黄瓜抗灰霉病育种研究进展.pdf

黄瓜抗灰霉病育种研究进展 戴卓男 苗 晗 李宝聚 石延霞 薄凯亮 董邵云 顾兴芳 张圣平 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 北京 100081 摘 要 黄瓜灰霉病由半知菌亚门葡萄孢属灰葡萄孢菌引起 是为害黄瓜生产的重要病害之一 本文对黄瓜灰霉病的病原菌 发病规律 致病机理及黄瓜抗病机制 抗病育种等方面进行了系统综述 并对下一步工作进行了展望 以期为黄瓜抗灰霉病 育种提供参考 关键词 黄瓜 灰霉病 抗病育种 分子机制 综述 致病力都具有广泛的遗传变异率 随着分子生物学 技术的不断发展成熟 人们利用分子标记等研究技 术进一步揭示了灰葡萄孢菌丰富的转座子位点 根据分生孢子的特点以及是否产生菌核 可 将灰葡萄孢菌分为菌丝型 孢子型和菌核型 3类 张静 2010 Martinez等 2003 将灰葡萄孢 菌分为菌丝型和菌核型 2类 菌丝型具有 M1 M2 M3 M4 4个亚型 菌核型具有S1 S2 S3 S4 4个亚型 Boty和 Flipper是灰霉病菌中 2 个转座因子 根据 Boty和 Flipper的有无 将灰葡 萄孢菌分为 4类 Boty containing 仅含 Boty Boty de cient 不含Boty transposa 含Flipper 和 Boty vacuma 不含Flipper和 Boty Diolez et al 1995 Giraud et al 1997 Mu oz等 2002 选用 12对 RAPD引物在葡萄和番茄等多个寄主的 灰葡萄孢菌中扩增出 106个多态性条带 这些菌 株均有不同的单倍型 具有丰富的遗传多样性 Alfonso等 2000 利用 RAPD对不同时间 地点 采集的灰葡萄孢菌菌株进行分析 结果表明亚群内 具有非常高的遗传多样性 而亚群间的遗传多样性 较低 虽然灰葡萄孢菌不具有寄主专一性 但不同 菌株的致病性存在明显差异 李喜玲 等 2008 不同菌株对相同寄主的致病力也不同 范咏梅 等 2010 1 3 发病条件及症状 灰霉病菌主要以菌核 菌丝体或分生孢子越 冬 翌年在适宜条件下借助空气 雨水 农事操作 等侵染植物 灰霉病菌喜低温高湿 温度为 18 23 戴卓男 硕士研究生 专业方向 黄瓜遗传育种 E mail dzhuonan 通讯作者 Corresponding authors 张圣平 研究员 专业方向 黄 瓜遗传育种 E mail zhangshengping 顾兴芳 研究员 专业方向 黄瓜遗传育种 E mail guxingfang 收稿日期 2020 03 05 接受日期 2020 05 09 基金项目 中国农业科学院创新工程项目 CAAS ASTIP 2017 IVF 国家现代农业产业技术体系项目 CARS 25 黄瓜是我国重要的蔬菜作物 在设施生产中 占有举足轻重的地位 2017年栽培面积为 123 52 万 hm 2 产量达到6 482 46万 t 张圣平和顾兴 芳 2020 近年来 灰霉病已成为制约我国保 护地黄瓜生产的重要病害 一般可导致蔬菜减产 20 30 郑果和杜蕙 2006 造成严重的经济 损失 因此研究灰霉病病原菌及致病机理 探索病 原菌与寄主互作的分子机制 挖掘黄瓜抗病基因 对黄瓜抗病育种具有重要意义 1 黄瓜灰霉病病原菌概况 1 1 病原菌 黄瓜灰霉病是由灰葡萄孢菌 Botrytis cinrera 引起的 属半知菌亚门葡萄孢属 李宝聚 等 2003 病原菌菌丝体呈透明至褐色 有隔膜 分生孢子梗单生或丛生 顶端簇生分生孢子 分生 孢子圆形或卵圆形 大小为 7 5 12 5 m 黑色菌 核 圆形或长圆形 表面有小刺或瘤 张忠义 2006 1 2 遗传多样性 灰葡萄孢菌作为一个复合种 无论是表型还是 15 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 2020 7 15 23 湿度达到 90 以上时最容易发病 张智 等 2005 灰霉病能在近百种植物中致病 植物的茎 叶 果实均可发病 孔维文 2016 植物受害时 叶片上前期表现为浅灰色水渍状病斑 随着病斑的 扩展 叶片逐渐萎缩 变色 腐烂 幼茎上表现为 水渍状病斑 引起幼茎腐烂 阻碍营养运输使发 病部位以上枯死 花瓣腐烂 果实软腐 后期表 面产生灰色霉层 Shtienberg et al 1998 Kwon 2006 在黄瓜上 灰霉病严重时 