西瓜品種‘黑皮’對瓜蚜的抗性遺傳分析

陳青 梁 曉 伍春玲 劉迎 徐雪蓮

摘 ?要：采用單株蚜量比值法室內鑒定與RAPD、SCAR標記相結合的方法，系統開展了西瓜品種‘黑皮對瓜蚜的抗性遺傳分析。結果表明，以‘黑皮和‘花綠為親本的雜交F₁代對瓜蚜表現為抗性，自交F₂代植株表型出現抗感性分離，抗蚜與感蚜植株分離比經χ²測驗符合3∶1分離規律，并用篩選獲得的RAPD標記WO4₆₀₀和SCAR標記WO4-S₅₃₀驗證了4個抗蚜品種、4個感蚜品種和10個F₂抗蚜單株、10個F₂感蚜植株。結果以‘黑皮為親本的西瓜抗蚜性由單顯性核基因控制且能穩定遺傳，‘黑皮‘綠美人‘黑美人和‘惠蘭品種對瓜蚜具有良好抗性，‘花綠‘鳳光‘蕙寶和‘甜美人品種則易感蚜蟲。

關鍵詞：西瓜品種;瓜蚜;抗蚜性;遺傳分析中圖分類號：S436.5??????文獻標識碼：A

Genetic Analysis of?Resistance of Watermelon Cultivars ‘Heipi to Aphis gossypii

CHEN Qing^{1，2，3，4}，?LIANG Xiao^{1，2，3，4}，?WU Chunling^{1，2，3，4}，?LIU Ying^{1，2，3，4}，?XU Xuelian^{1，2，3，4}

1.?Environment and Plant Protection Institute， Chinese?Academy of?Tropical Agricultural Sciences，?Haikou， Hainan?571101， China; 2.?Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，?Haikou， Hainan?571101， China; 3.?Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests， Haikou， Hainan 571101， China; 4. Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests， Haikou， Hainan?571101， China

Abstract： To get stable resistant watermelon cultivars， the genetic analysis of the resistance of watermelon cultivar ‘Heipi toAphis gossypii was proceeded by the ratio of aphid number at seedling in a greenhouse?added with RAPD and SCAR. The reciprocal-hybrid?F₁of ‘Heipi and ‘Hualv was resistant while the resistant and susceptible plants in F₂hybrid fitted the separation ratio of 3：1 byχ²test. Four?resistant cultivars， four susceptible cultivars，?ten?resistant F₂ single plants and ten?susceptible F₂ single plants were verified with screened RAPD WO4₆₀₀ and SCAR WO4-S₅₃₀. The results indicated that the resistance of the parent ‘Heipi toA. gossypiiwas controlled by a dominant single gene which was?stably?inherited， ‘Heipi， ‘Lvmeiren， ‘Heimeiren and ‘Huilan were aphid-resistant cultivars， ‘Hualv， ‘Fengguang， ‘Huibao and ‘Tianmeiren were aphid-susceptible cultivars.

Keywords： watermelon cultivars;Aphis gossypii; aphid-resistance; genetic analysis

2 ?結果與分析

2.1抗蚜性遺傳分析

由表1可知，西瓜品種‘黑皮和‘花綠正反雜交后代F₁表型均未出現抗、感性分離，平均單株蚜量比值分別為0.22和0.24，表現為高抗（HR）。F₁自交所得F₂代植株表型出現抗感性分離，抗蚜與感蚜植株分離比經χ²測驗符合3∶1分離規律（表1）。上述結果說明，西瓜抗蚜性由單顯性核基因控制，且能穩定遺傳。

2.2 抗蚜性遺傳的RAPD標記驗證

以抗性穩定的抗蚜西瓜品種‘黑皮和感蚜西瓜品種‘花綠為親本正反雜交后代F₂抗、感混合DNA池為模板，從北京三博遠志生物0

技術有限責任公司的89對隨機引物中篩選出有多態性差異的引物5對（圖1）。然后以F₂代抗、感混合DNA池、兩親本、F₁代以及F₂代抗、感各1個單株DNA為模板，對這5對引物進一步篩選，最終篩選出1個重復性好、擴增條帶清晰可辨、片段大小約為600?bp的1條差異帶，在上述抗蟲DNA池中存在而在感蟲DNA池中不存在，將其命名為WO4₆₀₀（圖2）。

1～2：引物WO4;3～4：引物WO9;5～6：引物WO18;7～8：引物WO27;9～10：引物WO39;M：DNA marker。

1-2： Primer WO4; 3-4： Primer WO9; 5-6： PrimerWO18; 7-8： Primer WO27; 9-10： Primer WO39; M： DNA marker.

用引物WO4對用以構建抗、感混合DNA池的20個F₂單株和包括雜交組合親本在內的供試抗、感品種進行PCR擴增，結果表明，10個F₂抗蚜單株和4個抗蚜品種DNA均能擴增出WO4₆₀₀條帶，而10個F₂感蚜單株和4個感蚜品種DNA均未能擴增出WO4₆₀₀條帶（圖3，圖4），重復3次，結果一致，由此可確定WO4₆₀₀是與西瓜抗蚜性基因連鎖的RAPD標記。

1：F₂代感蚜混合DNA池;2：感蚜親本‘花綠;3：F₂代感蚜單株;4：F₂代抗蚜混合DNA池;5：抗蚜親本‘黑皮;6：F₁代;7：F₂代抗蚜單株;M：DNA marker。

1： F₂ susceptible DNA; 2： Susceptible parent ‘Hualv; 3： F₂single susceptible plant; 4： F₂resistant DNA; 5： Resistant parent ‘Heipi; 6： F₁; 7： F₂single resistant plant; M： DNA marker.

