辣椒疫病及其抗病性遺傳研究述評

巢 娟，戴思慧，肖 杰

（湖南農業大學園藝園林學院，長沙410128）

辣椒疫病及其抗病性遺傳研究述評

巢 娟，戴思慧，肖 杰*

（湖南農業大學園藝園林學院，長沙410128）

辣椒疫病及其抗病性遺傳規律研究取得了大量成果，主要集中體現在以下四個方面：辣椒疫病及其傳播方式、范圍，辣椒疫病抗性遺傳規律的研究，辣椒疫病的抗性機制研究，辣椒抗疫病的QTL定位研究。雖然辣椒疫病抗性研究取得一定進展，并已經研發出不少抗辣椒疫病的品種，但仍然難以滿足生產者對抗性品種的需求。

辣椒；疫病；抗病性；遺傳規律

辣椒疫病是由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici Leon.）引起的一種土傳性病害。該病害于1918年第一次在美國新墨西哥洲發現。20世紀70年代開始在我國蔓延，世界很多國家及主要辣椒產區都發生過辣椒疫病，嚴重影響了辣椒產業的發展［1］。在適宜條件下，如果1個病株發病，10 d左右發病面積可擴展到12 m2，20 d即可達到45 m2。辣椒疫病可導致辣椒產量急劇降低，輕者減產20%～30%，嚴重者減產90%，甚至絕收［2，3］，因此防治辣椒疫病一直受到植病工作者和辣椒育種工作者的重視［4］。迄今為止，辣椒疫病主要使用化學方法防治。此法雖然效果好，但會降低辣椒品質，導致農藥殘留和辣椒疫霉菌產生抗藥性，且易受環境的制約。同時，生物防治因目前還沒有找到有效的生防菌而難以展開，因此，有效防治辣椒疫病迫切需要培育抗病性品種。隨著分子技術的飛速發展，基于DNA多態性的分子標記已廣泛應用于植物分子遺傳圖譜的構建、基因定位、基因克隆和分子標記輔助選擇等方面［5］。分子標記育種不僅為抗病蟲辣椒品種的選育提供了技術手段，而且相對于傳統育種方法而言，還可大大縮短育種周期。因此，圍繞推動抗病性品種培育，學界就辣椒疫病及其抗病性遺傳規律開展了大量研究。

1 辣椒疫病的傳播方式及危害

辣椒疫病是最嚴重的真菌性病害之一，為辣椒疫霉菌引起的葉片枯萎、果實腐爛以及莖稈出現水漬狀壞死斑的土傳性病害。辣椒疫霉菌屬于鞭毛菌亞門疫霉屬，主要由孢子囊、菌絲體、游動孢子、卵孢子及厚垣孢子等組成。其傳播途徑具有多樣性，可以通過土壤、空氣傳播，但主要是通過土壤傳播。因為病原菌的卵孢子能在土壤中長期存活，而高溫高濕的辣椒生長季節非常適合疫霉菌生長和繁殖，所以辣椒疫病很容易爆發［6］。

辣椒疫霉菌能夠侵染一定范圍內的茄科植物，包括西紅柿和茄子，還能對南瓜、黃瓜、西瓜等葫蘆科作物產生影響［7］，甚至對十字花科作物如甘藍、胡蘿卜等造成不同程度的侵害［8，9］。辣椒疫病能夠感染植株生長的各個時期。近年辣椒疫病爆發越來越頻繁且嚴重，雖然其爆發的原因尚未完全探明［10］，但已有研究表明與以下因素密切相干：生長前期的大雨和高濕、植株過度擁擠、N肥過多、較差的排水系統和過于頻繁的灌溉［11～13］。