表现为整个植 株的茎和果实腐烂 导致植株死亡 甚至绝收 杜 晓峰 等 2019 2 灰霉病菌致病机理 灰霉病菌属于腐生型菌 在病原菌与寄主共 同演化过程中 灰霉病菌进化出复杂的侵染系统 其侵染过程通常可分为侵入寄主表皮 杀死植物细 胞 引起组织腐烂和形成孢子等阶段 van Kan 2006 多种基因协同调控侵染过程 2 1 侵入寄主表皮 分生孢子首先识别寄主表面的疏水基团或糖 基 进而在寄主表面产生菌丝体 Schumacher 2012 菌丝体依靠膜相关蛋白 BcPLS1穿透植物 表面 Gourgues et al 2004 2 2 杀死植物细胞 灰霉病菌在侵染植物表皮后 会破坏植物细 胞 植物细胞死亡后 侵入寄主组织中 Clark Lorbeer 1976 2 2 1 产生毒素 灰霉病菌在侵入植物表皮的过 程中 会产生有毒性的代谢物质为害植物 其中 最主要的有毒物质是高取代内酯 botcinolide 和 倍半萜烯 botrydial 刘莎莎和陈小龙 2010 botcinolide虽然早在 1993年就被分离鉴定出来 Dulik et al 1993 但对其功能和应用的研究却 较少 仅 Cutler和 Jacyno 1995 将其作为一种天 然除草剂进行了研究 而 botrydial能够诱导植物黄 化和细胞裂解 更有利于病原菌穿透寄主表面和体 内定殖 Dur n Patr n et al 2000 2 2 2 诱导细胞程序性死亡 超敏反应 hypersensitivity reaction HR 是植物抵御病原菌 而引发的一种防御反应 H 2 O 2 在侵染部位大量积 累 诱导病原菌侵染部位的组织发生细胞程序性死 亡 从而切断营养型病原菌的营养供给 然而灰霉 病菌属死体型菌 不仅对 HR无效 还会利用植物 的 HR 甚至会诱导植物发生 HR 从而促进病菌 生长 Govrin Levine 2000 灰霉病菌中超氧 化物歧化酶 BcSOD1可能在 HR中起重要作用 缺 乏 Bcsod1基因的灰霉病菌对寄主的毒性降低 Rolke et al 2004 2 2 3 分解寄主细胞 灰霉病菌可以分泌多种细胞 壁酶 穿透植物细胞壁 分解植物细胞 将植物 细胞分解后的物质用于自身增殖 Boulard et al 2008 灰霉病菌分泌的草酸等物质为细胞壁酶创 造了适宜的酸碱条件 景岚和康振生 2003 研究表明 细胞壁中果胶含量较高的寄主植物 更易受灰霉病菌的侵染 病原菌可以分泌果胶酶 将多聚半乳糖醛酸分解为寡聚半乳糖醛酸和半乳糖 醛酸单体 Wanjiru et al 2002 灰霉病菌至少具 有 6个与果胶酶相关的内源性多半乳糖醛酸酶基 因 对病原菌的侵染和分解寄主细胞有不同的调节 作用 其中 Bcpg1和 Bcpg2可编码同工酶 Bcpg2 对前期侵染表皮细胞具有重要作用 van Kan 2006 半乳糖醛酸可诱导 Bcpg4和 Bcpg6的表 达 低 pH值可诱导 Bcpg3基因的表达 Bcpg5的 诱发机制尚不明确 Wubben et al 2000 灰霉病 菌在侵染植物时还会分泌多种纤维素酶协助分解细 胞壁 其中外切型葡聚糖酶可以水解纤维素晶体结 构 内切型葡聚糖酶可以切开纤维素分子的 1 4 糖苷键 最后 葡聚糖苷酶将切开的纤维素分 子分解为葡萄糖 农向 等 2005 木聚糖是植物 细胞壁半纤维素的主要成分 灰霉病菌分泌的木聚 糖水解酶系统由内切木聚糖酶 外切木糖苷酶和 一些脱支链酶等多种酶组成 Urbanek Zalewska Sobczak 1984 2 3 形成孢子 不同外界条件下 灰霉病菌在侵染寄主过程中 会产生不同的生长发育和代谢反应 寄主表面硬度 和疏水性会对灰霉病菌分生孢子的萌发产生影响 分生孢子在疏水表面更易萌发 Doehlemann et al 2005 灰霉病菌感知外界环境依赖于 G蛋白介导 的信号转导 G蛋白亚基 BCG3调控病菌的穿透 能力 诱导发芽和产生分生孢子 Gronover et al 2001 Yang等 2012 认为灰霉病菌丝裂原激活 16 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 蛋白激酶基因 BcOs4也与病原菌形成孢子有关 2 4 灰霉病菌致病过程的相关基因 研究灰霉病菌生长发育过程和致病机制 克隆 致病相关基因是防治灰霉病的有效方法 目前 许 多研究已经报道了灰霉病菌在不同阶段致病相关的 基因 2 4 1 与灰霉病菌发育有关的基因 