番茄抗病基因工程育种研究进展
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河南农业2023年第22期
茄抗病性。
3. 抗除草剂。
实践表明,番茄转基因法、杂交法和诱变育种等方法都能够培育出对除草剂具有良好抗性的品种。
4. 抗青枯病。
早在20世纪中旬,我国就已经开始着手培育对青枯病具有良好抗性的番茄,经过数十年的发展,现已成功培育出包括抗青1号和丰顺在内的多种番茄。
5. 抗TYLCVD。
TYLCVD 具有波及范围广、传播速度快等特点,科研人员利用传统育种、分子标记等方法,对可抵抗该病的品种进行培育。
在已培育出的品种中,最具代表性的是西大樱粉1号,研究人员以抗病樱桃番茄作父本、具有良好口感及形状的番茄作母本,成功培育出了兼具良好口感及抗病性的新品种。
育鲜食及加工品种进行选择,充分利用我国在育种方面所具有的优势,对拥有良好性状的番茄进行培育,增强番茄所具有的竞争力。
在此过程中,应当注意以下几点:一是单一抗性所能发挥的作用十分有限,应重点培育拥有复合抗性的番茄,其中,种植在保护地的番茄,应拥有3~4种抗性;露地种植的番茄,则应拥有2~3种抗性。
二是做到因地制宜,优先培育耐热及耐低温的品种。
(四)创新育种方法
种子作为农业生产不可或缺的材料,种子质量决定了农作物生长的质量及产量。
要以番茄的特点为依据,将生物技术与常规技术充分结合。
在保证育种质量的前提下,精简育种步骤,加快育种速度,实现稳产、高产,为番茄行业稳定、持续发展奠定良好基础。
(责任编辑 程丽红)
LIANGZHONG LIANGFA
良种良法
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番茄黄化曲叶病(Tomato yellow leaf curl virus disease ,TYLCVD )的发生给全球番茄生产造成了巨大的经济损失[1]。
2011年番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus ,TYLCV )被列入十大重要植物病毒之一[2]。
1939-1940年,番茄黄化曲叶病在以色列被首次发现[3],1995年该病传入我国[4],近年来在我国多个番茄主产区大范围发生,2011年该病在我国新疆喀什地区番茄主产区大面积爆发,发病率最高达100%[5]。
2014年有报道称该病在我国的年发生面积超过20万亩,年经济损失超过十亿元[6]。
近几年该病害的发生具有爆发突然、发病迅猛、扩散迅速、危害严重、治疗困难、损失巨大等特点[7],因此,番茄黄化曲叶病的综合防控研究已经刻不容缓。
目前针对该病的防治,可通过化学防治、生物防治和物理防治的方法在一定程度上减轻该病的危害,但都存在防治不彻底、易复发等问题,无法从根本上解决这一问题,而选育番茄抗黄化曲叶病品种是较为经济、有效、绿色、持久的防治方法[2,8]。
1番茄黄化曲叶病毒(TYLCV )1.1.TYLCV 基因组组成及结构番茄黄化曲叶病毒(TYLCV )属于双生病毒科()菜豆金色花叶病毒属(),双生病毒是一类具有孪生颗粒形态的单链环状DNA (Singlestranded DNA ,ssDNA )。
与其它大多数菜豆金色花叶病毒不同,TYLCV 是植物病毒中唯一一类具有孪生颗粒形态的单链环状DNA 病毒[9,10]。
TYLCV 的寄主非常广泛,包括茄科、葫芦科、豆科、菊科、十字花科、白花菜科等12个科,主要侵染茄科。
2009年,Michael 等研究表明,很多野草也是TYLCV 的寄主,但一般情况下是无症状感病。
TYLCV 的DNA-A 编码6个开放性阅读框(Opening readingframes ,ORFs),这些ORF 被大约200bp 的基因间隔区(Intergenic region ,IR )分为病毒链和互补链,病毒链编码V1和V2,互补链编码C1,C2,C3和C4。
番茄育种现状及发展趋势作者:崔锦王丽萍来源:《安徽农学通报》2021年第06期摘要:该文在查阅国内外有关番茄育种文献的基础上,综述了番茄育种现状,并展望了我国番茄育种发展趋势,以期为我国番茄育种工作提供参考。