2 辣椒疫病抗性遺傳規律

辣椒抗疫病的材料并不多，大多數只是中抗或耐病，極少有高抗品種，更談不上有免疫品種。辣椒疫霉病菌有很多不同毒力的菌株。在某地被認為是抗病品種，可能在其他地方又成為感病品種。Quirin EA等研究表明，辣椒疫病的抗性是從基因和生理學兩方面復合而成的，一個雜交的辣椒種質資源其基因型包括高抗型、易感型以及中間耐受型［14］。Bartual R等基于傳統遺傳分析方法的研究表明，辣椒疫病抗性既有垂直抗性，也有水平抗性［15］。Sy等2008年運用13個不同的P.capsici分離物對26份辣椒重組自交系材料的抗病性進行研究，用一個感病品種和一個抗病品種作對照，結果表明：感病品種NMCA10399對病原物中的1個株系抗病，對其他12個不同分離物的侵染表現感病，其抗病性主要為水平抗性；抗病品種CM334對所有的病原物均表現為抗病。26份重組自交系對病原物的抗病性表現不一，在某些辣椒材料中，垂直抗性和水平抗性共存［16］。

大量研究表明，辣椒疫病的抗性遺傳有單基因、寡基因和多基因控制等多種模式［17～22］。國外抗病品種（材料）較多，表現突出的主要有中美洲抗性材料AC2258、PI201234、PI201232［23～25］、墨西哥當地小果型辛辣品種CM334［19，22］，其中CM334為抗性最強的品種［14］，是最常用的抗病育種材料。中國李智軍等的研究表明，品種Bangchan對廣東辣椒疫霉菌菌株ZLT0566的抗性遺傳符合1對不完全顯性基因控制，但P038的抗性遺傳符合2對相互獨立的不完全顯性互補基因控制模式［26］。王得元等的研究表明，病情指數的遺傳符合加性顯性模型，顯性性質為超顯性，基因為減效基因［27］。國內外大量抗性遺傳分析研究說明，在辣椒基因組中存在著豐富多樣的抗病性基因，同時也表明辣椒疫病抗性的表達具有較為復雜的機制。由此導致因使用的病原菌株、鑒定方法及抗性判定標準等的不同而得出不盡相同的結論。

3 辣椒疫病的抗性機制

辣椒對疫病的抗性主要與寄主組織結構和生理生化特性有關。至目前為止發現的幾個辣椒抗疫病品種都表現為數量抗性，其抗病性表達受病原菌株系、接種體數量、寄主生育期、環境條件等影響。Hwang等用電鏡對辣椒感病品種Hanbyul在P.capsici侵染后的組織結構變化進行觀察，發現被P.capsici侵染的根和莖部，薄壁細胞的大部分被分解，但其維管束組織卻未發生嚴重解離，說明P.capsici不容易損壞辣椒的維管束結構［28］。李海燕等研究表明β-1，3-葡萄糖酶對抗病菌在植株體內擴展具有積極作用［29］。Jeun等研究表明，和苗齡相關的抗性與辣椒莖中礦物質如N、P、K、C含量的大量增加、干物質的急劇增加，以及果糖、葡萄糖和蔗糖含量的降低有關。這些生理變化可能是由于一些不同基因控制的蛋白質和酶所引起［30］。馬海賓等研究發現，染病前后感病品種葉片中可溶性總糖含量持續高于抗病品種；抗病品種和感病品種的可溶性蛋白含量變化規律均表現為先升高后下降，但接種前其葉片中可溶性蛋白含量兩者間無明顯差異；抗病類型和感病類型辣椒接種后保護酶活性均升高，而且感病類型的POD和ASP酶活性在接種120 h后顯著高于抗病類型；高抗類型葉片中PPO活性增加幅度顯著大于感病類型，但抗病類型品種PPO活性上升趨勢比較平緩。接種后感病品種PAL活性上升幅度小于高抗品種，接種后96 h PAL活性開始逐漸下降［31］。而辣椒接種疫霉菌后Pro與可溶性糖含量高、丙二醛含量低的品種抗疫病力強；反之，感病力強［22］。這說明Pro、丙二醛及可溶性糖的含量在接種之后的增長速度與積累量是決定辣椒抗病力強弱的關鍵性生理活性物質。黃鳳蓮等研究發現，辣椒抗疫病的性狀和植株體內的多酚氧化酶PPO的活性、苯丙氨酸裂解酶PAL活性以及可溶性蛋白的含量呈正相關，和過氧化物酶POX的活性呈負相關［32］。還有研究表明，辣椒對疫病的抗性存在階段性的特征，隨著株齡增長其疫病抗性增強；且品種抗性越強，其階段性越明顯［33～35］。