灰霉病菌能够 在寄主体内正常生长与增殖是植株发病的基础 BcPls1诱导灰霉病菌附着胞分化 是病原菌穿透植 物表面的关键基因 BcPls1基因的突变体对植株无 致病性 Gourgues et al 2004 BcOs4是灰霉病 菌丝裂原激活蛋白激酶基因 缺失 BcOs4基因的 病原菌无法正常进行营养生长和形成分生孢子 此 外 Western bolt分析表明 BcSak1位于 BcOs4下游 BcSak1非磷酸化的病原菌突变体不能侵染黄瓜叶 片 因此 BcOs4和 BcSak1均对灰霉病菌的侵染 产生影响 Yang et al 2012 自噬现象能够确保 灰霉病菌正常的细胞分化和发展 自噬相关基因 BcAtg1 BcAtg3 BcAtg7和 BcAtg8是分生孢子萌 发和菌核形成所必需的 此外 BcAtg1与形成感染 结构附着胞的能力有关 BcAtg8对灰霉病菌的发病 和脂质代谢起重要作用 Ren et al 2017 2018a 2018b BcSdr1基因对灰霉病菌菌丝生长 菌核发 育和致病性有正向调控作用 对灰霉病菌分生孢子 的形成有负向调节作用 Zang et al 2018 2 4 2 灰霉病菌致病性相关基因 灰霉病菌致病性 相关的基因具有调节病原菌毒性 杀死并分解寄主 细胞 导致植物发病的作用 丝状体基因 BcVea和 BcVelb对灰霉病菌产生 毒性具有重要作用 缺失 BcVea和 BcVelb的灰霉 病菌虽然增殖能力和黑色素生物合成增加 对氧化 应激的敏感性提高 但不能正常侵入寄主组织 对 植株几乎不会产生任何影响 Yang et al 2013 灰葡萄孢犬尿氨酸单氧酶基因 BcKmo对灰霉病菌 的生长发育有负调控作用 对其致病性有正调控作 用 Li等 2014 通过构建 BcKmo基因表达载体 转化的灰霉病菌突变体表现出生长缓慢 不产生分 生孢子和菌核 菌丝细小等特征 但在黄瓜真叶上 的致病性却显著提高 BMP1是灰霉病菌中控制丝 裂原活化蛋白 MAP 激酶的基因 它对灰霉病菌 侵染寄主具有促进作用 Zheng et al 2000 几丁 质合成酶 类基因 BcChs3a可以调控病原菌的吸 附 感染和在寄主组织内增殖能力 还可抑制植物 产生抗毒素 camalexin Souli et al 2006 Arbelet et al 2010 超氧化物歧化酶基因 BcSod1与毒力 因子 SOD的产生有关 Patel et al 2008 丝状体 基因 BcVel1缺失的突变体无法正常杀死和分解植物 组织 Schumacher et al 2012 菌核基因 BcSdr1 调控毒素和酸性物质的产生 Zang et al 2018 小 G蛋白 Rab家族同源基因 BcSas1通过影响灰霉 病菌细胞外蛋白的生长 发育和分泌 从而影响毒 性 Zhang et al 2014 此外几丁质合成酶 类基 因 BcChs1 Souli et al 2003 内源性半乳糖醛 酸酶基因 BcPg1 Have et al 1998 都是灰霉病菌 毒性的必需基因 3 黄瓜抗灰霉病分子机制 植物天然免疫系统 PTI ETI 是植物应对 外界病原菌侵染的自我保护措施 在与病原菌相 互作用进化的过程中 病原菌相关分子模式激发 的免疫 PAMP DAMP triggered immunity PTI 和病原菌效应因子激发的免疫 e ector triggered immunity ETI 被先后进化出来 Chisholm et al 2006 在对灰霉病的研究中 PTI仍是植物 抗灰霉病的主要免疫反应 植物通过细胞膜上的模 式识别受体 PRR 识别 PTI信号分子 激活一系 列信号途径 最终诱发植物免疫反应 陈俊达 2017 植物天然免疫的大量研究为黄瓜抗灰霉病 的研究奠定了良好的基础 然而 目前对黄瓜灰霉 病的研究主要集中在防治方法方面 对灰霉病的抗 性机制和抗病基因等方面的研究还很少 3 1 PTI信号的产生 PTI的信号分子分为灰霉病菌细胞壁降解产物 PAMP 和植物细胞壁降解产物 DAMP 张 燕 等 2018 PAMP主要是植物分泌的几丁质酶 分解灰霉病菌细胞壁中几丁质产生的分解产物 例 如芥菜几丁质酶 BjCHI1 Gao Zhao 2017 水 稻几丁质酶 RCH10 RCC2 Tabei et al 1998 de C ceres Gonz lez et al 2015 等都可将病原菌细 胞壁分解 引发 PTI反应提高植物抗病性 