在RFL P两个标记CT121and CT129的0184cM的范围内。其中CT121标记与L V只相距0116cM,(Chun2 wong et al1,1997)并利用这些标记基因建立了该基因的高密度图谱，为该基因的最后克隆奠定了基础。van der Beek等(1994)报道了来自多毛番茄的抗白粉病不完全显性基因Ol-1，筛选出一个RAPD引物，其产物与之共分离，并定位于第6染色体上的接近同工酶标记Asp-1附近的区域内，与M i和Cf-2/Cf-5相邻。Huang等(2000)利用易感品种Mongker和抗病品种L1hirsutum G111560杂交后的F2代、F3代材料进行PAPD分析，把Ol-1基因定位在RFL P标记TG153和TG164之间。并且找到了与抗番茄白粉病基因紧密连锁的5个均为共显性RAPD标记,，并转化为SCAR01、SCAR10、SCAE16、SCAR11和SCAR16的SCAR标记，这有利于该基因的克隆以及番茄抗白粉病分子标记辅助选择系统的建立，这使得需要5至9次回交的传统育种方式完成的工作，只需2至3次即可完成，大大缩短了育种时间。Bai等(2003)利用L ycopersicon escu2 lent um cv.×L ycopersicon parvif lorum G111601的杂交F2
代群体和AFL P分析，找到了与抗性有关的3个位点。其中Ol-qtl1位于第6染色体上，与Ol-1位点在同一区域。Ol-qtl2和Ol -qtl3位于第12染色体上，二者相距25cM，与另一抗白粉病基因L v距离较近。这对番茄白粉病的主要抗性和潜在抗性基因之间的关系提供了研究空间。
114番茄细菌性斑疹病
番茄斑疹病(P udomonas a2 to)是一种细菌性病害，危害极其严重。Martin等(1991)报道了利用RAPD技术和近等基因系Rio G rande和Rio G rande2Pto快速鉴别抗性基因Pto的研究。在此试验中，选用了144个引物，共产生了将近625种相互分离的扩增产物，获得R110、R120、CD41等三个标记，以最大似然估计得: R110与Pto之间距离为1917±1312cM。
美国康乃尔大学农业与生命科学学院的Mar2 tin等(1993)报道了利用与Pto基因紧密连锁的这些标记和染色体步移技术，首次将Pto基因成功的克隆，并通过遗传工程方法将该基因转移至感病植株，使这些植株具有了天然抗病植株具有的抗性。
115番茄斑萎病
番茄斑萎病(Tom ato spotted w ilt vi rus)是一种严重的番茄病害之一，通常引起番茄的茎和叶片的发育不良、坏死，造成植株死亡。而由野生番茄转移到栽培番茄中的S w-5基因对番茄斑萎病具有明显的
抗性。Stevens等(1995)利用近等基因系和一个普通番茄与潘那利番茄杂交的F2群体为材料，在748个随机的10寡聚核苷酸引物中筛选出1个随机引物(5′G A GCACGGG A3′)，产生了一条约2200bp的条带，与S w-5紧密连锁，并利用此标记将S w-5定位于第9条染色体的长臂近端部位，两个标记CT71和CT220之间，图距间隔为217cM。Chague等(1996)报道了用BSA法和RAPD技术筛选与S w-5连锁标记，找到了9个与S w-5连锁的标记，其中标记R1和R2分别位与S w-5两侧1015cM的范围内，与S w-5的距离均为111cM，并认为这两个标记都是因种间杂交随同S w-5进入L1esculen2t um 的。他们还把其中的R2改造成稳定的SCAR标记。Brommonschenkel和Tanksley(1997)利用这些与S w-5紧密连锁的标记和染色体步移技术把S w-5基因定位在100kb的范围内。
116番茄叶霉病
番茄抗病虫基因定位的分子标记研究进展
Progress of Molecular Marker in Tomato G ene2resistance Loci 289
番茄叶霉病(Cladospori um f l ulv um )是一种世界性的病害，严重威胁着番茄的生产，特别是在保护地内，随着种植面积的扩大和连作时间的延长，该病危害日趋严重。
Thomas 等(1995)利用AFL P 技术在L 1esculent um (Cf -9)X L 1pennellii 的F 2世代中筛选了近42000
个AFL P 座位，获得了3个与Cf -9共分离的AFL P 标记(M1、M2、M3)，集中于Cf -9基因两侧共约014cM 的范围内。对含有Cf -9基因克隆的质粒再用AFL P 标记进行分析，得知M1和M2分别位于Cf -9基因的两侧，相距间隔为1515cM 。Jones 等(1994)并以这些标记为起点，通过转座子示踪子技术将Cf -9基因克隆。
117其它
番茄黄曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus ,T Y LCV ),Czosnek 等(1990)报道该病在地中海、北非和古巴的广大地区均有发生，造成番茄的大面积损失。Hanson 等(2000)利用92个RFL P 标记作为探针对来自野生番茄黄曲叶病毒病抗性基因Ty -1进行了定位分析，将其定位在第11染色体上,TG 36和TG 393两个标记之间，约1416cM 的范围内，这是首次对该抗性基因的定位报道。Chague 等(1997)利用RAPD 技术和BSA
法，用600条引物找到了与Ty -1紧密连锁的四个RAPD 标记，分别为Ra 、Rb 、Rc 、Rd (450bp 、800bp 、400bp 、1100bp )，定位在1713cM 的范围内。
自上世纪1950年发现番茄枯萎病(Fusarium oxysporum f 1sp 1lycopersici )以来，现已遍及世界各地，并成为番茄生产上的重要问题。目前番茄枯萎病的生理小种已发现3个：生理小种1、2、3。国外不少含I -1、I -2、I -3基因已被转入普通番茄中。Sarfatti 等(1991)L ycopersicon pennellii ×L 1esculentum