4 辣椒抗疫病的QTL定位研究

QTL是指控制數量性狀的基因在基因組中的位置。易圖永利用辣椒品種93-100-17-1-0和茄門的F2代群體構建辣椒抗疫病連鎖圖譜，對辣椒抗病基因的QTL定位發現，辣椒對疫病的抗性受13個非連鎖狀態的QTL位點控制，其中有3個主效QTL；其將與感病性有關的QTL位點定位在第5條連鎖群上，與誘導性有關的QTL位點分別定位在第1、2、5和8條連鎖群，與穩定性有關的QTL位點定位在第1、2、5和7條連鎖群；主效QTL位點的表型效應為41%～55%，具有加性作用的中間型QTL位點的表型效應為17%～28%，還有一些微效QTL位點，這些QTL解釋了感病品種90%以上表型變異，QTL之間的上位性效應在其中起著非常重要的作用［36］。王得元等的研究則表明，病情指數的遺傳符合加性顯性模型，顯性性質為超顯性，基因為減效基因，廣義遺傳力為73.18%［27］。Thabuis等在2003年通過對3張辣椒種間分子遺傳圖譜分析檢測到6個主效QTL：Phyto.4.1、Phyto.5.1、Phyto.5.2、Phyto.6.1、Phyto.11.1、Phyto.12.1，分別位于第4、5、5、6、11、12條染色體上［22］。Quirin等研究發現，Phyto.5.2QTL幾乎普遍存在于辣椒的高抗品系里，且獲得一個與疫病抗性基因緊密連鎖的RAPD標記，并將其轉換成SCAR標記［14］。Quirin等發現，在Phyto.5.2處的序列OpD04擴增出來的基因單獨放大后發現只有在C.annuum和C.chinese這兩個品種中顯示高抗性［14］。利用C.annuum和C.chinese與易感性品種雜交并提取親本和F2的DNA，進行瓊脂糖凝膠電泳，發現其抗性基因主要位于OpD04.717位置。OpD04.717分子圖譜的SCAR分配在Chr5，其LOD值為10.7，在分子圖譜上靠近CT155之間的修訂LOD值為7.95，兩者間的距離為2.5 cM；其與CD64a間的修訂LOD值為7.82，兩者間的距離為2.5 cM。Kim等檢測到4個抗根腐病QTLs，位于染色體5、6、9上，解釋了66.3%的表型變異［37］。張曉芬等對甜椒抗疫病材料N1345進行遺傳分析，結果顯示其抗性由兩對加性—顯性—上位性主基因控制［38］。Sugita等利用DH群體與AFLP分子標記對抗疫病品系AC2258開展了QTLs定位分析，獲得2個AFLP連鎖標記，能夠用于以AC2258為抗源的抗疫病標記輔助育種［23］。安靜在第四連鎖群上檢測到2個QTL位點，一個QTL位點的LOD值為2.89，在連鎖群上的支持區域是0～7.2 cM，另一個QTL位點的LOD值為4.18，在連鎖群上的支持區域是13.6～35.6 cM。兩個QTL解釋表型差異的貢獻率分別為9.5%和16.4%［1］。

5 展望

辣椒疫病屬于全球性的辣椒真菌性病害。辣椒對疫病的抗性具有“遺傳多樣化”特點，不同抗病性品種甚至不同株系的抗病性遺傳方式也不盡相同。辣椒存在豐富的抗疫病基因，因此，辣椒疫病抗性基因的遺傳問題備受爭議。雖然辣椒疫病抗性研究取得了一定進展，并已經研發出不少抗疫病的品種，但是投入生產后其對辣椒疫病的抗性水平仍然很低，難以滿足生產者對抗性品種的需求。由此可見，對于辣椒疫病抗性的研究任重而道遠。隨著現代科學技術的快速發展，科研人員應充分利用現代生物技術，更加深入地對辣椒疫病抗性基因進行定位與篩選。只有這樣才能為克隆辣椒疫病抗性基因創造有利條件，提高抗性品種選育效率。

［1］ 安 靜.辣椒分子連鎖圖譜的構建及抗疫病QTL定位［D］.北京：中國農業科學院碩士學位論文，2006.

［2］ Bosland PW，Lindsey DI.A seedling screen for phytophthora root rotof pepper Capsicum annuum［J］.Plant Disease，1991，75：1048-1050.