DAMP 主要是果胶酶分解植物细胞壁得到的产物 如灰霉 病菌在侵染过程中产生果胶酶 植物细胞壁被水解 17 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 生成半乳糖酰亚胺 OGs Rasul et al 2012 从 而引发 PTI反应 3 2 PTI信号的识别 灰霉病菌侵染植物后产生的 PTI信号分子与 植物细胞膜上的 PRR结合 LYK5和 CERK1是 拟南芥中主要的模式识别受体 在接收 PTI信号 后 LYK5与 CERK1结合 将免疫信号向下游传 递 Cao et al 2014 CERK1是响应真菌诱导物 甲壳素的信号传递所必需的辅助受体 CERK1磷 酸化可以增强甲壳素应答反应和真菌抗性 Gong et al 2019 细菌可以诱导 CERK1磷酸化 从而 为植物抵御真菌做准备 因此 植物通过细菌获得 对灰霉病的抗性 依赖模式识别受体 CERK1 Gong et al 2019 3 3 PTI信号的传导 灰霉病菌侵染植物引起的 PTI信号传导途径主 要有两条 一是 MAPK级联反应接收 PTI信号 通过信号传导诱导抗病相关基因的表达 MPK3 MPK4和 MPK6是拟南芥中 MAPK级联反应的主 要参与者 MPK3和 MPK6的磷酸化对 PTI反应起 正调控作用 而 MPK4通过调控下游免疫基因的表 达调节 PTI反应 Asai et al 2002 Nicaise et al 2009 二是通过受体激酶 BIK1将 PRR上的免疫 信号向下传递 Zhang et al 2010 当植株受到 灰霉病菌侵染时 受体激酶 PEPR1和 PEPR2识别 Pep1蛋白激活并磷酸化 BIK1 激活 PTI信号的传 导 Liu et al 2013 3 4 PTI信号激发的免疫反应 PTI信号经 PRR传导或被放大后可激发一系 列植物天然免疫反应 如激活 MAPK WRKY33 是拟南芥中病原体诱导的转录因子 可诱导 MPK3 MPK6合成 camalexin camalexin被运送到灰霉病 菌侵染部位 从而抑制灰霉病菌侵染 Mao et al 2011 活性氧 ROS 的爆发 OGs可诱导拟南 芥产生一氧化氮 NO NO可以诱导植物 PTI反 应产生 ROS 并参与调控 OG响应基因 产生阴离 子过氧化物酶 PER4 和 1 3 葡聚糖酶等 来 抵御灰霉病菌的侵染 Zaninotto et al 2006 Aziz et al 2007 在蛋白水平上 茄科植物在受到灰 霉病菌侵染时 体内一种含有 200个氨基酸的前体 蛋白 PS 被剪切形成 18 个氨基酸的片段 SYS 分泌到细胞外 与 PRR结合激活抗病基因的表 达 从而增强植物对灰霉病菌的抗病性 同时 PS 的 mRNA能在植物体内进行长距离运输 因此可 以通过 PS的异位表达提高植株对灰霉病菌的抗性 Zhang et al 2018 3 5 植物激素调节 植物先天免疫还可精细调节植物激素水平 Robert Seilaniantz et al 2011 植物受到灰霉病 菌侵染时 体内茉莉酸 JA 水杨酸 SA 脱 落酸 ABA 乙烯 ET 等激素水平显著变化 从而诱发植物的免疫机制来抵御灰霉病菌侵染 茉莉酸 JA 是植物抗病和发育的重要物质 植株受到病原菌侵染时 JA累积 PRR将 PTI信 号分子与 JA结合 激活转录因子并促进免疫基 因表达 从而产生次级代谢物进行防御 Campos et al 2014 Caarls et al 2017 水杨酸 SA 通过共激活因子 NPR1信号通路调节植物免疫反 应 也可通过 WRKY转录因子家族直接激活植物 防御基因PDF1 2 Eulgem Somssich 2007 SA对 JA也起到抑制作用 作用部位位于 E3泛素 连接酶复合物 SCFCOI1 JAZ的下游 SA对转录 激活因子 ORA59起负向调节作用 靶向 JA反应 启动子中的 GCC box元件 从而抑制 JA信号 促 进病害的发生 van der Does et al 2013 灰霉病 菌可利用胞外多糖 EPS 来抑制 SA与 JA的免疫 调控反应 El Oirdi et al 2011 脱落酸 ABA 在植物抵御灰霉病菌侵染过程中起着负调节作用 脱落酸含量较低的植株叶片表面疏水性和毛状体 数量减少 表面渗透性增加 对灰霉病的抗性增 强 此外 较低含量的 ABA可以诱导植物表皮细 胞产生 H 2 O 2 