黃瓜花葉病毒病抗性遺傳研究進展

摘要：綜述了黃瓜花葉病毒的研究進展及黃瓜對黃瓜花葉病毒病的抗性遺傳規律和分子標記研究現狀，對存在問題進行了分析，并提出了解決問題應該采取的措施。

關鍵詞：黃瓜；黃瓜花葉病毒；遺傳

中圖分類號：S436.421.1⁺9 文獻標識碼：A 文章編號：1006－6500(2008)02－0055－04

黃瓜病毒病是近年來我國露地及秋大棚栽培中發生較為嚴重的病害。據文獻報道，能夠引起黃瓜病毒病發生的病原有多種，其中由CMV引起的黃瓜病毒病較為嚴重，對黃瓜的影響很大，除影響黃瓜的生長以外主要造成果實畸形，喪失商品性，甚至造成絕產。應用藥劑對病毒病防治均沒有明顯的效果。因此，黃瓜抗病毒育種成為黃瓜抗病育種的主要目標之一。要進行黃瓜抗病育種，必須對病害本身即病原，以及由病原引起的病害的遺傳規律具有深入的了解。只有這樣，才能設計出合理的育種方案，縮短育種時間。現將黃瓜花葉病毒病毒原及黃瓜對病毒病的抗性遺傳規律等進行簡單綜述。

1 黃瓜花葉病毒病的毒原——黃瓜花葉病毒

黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus，簡稱CMV)在分類上屬于雀麥花葉病毒科黃瓜花葉病毒屬。病毒粒體球形，包括3種基因組RNA(RNA1-3)和亞基因組RNA(RNA4)，有的還含有第5種RNA，即衛星RNA。RNA1、RNA2、RNA3的大小分別為3390-3410nt、3035～3350nt和2190-2200nt。病毒顆粒直徑為35nm，致死溫度為60～70℃，保毒期為3～4d。病毒的寄主范圍很廣，能浸染85科365屬的1000多種單、雙子葉植物，可經75種蚜蟲傳播，主要以瓜蚜、桃蚜等傳毒，也可通過機械、種子傳播，但不通過土壤傳播。引起的最常見的癥狀是花葉、斑駁、壞死、枯萎、凋謝等病毒病害，病毒粒子主要分布在細胞質和液泡中。和其他病毒相比，CMV對蔬菜作物的危害性最大，而且主要危害瓜類作物。為此，國內外對CMV進行了大量的研究。

世界各地已經報道了100多個CMV株系或分離物，它們在血清型上分為兩大類——亞組I和亞組II。以分離物DTL為代表的亞組I主要分布于熱帶和亞熱帶；以分離物ToRs為代表的亞組II流行于溫帶地區。如Varveri和boutsika(1999)研究了希臘的40個CMV分離物，發現所有被測CMV分離物屬于亞組1或屬于DTL血清組；徐平東等研究了西番蓮上的CMV特點，所測的5個CMV分離物，4個屬于CMV亞組I，1個屬于CMV亞組Ⅱ；稍早一些，徐平東(1997)還研究了來自南京、廣東、江蘇、遼寧、廈門、福建、漳州等地不同作物上的16個CMV分離物及4個標準毒株Fny、Lny、M、WL，發現14個分離物及標準毒株Fny、M屬亞組IDPL血清組，2個分離物及標準毒株Lny、WL屬亞組ⅡToRs血清組。標準毒株Fny、M屬DTL血清組，Lny、WL屬ToRs血清組，與文獻報道相一致。徐平東通過研究發現茄科的心葉煙、普通煙(cv.Xanthi-NC)能區分兩亞組的分離物，與國外報道相一致，同時也發現葫蘆科的西葫蘆能作為亞組鑒定的指示植物。

隨著分子生物學的迅猛發展和轉基因技術的不斷完善，CMV的研究也取得了重大進展。自Doolittle 1916年首次報道CMV以來，世界各地紛紛報道該病毒的存在，目前Genbank收錄的自然分離和人工合成的CMV衛星RNA全序列已有115個，其大小范圍在331-405nt。1986年英國科學家Baulcombe把CMV的衛星RNA反轉錄成cDNA再轉入煙草，首次成功獲得了抗CMV的工程植株。CMV衛星RNA已用于田間防治CMV危害并取得了顯著的增產效果。1991年中科院微生物所與河南農科院合作將TMV和CMV的外殼蛋白基因共轉化煙草，獲得抗TMV+CMV的雙抗NC89煙草，防治效果達70％。田波等構建了表達黃瓜花葉病CMV的衛星RNA和外殼蛋白的嵌合載體，并獲得高抗CMV轉基因煙草和番茄品種。莊木等(2004)構建了CMV反義2b基因的植物表達載體Pzm6.2，通過農桿菌侵染的葉盤轉化法導人煙草，分子檢測并獲得了轉反義2b基因的SRI煙草轉基因植株。在我國已經把CMV的CP基因轉入到南瓜、甜瓜、番茄和辣椒中。