［3］ Ristaino JB，Johnston SA.Ecologically based approaches tomanagement of phytophthora blight of bell pepper［J］. Plant Disease，1999，83：1080-1089.

［4］ 羅德旭，鞏振輝，李大偉.辣椒疫病抗病性分子鑒定技術研究［J］.西北農業學報，2008，17（5）：76-80.

［5］ 華明艷，王立浩，毛勝利，等.辣椒中可用于輔助選擇的分子標記及其研究進展［J］.長江蔬菜（學術版），2008（5b）：14-17.

［6］ 易圖永，謝丙炎，張寶璽，等.辣椒疫病防治研究進展［J］.中國蔬菜，2002（5）：52-55.

［7］ Yasuhiro Minamiyama，Masato Tsuro，Takashi Kubo，et al. QTL analysis for resistance to Phytophthora capsici in pepper using a high density SSR-based map［J］.Breeding Science，2007，57：129-134.

［8］ 任光馳.辣椒疫病病原研究［J］.甘肅農業科技，1990（10）：33-35.

［9］ Polach FJ，Webster RK.Identification of strains and inheritance of pathogenicity in Phytophthora capsici［J］. Phytopathology，1972，62（1）：20-26.

［10］Holmes GJ，Lancaster ME，Rodriguez RJ，et al.Relative susceptibility of cucurbit and solanaceous crops to Phytophthora blight［J］.Phytopathology，2001，91（S6）：S39.

［11］Black LL，Green SK，Hartman GL，etal.Pepper diseases：a field guide［A］.AVRDC Publication［C］.Asian Vegetable Research and Development Center，1991.

［12］Biles CL，Brunton BD，Wall MM，et al.Phytophthora capsici zoospore infection of pepper fruit in various physical environments［J］.Proc Okla Acad Sci，1995，75：1-5.

［13］Lefebvre V，Palloix A.Both epistatic and additive effects of QTLs are involved in polygenic induced resistance to disease：a case study，the interaction pepper-Phytophthora capsici Leonian［J］.Theor Appl Genet，1996，93：503-511.

［14］Quirin EA，Ogundiwin EA，Prince JP.Development of sequence characterized amplified region（SCAR）primers for the detection of Phyto.5.2，a major QTL for resistance to Phytophthora capsici Leon［J］.Theor Appl Genet，2005，110：605-612.

［15］Bartual R，Carbonell EA，Marsal JI，et al.Gene-action in the resistance of peppers（Capsicum annuum）to Phytophthora stems blight（Phytophthora capsici L.）［J］.Euphytica，1991，54：195-200.

［16］Sy O，Steiner R，Bosland PW.Recombinant inbred line differential identifies race-specific resistance to phytophthora root rot in Capsicum annuum［J］.Phytopathology，2008，8（7）：870.

［17］Pochard E，Molot PM，Domingguez G.Etude de deux nouvelle sources de resistances a Phytophthora capsici Leon.chez le piment：confirmation de l’existence de trois composantes distinctes dans la resistance［J］. Agronomie，1983，3：333-342.

［18］Mozzetti C，Ferraris L，Tamietti G，et al.Variation in enzyme activities in leaves and cell suspensions asmarkers of incompatibility in different phytophthora-pepper interactions［J］.Physiol Mol Plant Pathol，1995，46：95-107

［19］Lefebvre V，Palloix A.Both epistatic and additive evects of QTL are involved in polygenic induced resistance to discase：a case study the interaction pepper-Phytophthora capsici Leonian［J］.Theor Appl Genet，1996，93：503 -511.

［20］Pflieger S，palloix A，Caranta C，et al.Defense response genes co-localize with quantitative disease resistance loci in pepper［J］.Theor Appl Genet，2001，103：920-929.

［21］Oelke LM，Bosland PW，Steiner R.Differentiation of race specific resistance to phytophthora root rot and foliar blight in Capsicum annuum［J］.J Am Soc Hortic Sic，2003，128：213-218.

［22］Thabuis AP，Pflieger S.Comparativemapping of Phytophthora resistance loci in pepper germplasra：evidence for conserved resistance loci across Solanaceae and for a large genetic diversity［J］.Theoretical and Applied Genetice，2003，106（8）：1473-1485.