从而增强细胞壁的防御反应 Curvers et al 2010 乙烯 ET 调节的免疫反应由灰霉 病菌受体激酶 BIK1和肽段受体激酶 PEPRs调控 通过两个转录因子 EIN3 EIL1来调控植物防御反应 Liu et al 2013 4 黄瓜抗灰霉病育种 抗病育种是解决灰霉病最根本的手段 利用简 易可行 重复性好的抗性鉴定技术标准进行抗病资 源的评价和筛选 并结合分子标记辅助育种 从而 培育灰霉病抗性新品种 18 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 4 1 灰霉病抗性鉴定 抗性鉴定技术是进行抗病资源筛选 抗病品 种选育的基础 人工接种鉴定是抗性鉴定过程中 常用的方法 黄瓜灰霉病人工接种鉴定通常分为活 体接种 李淑菊和马德华 1997 和离体接种 Li et al 2014 活体接种按照病斑面积占整个叶片 面积的比例确定发病程度 离体接种是按照侵染率 和扩展率确定发病程度 灰霉病可在植株不同部位 发病 且在植株不同生长发育时期以及不同部位的 发病程度不同 番茄高节位比低节位易感病 苗龄 越大越易感病 ten Have et al 2007 不同研究中 番茄茎和叶对灰霉病抗性的相关性不同 Egashira 等 2000 认为叶和茎的抗性不存在相关性 而 ten Have等 2007 认为番茄茎和叶的抗性相关 刘书林 2014 在黄瓜蔓枯病的研究中将苗期叶片 抗病主效位点定位在黄瓜 5号染色体上 将茎蔓主 效抗性位点定位在 6号染色体上 因此有必要将黄 瓜不同时期不同部位进行分开接种鉴定 李淑菊 和马德华 1997 认为黄瓜苗期活体接种灰霉病菌 应在一叶一心时采用喷雾法将含孢子 1 10 5 1 10 6 个 mL 1 浓度的菌液喷施叶片表面 保持 20 左 右 饱和湿度 2 d以上 关于灰霉病在黄瓜成株期 及茎和果实的接种鉴定研究较少 番茄茎部接种灰 霉病菌通常采用离体法 将茎部切成小段 然后在 横切面上滴5 L浓度为含孢子 1 10 6 个 mL 1 的 菌液 ten Have et al 2007 果实接种采用针刺伤 口接种法 李君明 2005 4 2 黄瓜抗病资源的评价和筛选 抗病资源的评价与筛选是获得优良抗性材料 进行种质资源创新及培育抗病新品种的基础 然而 对黄瓜灰霉病抗病资源进行评价的研究并不多 封 林林等 2006 从国家蔬菜中期种子库中选出 96 份黄瓜材料进行灰霉病抗病性鉴定 筛选出 19份 抗病材料 4 3 遗传规律和分子标记 研究植物抗灰霉病的遗传规律 开发与抗病基 因连锁的分子标记可为分子标记辅助育种 选育优 良抗灰霉病新品种奠定基础 但在黄瓜中关于抗灰 霉病的遗传规律 分子标记及基因定位等分子生物 学研究尚未见报道 曹娴等 2011 利用集群分离分析法 BSA 和 SSR分子标记技术 以草莓高感亲本达赛莱克 特 89 与高抗亲本甜查理 103 的 F 2 群体为 材料 发现草莓灰霉病抗性受 1对显性单基因控 制 并鉴定出 1个距离抗病基因 15 9 cM的连锁 标记 UFFxa01H05 李君明 2005 利用多毛番 茄 PI134417与 99165 30构建的 BC 1 群体进行抗 性鉴定 认为番茄灰霉病抗性为数量性状并鉴定 出 2个 QTLs位点 同时鉴定了与抗灰霉病位点 QTLlygm7 1紧密连锁的 T1255 CAPs标记 并在 不同类型的试验材料中进行验证 Zhang等 2016 利用番茄感抗双亲杂交获得的 F 2 群体鉴定了 3个 QTLs位点 其中 Rbcq2和 Rbcq4与植物发病率 有关 Rbcq1与病斑扩散速度有关 Anuradha等 2011 在鹰嘴豆中检测到 3个与灰霉病抗性相关 的 QTLs位点 这些 QTLs和分子标记为植物抗灰 霉病机制研究和分子标记辅助育种奠定了基础 也 为黄瓜抗灰霉病的研究提供了借鉴 4 4 抗病基因 抗病基因的挖掘为基因克隆和农作物遗传改良 奠定了基础 因此挖掘抗灰霉病基因是植物抗灰霉 病研究的关键问题 在其他植物中关于灰霉病抗病 基因已有一定的研究基础 但在黄瓜中的研究甚少 植物中灰霉病抗性基因分为两类 一是类似于 植物几丁质酶基因 这类基因可以激发 PAMP信号 分子从而触发植物天然免疫反应 二是与植物激素 调节相关的基因 如拟南芥中的 2个含有 VQ结构 域的蛋白基因 VQ12和 VQ29 对植物灰霉病抗 性起负调控作用 Wang等 2015 发现 VQ12和 