煙草重要基因篇：1. 煙草抗病相關基因

龔達平

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煙草重要基因篇：1. 煙草抗病相關基因

龔達平

（中國農業科學院煙草研究所，青島 266101）

煙草是重要的經濟作物之一，也是研究植物與病害互作的主要模式生物。煙草病害種類泛多，對煙草危害較為嚴重的病害有黑脛病、赤星病、青枯病、煙草普通花葉病、黃瓜花葉病、馬鈴薯Y病毒等。化學藥劑防治會引起環境污染、農藥殘留、煙葉安全性等問題，而培育煙草抗病新品種是解決這些問題的根本途徑。煙草抗病相關基因或分子標記的獲得可高效靶向加快培育煙草抗病新品種的步伐。

1 抗黑脛病相關基因

煙草黑脛病由真菌（）引起。張錦偉等[1]以高抗黑脛病的煙草品種K326苗期接種黑脛病菌絲3天后取葉片構建了cDNA文庫。蘇振剛等[2]以煙草黑脛病抗性品種革新3號為材料，利用黑脛病0號生理小種誘導構建抑制差減（SSH）文庫，篩選出57個對煙草黑脛病抗性相關的差異表達基因。肖炳光[3]利用感黑脛病品種紅花大金元和抗黑脛病種質RBST構建BC1（紅花大金元/RBST//紅花大金元）群體，將抗黑脛病基因Ph精確定位在標記TM10401和PT52634間的0.191 cM范圍內。肖炳光等[4]（2013）利用抗黑脛病雪茄品種Florida 301和感黑脛病品種Hicks的重組自交系群體，鑒定了11個QTL，其中貢獻最大的一個QTL解釋了16.9%的大田表型變異和18.6%的溫室表型變異。Vontimitta等[5]（2012）利用Beinhart 1000和Hicks構建的DH群體，鑒定了6個QTL，其中位于4號和8號染色體的兩個位點分別解釋了25.4%和20.4%的表型變異。

2 抗赤星病相關基因

煙草赤星病由赤星病菌（）引起。童治軍等[6]（2012）以感赤星病品種長脖黃和抗赤星病品種凈葉黃構建F2群體，利用SSR標記在3個連鎖群上檢測到3個與赤星病抗性相關的QTL，抗性等位基因均來自凈葉黃。這3個QTL解釋了雙親病情指數差值的86%左右，其中約61%為加性效應。蔣彩虹等[7]（2013）以抗煙草赤星病品種凈葉黃與感病品種NC82構建F2代分離群體，獲得了一個抗赤星病基因的SSR標記連鎖群M，該連鎖群包括12個標記，全長181.5 cM，平均間距15.1 cM，抗性基因被定位在標記J4與J9之間，其中與J9的遺傳距離僅為4 cM。

3 抗青枯病相關基因

煙草青枯病是一種由青枯菌（）引起的細菌性病害。楊柳[8]（2012）以中抗青枯病品種巖煙97和感病品種紅花大金元雜交得到的237個F2:3家系為作圖群體，利用SSR標記檢測到2個主效QTL，分別位于第17a、17b連鎖群上，分別解釋了25.7%和13.28%的表型變異。在聯合分析時，檢出2對具有上位效應的QTL，貢獻率分別為4.73%和3.91%。Qian Y L等[9]（2013）利用Enshu×TI448A和Yanyan97×TI448A的F2群體，鑒定了位于連鎖群3和5上的4個QTL位點（qBWR-3a，qBWR-3b，qBWR-5a和qBWR-5b）；這4個位點分別解釋了9.00、19.70、17.30和17.40%的表型變異。

4 抗煙草普通花葉病毒相關基因

煙草普通花葉病毒病在我國各產煙區均有分布，病原為煙草花葉病毒（tobacco mosaic virus，TMV）。煙草N基因是理想的抗TMV基因，它和TMV之間的互作是植物和病毒互作領域的經典系統。N基因起源于粘毛煙草（），是Whitham等[10]（1994）和Dinesh-Kumar等[11]（1995）利用轉座子標簽法進行分離的，其結構、功能及表達特點都得到了深入研究。N基因編碼一個131.4 kDa的蛋白質，屬于典型的TIR-NBS-LRR抗病基因。Padgett等[12]（1993）報道，TMV復制酶126/183 Kda蛋白是激發N基因介導的過敏反應（HR）所必須的；后來Erickson等[13]（1999）用農桿菌介導的表達策略證明，50 kDa TMV解旋酶片段（p50）足以引發N基因介導的HR。Dinesh-Kumar等[14]（2000）證實，N基因的5個外顯子經選擇性剪切可編碼NS和NL兩個轉錄物；在TMV侵染后3 h之內以NS為主；4~8 h以NL為主。煙草N基因介導的TMV抗性是識別病原經系列信號傳導產生防衛反應。N基因介導的HR是第一個防衛反應，可限制TMV于枯斑及其鄰近部位；HR隨后誘導整個植株非特異的普遍的防衛反應即系統獲得性抗性（SAR）。

5 抗黃瓜花葉病毒相關基因

煙草黃瓜花葉病毒（cucumber mosaic virus, CMV）是世界上分布最廣的植物病毒之一，其株系繁多，每年都給煙葉生產造成重大的經濟損失。文軻等[15]（2013）以感CMV品種NC82和抗CMV品種臺煙8號及其F1為材料，從2317對SSR引物中篩選出127對多態性引物。進一步挑選62對SSR引物，對經過CMV接種鑒定的288個BC1（NC82/臺煙8號//NC82）單株進行標記定位分析。采用復合區間作圖法進行QTL定位，檢測到一個QTL位于10號連鎖群上，在標記53735與54196之間，標記53735與抗性緊密連鎖，遺傳距離為0.1 cM，貢獻率為13%，暫命名為qCMV-1，其抗性等位基因來自臺煙8號。

6 抗馬鈴薯Y病毒相關基因

煙草馬鈴薯Y病毒病（potato virus Y，PVY）是煙區的主要病毒病害。陳帥等[16-17]（2010）和周佳等[18]（2010）以不同PVY誘導時期的白肋煙品種VAM葉片mRNA作為探針，利用cDNA芯片篩選已構建的抑制差減雜交文庫，共有915個克隆為表達上調（Ratio＞2）；對上調表達明顯的天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp、NtERD1和NtPsaN進行了全長克隆和表達分析，它們受到PVY的顯著誘導。Julio等[19]（2013）利用Illumina測序技術，對12個F7重組自交系進行轉錄組測序，獲得了在感病材料中高表達，而在抗病材料中不表達的真核細胞翻譯起始因子4E（eIF4E）。進一步對100個F8重組自交系的PCR實驗驗證了感病性與eIF4E表達的相關性；利用F2分離群體進行標記定位也證實了eIF4E基因突變與PVY抗性完全連鎖；通過篩選EMS誘導的突變群體，獲得了兩個eIF4E基因提前終止的抗PVY突變體。

7 問題與展望

抗TMV的N基因和抗PVY的eIF4E基因均是單基因，很容易進入煙草的育種程序，但其他主要病害還需要進一步進行QTL的精細定位。隨著煙草基因組測序的完成和功能基因組的開展，將加快對煙草抗病基因的深入研究，如據王元英[20]（2011）分析，煙草基因組中包含400多個NBS-LRR類抗病基因。分子育種必將成為今后煙草抗病育種的主要手段。

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