［23］Sugita T，Yamaguchi K，Kinoshita T，et al.QTL analysis for resistance to phytophthora blight（Phytophthora capsici Leon.）using an intraspeci double-haploid population of Capsicum annuum［J］.Breed Sci，2006，56：137 -145.

［24］Ogundiwin EA，Berke TF，MassoudiM，et al.Construction of 2 intraspecific linkage maps and identification of resistance QTL for Phytophthora capsici root-rot and foliar-blight diseases of pepper（Capsicum annuum L.）［J］.Genome，2005，48：698-711.

［25］Ortega GR，Espanol CP，Zueco JC.Interaction in the pepper -Phytophthora capsici system［J］.Plant Breed，1995，114：74-77.

［26］李智軍，龍衛平，鄭錦榮，等.2個辣椒疫病抗性資源的抗性遺傳分析［J］.華南農業大學學報，2008（4）：30 -33.

［27］王得元，安 康，王汝賢.廣州市辣椒疫病病原鑒定［J］.廣東農業科學，2001（2）：37-39.

［28］Hwang BK，Kim WB，Kim WK.Ultrastructure at the host parasite interface of Phytophthora capsici in root and stems of Capsicum annuum［J］.Ehytopothology，1989，127：305-315.

［29］李海燕，劉惕若，甄 艷.辣椒品種對疫病的抗性研究——氨酸，丙二醛與可溶性糖在抗病中的作用［J］.中國農學通報，2006，22（11）：315-317.

［30］Jeun YC，Hwang BK.Carbohydrate，amino acids，phenolic and mineral nutrient contents of pepper plants in relation to age-related resistance to Phytophthora capsici［J］. Phytopothology，1991，131：40-52.

［31］馬海賓，鄭服叢，康麗華.辣椒感染疫病后生化指標的響應研究［J］.生物技術，2006，16（3）：35-38.

［32］黃風蓮，劉壽明，曾瑞香，等.湘研辣椒品種抗疫病篩選及抗性機制研究［J］.湖南農業大學學報，1999，25（4）：303-309.

［33］Hartman GL，Wang TC.Phytophthora blight of pepper：screening for diseasere sistance［J］.Tropieal Pest Management，1992，38：319-322.

［34］Clerjeau M.Current trend in breeding disease-resistant varieties of vegetable crops［J］.Agronomy，1981（1）：41 -48.

［35］Kim YJ.Expression of age-related resistance in pepper plant in feeted with Phytophthora capsici［J］.Plant Disease，1989，73：745-747.

［36］易圖永.辣椒抗疫病相關基因的分析及QTL定位［D］.長沙：湖南農業大學博士學位論文，2003.

［37］Kim HJ，Nahm SH，Lee HR，et a1.BAC—derived markers converted from RFLP linked to Phytophthora capsici resistance in pepper（Capsicum annuum L）［J］.Theor Appl Genet，2008，118（1）：15-27.

［38］張曉芬，韓華麗，陳 斌，等.甜椒疫病抗性遺傳及相關基因分子標記研究［J］.園藝學報，2011，38（7）：1325-1332.

Review for Inheritance of Resistance to Phytophthora capsici Research

CHAO Juan，DAISi-hui，XIAO Jie*
（Horticulture and Landscape College，Hunan Agriculture University，Changsha，Hunan 410128，China）

Inheritance of resistance to Phytophthora capsici and Phytophthora capsici have been made a lot of achievements，which focused on the following four points：research pepper blightand itsmode of transmission，scope，inheritance of resistance to Phytophthora capsici research pepper blight resistance mechanisms，QTL localization of anti-blight of pepper.Although some achievements has been got，and have developed some resistant kinds of pepper，but it is still difficult tomeet the needs of producers.

Pepper；Blight；Resistance；Inheritance

S436.418.1＋9

：A

1001-5280（2014）02-0221-05

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.27

2013 12- 10

巢 娟（1989-），女，湖南汨羅人，碩士研究生，Email：chaojuanjj＠163.com。*通信作者：肖杰，教授，從事蔬菜栽培育種研究與教學，Email：xiaojie＠hunau.net。