VQ29表达受到抑制的植株对灰霉病菌产生抗性 VQ12和 VQ29蛋白可相互作用形成同型二聚体和 异型二聚体 它们部分参与 JA信号通路 MPK3 基因的表达与 SA JA有关 主要参与拟南芥的基 础抗病性 MPK6与拟南芥 PTI诱导产生的抗病性 有关 Tanaka et al 2006 Galletti et al 2011 HDTF1是 JA通路的负调控因子 可以激活 JA信 号使 JA积累 棉花受到灰霉病菌侵染后 HDTF1 表达下调 HDTF1表达受到抑制后 可以显著增 强棉花对灰霉病菌的抗性 Gao et al 2016 Kishimoto等 2004 过表达黄瓜中 CHI2基 因后 发现与非转基因黄瓜相比 转基因黄瓜在 接种后灰霉病症状减轻 值得注意的是 去除转基 19 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 因黄瓜叶片中 CHI2后 叶片对灰霉病菌仍有抑制 作用 可能是由于过表达 CHI2加强了其他内源性 防御反应 因此 黄瓜对灰霉病菌侵染不是单一 的反应机制 灰霉病菌侵染时 黄瓜体内茉莉酸甲 酯 水杨酸和脱落酸等植物激素会诱导功能蛋白激 酶 CsPti1 L的表达 从而延缓灰霉病的发生 Oh et al 2014 Kong等 2015 利用 RNA seq发现 灰霉病相关基因主要富集在 脂肪酸降解 缬氨 酸 亮氨酸和异亮氨酸降解 光合作用 亚 麻酸代谢 和 乙醛酸和二羧酸代谢 等途径 Csa2G010390基因富集在 防御响应真菌 途径 推断 Csa2G010390可能是黄瓜防御灰霉菌的候选 基因 5 展望 随着我国设施水平的发展 设施栽培面积不 断增加 灰霉病已经从次要病害上升为主要病害 每年给我国黄瓜产业带来巨大的经济损失 封林林 等 2006 研究黄瓜抗病机制 培育抗灰霉病黄 瓜新品种是最经济有效的途径 目前对黄瓜灰霉病的研究还很少 病原菌与寄 主植物互作关系错综复杂 体现在生长发育的各个 阶段 在抗病育种方面 依然缺乏对抗病资源的评 价和筛选 遗传规律 抗灰霉病基因定位 基因克 隆等方面的研究 因此对黄瓜灰霉病抗性的研究可 以从以下几个方面加强 加强对病原菌的研究 和认识 广泛搜集并鉴定国内外抗灰霉病优良 种质资源 为黄瓜抗灰霉病研究提供材料基础 加强对黄瓜与灰霉病菌互作分子机制方面的研究 深入了解黄瓜抗灰霉病信号通路 充分利用已 有的抗性材料明确黄瓜抗灰霉病遗传规律 通 过基因定位对黄瓜抗灰霉病基因进行挖掘 找到与 黄瓜抗灰霉病基因连锁的分子标记 利用抗病基因 研究黄瓜抗病机理或利用基因编辑等技术创制新的 抗灰霉病黄瓜材料 利用传统育种与分子标记 辅助选择相结合来选育优良抗灰霉病黄瓜新品种 参考文献 曹娴 高清华 聂京涛 王云莉 何欢乐 蔡润 潘俊松 2011 草莓灰霉病抗性遗传分析和分子标记初定位 上海交通大学 学报 农业科学版 29 4 75 78 86 陈俊达 2017 植物免疫反应研究进展概述 中国林业产业 1 177 178 杜晓峰 王璐 张杰婷 李梦妤 雷春媚 顾容榕 王晓梅 2019 黄瓜灰霉病生防菌株的筛选与鉴定 吉林农业大学学报 41 2 154 160 范咏梅 陈林凤 郝敬喆 竞中梅 2010 新疆灰霉病菌多态性及 其致病力分化分析 中国生态农业学报 18 3 548 555 封林林 李宝聚 沈镝 石延霞 李锡香 2006 黄瓜种质资源抗 灰霉病的鉴定与评价 中国蔬菜 s 61 62 景岚 康振生 2003 植物病原真菌致病毒素草酸的研究进展 西 北植物学报 23 12 2223 2228 孔维文 2016 黄瓜灰霉病 PMA qPCR方法及互作转录组学研究 硕士论文 北京 北京林业大学 李宝聚 陈立芹 孟伟军 王福建 2003 温湿度调控对番茄灰 霉病菌产生的细胞壁降解酶的影响 植物病理学报 33 3 209 212 李君明 2005 番茄抗灰霉病和晚疫病基因定位及分子标记多基因 辅助选育技术研究 博士论文 北京 中国农业科学院 李淑菊 马德华 1997 黄瓜灰霉病苗期人工接种抗病性鉴定技 术 天津农业科学 3 2 13 15 李喜玲 高智谋 李艳梅 曹中革 陈伟 汪世军 2008 不同寄 主来源的灰葡萄孢对番茄的致病力分化研究 菌物学报 27 3 343 350 刘莎莎 陈小龙 2010 与灰葡萄孢致病性相关的真菌毒素及胞外 酶 浙江农业科学 4 859 862 864 刘书林 2014 黄瓜蔓枯病抗性遗传分析与 QTL定位 硕士论 