2 黃瓜CMV抗性遺傳規律的研究

各國學者在病毒病的病毒種類鑒定和遺傳規律研究方面開展了大量的基礎研究工作。Prowl-denti最早對ZYMV的遺傳規律進行了研究，他認為黃瓜對ZYMV的抗性受1對隱性基因控制；Kabelka等的研究結果也表明該抗性受1對隱性基因控制。Wang等。刪報道，PRSV-W受隱性基因(PRSV-W-1)控制，而Wai和Grum等卻認為該性狀受一顯性基因(PRSV-W-2)控制。張海英等利用黃瓜重組自交系(RILs)對黃瓜3種病毒病的遺傳進行了分析，研究結果顯示，小西葫蘆黃化花葉病毒(zYMV)、番木瓜環斑病毒西瓜株系(PRSV-W)和西瓜花葉病毒(WMV)的病情指數呈雙峰分布，表明黃瓜對該3種病毒病的抗性是受主基因控制的，但也存在微效基因的修飾作用。Wang等研究指出黃瓜對PRSV-W(以前被認為是WMV-1)的抗性是由1對隱性基因prsv控制的，并認為prsv和控制無苦味的基因bi連鎖。Co-hen等認為黃瓜品種Kyoto 3 Feet中存在抗WMV的基因Wmv，其對WMV的抗性屬于耐病類型。近年來，眾多美國學者對源自我國臺灣的種質資源TMG產生了濃厚的興趣，因為這是1個對幾乎所有病毒病均具有抗性的品種，研究發現TMG對ZYMV和ZYFV的抗性分別由一對隱性基因zymv和zyfv控制，對PRSV-W的抗性由1對顯性基因控制，此外，TMG對WMV的抗性為兩種基因控制：一種是在子葉和全株均表現抗性的wmv－2，另一種是只在真葉表現抗性的2個相互作用的上位基因wmv－3和wmv－4；而且對ZYMV產生抗性的基因zymv和對WMV產生抗性的基因之一way－2存在于同一連鎖群。

近年來，國際上對其他作物抗黃瓜病毒病的遺傳規律的研究日益增多，但對在黃瓜上的CMV抗性遺傳研究較少。早在1942年，Shifriss等就對黃瓜病毒病的抗性進行了遺傳研究，他認為抗性是由3對互補基因控制的。Wasuwat等認為Wis.SMR 12等黃瓜品系中存在抗CMV的顯性單基因cmv。Kooistra的研究證明黃瓜對CMV的抗性是由3對相互獨立的顯性基因控制的。Kaan等(1973)報告的Freeman’s黃瓜品種中具有3個隱性遺傳基因，Mitangchang品種具有2個互補基因與黃瓜對CMV的抗性有關。Wang等利用黃瓜抗病材料Surinam和感病材料Wisconsin 2757的雜交得出，對CMV的抗病性是由單一隱性遺傳基因所支配的。CMV抗病性較復雜，感病個體的感病程度差別甚大，其原因可能是由顯性基因組合造成的。Karchis指出F₁的感病性表現為不完全顯性。綜上所述，關于黃瓜對CMV抗性的遺傳研究截止目前尚無統一定論。不同的研究者得出不同的結論，這可能與他們所用材料的遺傳背景不同有關。我國黃瓜材料的遺傳背景與國外材料不同，因此，我們必須對本國材料包括CMV抗性在內的各種性狀進行研究，為培育具有本國遺傳背景的黃瓜新品種奠定理論基礎。

3 黃瓜病毒病分子標記研究現狀

分子標記技術為進行黃瓜抗病毒新品種選育提供了一條更為快捷的途徑。Park等㈣利用分子標記技術對PRSV-W和ZY MV基因進行了遺傳分析和定位研究，獲得了與兩種抗病基因緊密連鎖的分子標記，并發現黃瓜對PRSV-W的抗性基因和對ZYMV的抗性基因是緊密連鎖(2.2cM)的，且找到了一個AFLP標記與ZYMV抗性基因共分離。張海英等發現黃瓜對PRSV-W的抗性基因和對ZYMV的抗性基因連鎖，連鎖距離為7cM，其研究結果還表明，3個黃瓜抗病毒基因呈現連鎖關系，說明黃瓜對ZYMV、PRSV-W和WMV的抗性基因是成簇存在的，并且這些抗病基因存在于一個主要的連鎖群2中，與Wai等的研究結果相類似。這種現象在別的作物中也存在，如Ashfield等曾發現大豆抗細菌性斑點病、抗大豆花葉病毒和抗花生斑駁病毒基因出現在分子連鎖圖譜的F連鎖群的標記K644和B12之間，成簇存在。但有關黃瓜抗CMV的分子標記目前尚未見文獻報道。

由以上綜述可以看出，黃瓜對CMV的抗性遺傳規律尚存在較大爭議。分析其原因，筆者認為主要有以下原因：第一，所用材料的遺傳背景不同，有些支配同一性狀的基因可能存在于不同的染色體位點上，不同學者研究的抗病基因可能不是同一基因；第二，由于接種強度以及實驗環境條件的差異而影響抗病性的表現，另外抗病性鑒定方法及分級標準也不能完全統一，人工鑒定難免會出現誤差，從而使所得結果不夠精確可靠；第三，不同黃瓜CMV株系在不同國家和地區的致病性可能存在差異，這也是導致不同國家或地區所得試驗結果不同的原因。因此，下一步應該圍繞以下方面進行重點研究：(1)篩選抗原材料，最好為免疫類型材料；(2)抗性鑒定技術不斷進行完善，尤其是要摸索一套穩定、有效的苗期接種鑒定技術；(3)了解病原菌的生理分化，并找到一套合理的鑒別寄主。