圖2引物WO4對抗和感親本、F₁、F₂抗及感混合DNA池、F₂抗及感單株的PCR擴增

Fig.?2??Primer WO4 to amplify?by PCR in resistant parent DNA， susceptible parent DNA， F₁DNA， mixed DNA of F₂resistant DNA and susceptible DNA， F₂single resistant plant DNA， F₂single susceptible plant DNA

2.3 ?抗蚜性遺傳的SCAR標記驗證

以RAPD標記WO4₆₀₀的擴增序列為模板設計1對SCAR引物WO4-S （F： 5?-GCTAACGTC CATAGGACT-3?;R： 5?-TAGTTCCTGGCTCAGACT-3?），進一步對20個F₂代單株和包括雜交組合親本在內的抗、感品種單株進行PCR擴增，結

1～10：F₂代感蚜單株;11～20：F₂代抗蚜單株;M：DNA marker。

1-10： F₂aphid-susceptible plant;?11-20：?F₂aphid-resistant plant;

M： DNA marker.

1～4分別為感蚜品種‘花綠‘鳳光‘蕙寶和‘甜美人;5～8分別為抗蚜品種‘黑皮‘綠美人‘黑美人和‘惠蘭;M：DNA marker。

1-4：?Susceptible cultivars ‘Hualv， ‘Fengguang， ‘Huibao and ‘Tianmeiren; 5-8：?Resistant cultivars ‘Heipi， ‘Lvmeiren， ‘Heimeiren and ‘Huilan; M： DNA marker.

Fig.?4 ?Primer WO4 to amplify?by PCR in 8 DNA ofresistant and susceptible cultivars

果表明，10個F₂抗蚜單株和4個抗蚜品種DNA池均能擴增出530?bp大小的單一目標片段，而10個F₂感蚜單株和4個感蚜品種DNA池均未能擴增出530?bp大小的單一目標片段（圖5，圖6），重復3次，結果一致，由此可確定WO4-S₅₃₀特異性強，是與西瓜抗蚜性基因連鎖的SCAR標記。

3 ?討論

在生產中使用抗蚜蟲品種，可達到減少用藥，保護環境，控制病蟲害發生，提高辣椒產量和種植效益的目的。然而真正的抗蚜品種未能在生產上大面積推廣應用，主要原因是對抗蚜材料的鑒定工作繁重，抗蚜材料短缺或有待于進一步改良^[16]。對辣椒抗蚜蟲基因進行分子定位可以對傳統的育種工作起到輔助作用，如在抗蚜材料的鑒定中，利用找到的分子標記，結合農藝性狀進行選擇，可

1～4：感蚜品種;5～8：抗蚜品種;M：DNA marker。

1-4： Susceptible cultivars;?5-8：?Resistant cultivars;M： DNA marker.

1～10：F₂代感蚜單株;11～20：F₂代抗蚜單株;M：DNA marker。

1-10： F₂aphid-?susceptible plant; 11-20：?F₂aphid-resistant plant;

M： DNA marker.

有效節省育種時間，提高效率，為育種工作提供科學依據與技術基礎，使短時間內培育出高抗蚜蟲新品種成為可能^[6]。本研究發現以‘黑皮和‘花綠為親本的西瓜抗蚜性由單顯性核基因控制，并通過RAPD標記和SCAR標記得到進一步驗證。研究結果不僅為西瓜抗蚜性研究提供了穩定的抗、感蚜蟲參照品種，而且所篩選出來的與西瓜抗蚜性基因連鎖的SCAR標記WO4-S₅₃₀特異性強，為西瓜抗蚜育種材料的精確鑒定提供了技術支撐。

在‘花綠ב黑皮的F₂代分離群體中，感蟲植株的數量比預期3∶1分離比率略高，可能是由于感蟲品種中存在一個修飾基因，改變了顯性基因的抗性^[28]。修飾基因影響顯性單基因遺傳抗性的現象在水稻^[29]、玉米^[30]、油菜^[31]等作物的抗蟲性遺傳分析研究中也有所體現。此外，由于F₂代的抗性評級中往往因人為因素和環境因素（如光、溫及其他病蟲害）的影響，導致植株死亡或抗性程度下降，影響試驗結果的準確性，F₃代的材料往往更可靠，所以經常要以F₃代的測定結果來驗證F₂分析的可靠性。因此，為了能更充分地分析西瓜抗蚜性的遺傳規律，還需進一步開展F₃代抗性評級工作。相關研究還發現，作物的抗蚜性與葉片上的短柔毛形成的排趨性密切相關，例如Bosland等^[32]對彩葉椒品種的抗蚜性機理研究，以及Frantz等^[33]對室內50個辣椒品種的抗蚜性鑒定評價研究。本研究中采用的抗蚜西瓜材料‘黑皮葉片、莖稈上同樣密生著一層絨毛，可能就是因為該材料體表密生的絨毛，使蚜蟲不喜歡在該材料取食為害，不利于蚜蟲寄生，因此表現為抗蚜蟲，二者的關聯性有待于在后續研究中進一步驗證。

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