文 北京 中国农业科学院 农向 伍红 秦天莺 向会耀 2005 纤维素酶的研究进展 西南 民族大学学报 自然科学版 17 s1 29 33 张静 2010 湖北省灰霉病病菌区系和灰葡萄孢菌多样性研究 博 士论文 武汉 华中农业大学 张圣平 顾兴芳 2020 黄瓜重要农艺性状的分子生物学 中国农 业科学 53 1 117 121 张燕 夏更寿 赖志兵 2018 植物抗灰霉病菌分子机制的研究进 展 生物技术通报 34 2 10 24 张智 李君明 宋燕 云兴福 徐和金 周永健 2005 番茄灰霉 病及其防治研究进展 内蒙古农业大学学报 自然科学版 26 2 125 128 张忠义 2006 中国真菌志 第 26卷 北京 科学出版社 1 27 郑果 杜蕙 2006 几种新型药剂对番茄灰霉病的防治效果 中国 蔬菜 9 22 23 Alfonso C Raposo R Melgarejo P 2000 Genetic diversity in Botrytis cinerea populations on vegetable crops in greenhouses in south eastern Spain Plant Pathology 49 2 243 251 Anuradha C Gaur P M Pande S Gali K K Ganesh M Kumar J Varshney R K 2011 Mapping QTL for resistance to Botrytis grey mould in chickpea Euphytica 182 1 1 9 Arbelet D Malfatti P Simond C te E Fontaine T Desquilbet L Expert D Kunz C Souli M C 2010 Disruption of the 20 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 专论与综述 BcCHS3a chitin synthase gene in Botrytis cinerea is responsible for altered adhesion and overstimulation of host plant immunity Molecular Plant Microbe Interactions 23 10 1324 1334 Asai T Tena G Plotnikova J Willmann M R Chiu W L Gomez Gomez L Boller T Ausubel F M Sheen J 2002 MAP kinase signalling cascade in Arabidopsis innate immunity Nature 415 6875 977 983 Aziz A Gauthier A Bezier A Poinssot B Joubert J M Pugin A Heyraud A Baillieul F 2007 Elicitor and resistance inducing activities of 1 4 cellodextrins in grapevine comparison with 1 3 glucans and 1 4 oligogalacturonides Journal of Experimental Botany 58 6 1463 1472 Boulard T Chave M Fatnassi H Poncet C Roy J C 2008 Botrytis cinerea spore balance of a greenhouse rose crop Agricultural and Forest Meteorology 148 3 504 511 Caarls L Elberse J Awwanah M Ludwig N R de Vries M Zeilmaker T van Wees S C Schuurink R C van den Ackerveken G 2017 Arabidopsis JASMONATE INDUCED OXYGENASES down regulate plant immunity by hydroxylation and inactivation of the hormone jasmonic acid