的回交群体，利用番茄第7条染色体RFLP 的两个TG 20和TG 128标记之间的154个标
记对I1基因进行了区域分析，为该基因的克隆奠定了基础。Sarfatti 等(1989)对抗番茄枯萎病生理小种2的基因I2进行了分析，认为RFLP 标记TG 105与该基因紧密连锁(014cM )。而且Segal 等(1992)利用RFLP 标记TG 26和TG 36两个标记把I2定位在411cM 的范围之间。并且根据这些与抗番茄枯萎病基因紧密连锁的分子标记已经把这些基因克隆。
Kawchuk 等(1998)找到了与抗番茄黄萎病(V erticilli um vaporariorum )基因V e 的4个共分
离的RAPD 标记(0149到0167cM 之间)。Fazio 等(1999)利用1000条10bp 的随机引物筛选出与单一主效基因Frl (抗番茄茎根腐烂病)紧密连锁的UBC #116、194和655三个RAPD 标记，其中UBC194与Frl 相距511cM 。Doganlar 等(1998)获得了抗番茄根腐病(Pyrenochaeta lycop 2
ersici )性基因py -1连锁的RAPD 标记(OPW -
4551和OPC -021420)。
2数量性状的基因定位
数量性状基因位点Q TLs (quantitative trait loci )作图是对复杂抗病性状进行研究的有效方
法。番茄分子标记连锁图谱的构建，为Q TLs 开展定位研究奠定了良好的基础。并且随着分子标记技术和Q TLs 作图研究的快速发展，越来越多的植物数量抗病基因(quantitative resistance loci ,QRLs )得以鉴定和定位。近年来发表的有关番茄
数量抗病基因的代表性研究主要有番茄晚疫病和番茄青枯病。现分述如下:
211番茄晚疫病
番茄晚疫病(Phytophthora i nf estans )是一种严重危害番茄生产的真菌性病害，培育抗番茄晚疫病品种是番茄稳产增产的有效经济手段。番茄的抗晚疫病是有两类不同的基因控制：一种受单显性Ph 因控制；另受多基因控制，与多种因素有关，属数量性状。已在野生番茄中发现两个Ph 基因(Ph1和Ph2)(G allegly ,1960;Moreau et al 1,1998)。Chunwong 等(2002)利用感病品种CLN657(susceptible )和抗病品种L3708(resis 2tant )杂交的F 2群体对基因Ph -3进行标记，找
到一个RFL P 标记TG 591(LOD =18141)和两个AFL P ，该基因与Ph 和Ph -2为非等位基因。Moreau 等(1998)利用Hawaii7996×WVa700杂
交的F 2代群体，把基因定位在标记CP105和TG 233的814cM 的范围内(第10条染色体的长臂上)。并利用BSA 群体找到了与Ph -2连锁的AFL P 标记。从而构建了Ph -2区域的高密度图
谱，为该基因的图谱克隆奠定了基础。Brouwer and St Clair (2003)等利用L ycopersicon esculen 2
t um ×L 1hi rsut um 杂交的回交群体为材料，对抗
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分子植物育种
Molecular Plant Breeding
晚疫病Phytophthora i nf estans有关的3个Q TL (lb4,lb5b，和lb11b)进行了分析。分析表明,3个Q TL位点基因组覆盖率为28～47cM，其中Lb4在标记TG609附近(TG182和CT194之间)，第4条染色体上(619cM范围),Lb5b在标记TG69a和TG413TG609之间，第5条染色体上(818cM范围)，与标记TG23距离最近,lb11b在标记TG194and TG400之间，第11条染色体上(1511cM范围)。
212番茄青枯病
番茄青枯病(Ralstonia sol nacearum)是一种发生普遍、危害严重的土传性病害，其病原细菌可在土壤中存活多年，是热带、亚热带地区番茄生产上的重要病害。迄今为止尚未找到防止此病的有效药物，因此进行抗病育种是防治该病的最有效手段。Yui等(1999)利用TPL-5和Hawaii 7998的杂交群体，找到
了与抗性基因连锁的4个RAPD个标记，其中RA12-13450和RA12-291600。Thoquet等(1996)利用Hawaii7996和WVa700杂交的3500株F3群体和已有的RFL P标记，利用不同的Q TL模型，发现了两个QRL主要分布在第6条染色体上。Wang等(2000)利用不同的番茄青枯病生理小种和已有的几个Q TL分析认为：在第6条染色体上的位点抗性程度最强，但与其余的QRL联系较弱。并利用F3代群体，针对台湾的番茄青枯病生理小种1的Pss4种，发现了一个新的QRL(第12条染色体)，对Pss4具有较强抗性。Mangin等(1999)通过采用两种不同的方法分析认为，对番茄青枯病表现抗性的主要有两个QRL，均位于第6条染色体上，覆盖率为30cM。这与传统的认为只有一个QRL的观点是不同的。新抗性位点的发现对番茄青枯病育种和抗病基因的最后克隆具有重要意义。
3小结
随着分子标记技术的发展和番茄连锁图谱的日趋饱和，番茄上一些重要病害的抗病基因得以精细定位，这不但为建立完善的番茄抗病基因辅助选择体系提供可能，而且为抗病基因的分离和克隆提供了可能。为番茄抗病育种展现了广阔的前景。据K ooman gersmann(1998)统计，目前已分离的番茄抗病基因已达9个，其中包括抗细菌性斑点病的Pto基因和Prf基因，抗枯萎病的I2基因和I2c基因，抗叶霉病的Cf2基因、Cf4基因、Cf4A基因、Cf5基因和Cf9基因，这些研究对于探讨抗病基因的作用机理和提高番茄的抗病性具有十分重要的意义。
参考文献
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