Proceedings of the National Academy of Sciences 114 24 6388 6393 Campos M L Kang J H Howe G A 2014 Jasmonate triggered plant immunity Journal of Chemical Ecology 40 7 657 675 Cao Y R Liang Y Tanaka K Nguyen C T Jedrzejczak R P Joachimiak A Stacey G 2014 The kinase LYK5 is a major chitin receptor in Arabidopsis and s a chitin induced complex with related kinase CERK1 Elife Ences 3 e03766 Chisholm S T Coaker G Day B Staskawicz B J 2006 Host microbe interactions shaping the evolution of the plant immune response Cell 124 4 803 814 Clark C Lorbeer J 1976 Comparative histopathology of Botrytis squamosa Phytopathology 66 1279 1289 Curvers K Seifi H Mouille G de Rycke R Asselbergh B van Hecke A Vanderschaeghe D H fte H Callewaert N van Breusegem F H fte M 2010 Abscisic acid deficiency causes changes in cuticle permeability and pectin composition that in uence tomato resistance to Botrytis cinerea Plant Physiology 154 2 847 860 Cutler H G Jacyno J M 1995 Botcinolide a natural product herbicide which is a hydroxylated monalactone U S Patent 5 455 221 1995 10 03 de C ceres Gonz lez F N Davey M R Sanchez E C Wilson Z A 2015 Conferred resistance to Botrytis cinerea in Lilium by overexpression of the RCH10 chitinase gene Plant Cell Reports 34 7 1201 1209 Diolez A Marches F Fortini D Brygoo Y 1995 Boty a long terminal repeat retroelement in the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea Appl Environ Microbiol 61 1 103 108 Doehlemann G Molitor F Hahn M 2005 Molecular and functional characterization of a fructose specific transporter from the gray mold fungus Botrytis cinerea Fungal Genetics and Biology 42 7 601 610 Dulik D Cutler H G Jacyno M J Harwood S J Goodrich D P Roberts G R 1993 Botcinolide a biologically active natural product from Botrytis cinerea Bioscience Biotechnology and Biochemistry 57 11 1980 1982 Dur n Patr n 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