关键词:番茄;育种;现状;发展趋势中图分类号 S641.2;S324 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2021)06-0021-03Current Situation and Development Trend of Tomato BreedingCUI Jing et al.(College of Landscape and Ecological Engineering, Hebei University of Engineering,Handan 056000, China)Abstract: The present situation of tomato breeding was reviewed on the basis of literature on tomato breeding at home and abroad, and the development direction of tomato breeding in China was prospected, in order to provide reference for tomato breeding work in China.Key words: Tomato; Breeding; Current situation; Development trend番茄(Solanum lycopersicum L.)又名西紅柿,茄科番茄属,为一年生或多年生草本植物。
番茄果实营养丰富,风味独特,富含胡萝卜素、番茄红素等多种营养物质,是很强的抗氧化剂,能有效清除体内的自由基,预防和修复细胞损伤,抑制癌细胞扩散和复制,备受消费者青睐,现已作为重要食用果蔬在全球广泛种植。
基因工程技术在植物育种中的应用研究随着生物技术的发展,基因工程技术已经成为现代农业中不可或缺的重要手段。
通过基因工程技术,可以针对植物疾病抗性、耐旱、耐寒等特性进行改良,进一步提高植物的产量和品质,为全球粮食安全和生态环境保护做出了重要贡献。
本文将介绍基因工程技术在植物育种中的应用研究,探讨其在未来发展中可能面临的挑战和机遇。
一、基因工程技术在植物育种中的应用研究1、转基因作物转基因作物是通过改变植物基因来提高其产量和营养价值、抵抗病虫害等特性的一种农业技术。
转基因作物在全球范围内逐渐普及,并取得了显著的经济效益。
例如,玉米、大豆、棉花、番茄等农作物都已经被转基因改良,使其耐旱、抗虫害及抗草害等特性得到了增强。
在转基因作物中,最常用的基因工程技术是植物转录因子技术,通过研究植物在不同环境下的转录因子变化,来识别并控制植物某些基因的表达,以达到种质改良的目的。
2、基因组编辑技术基因组编辑技术也是一种重要的基因工程技术,在植物育种中的应用领域也越来越广泛。
它通过引入或删除基因片段来改造植物基因组,并实现对植物特征的控制。
例如,通过应用CRISPR/Cas9技术对植物基因进行定向编辑,可以使植物产生更好的品质、更高的产量、更强的抗性等特性。
同时,这种技术还可以应用于研究植物发育、细胞分化等生物学问题。
3、遗传多样性评估遗传多样性评估是一个重要的植物育种研究方向。
它通过对产地、品种、种类等植物样本进行DNA序列分析,针对不同植物特征进行遗传多样性评估,以确定植物材料的可变性和遗传关系。
这种技术可以帮助植物育种者在固有遗传多样性的基础上,更好地把握遗传演化规律,更好地引入优良基因,实现质量提高和品种选育等目标。
二、未来的机遇与挑战尽管目前基因工程技术在植物育种中已经取得了一定的成果,但是在未来的发展中,它仍然面临着一系列挑战和机遇。
1、技术开发当前,基因工程技术在植物育种中应用依旧存在技术瓶颈。
例如,目前的基因组编辑技术虽然能够通过对基因序列进行编辑,来实现植物的遗传改良,但是在具体实施过程中,往往会引起不可预知的遗传变异和代价等问题。
由基因序列开发番茄枯萎病抗性基因I-2的共显性分子标记HEREDITAS Beijing 2008 年 7 月, 307: 926―932ISSN 0253-9772 //0>. 研究报告DOI: 10.3724/SP.J.1005.2008.00926由基因序列开发番茄枯萎病抗性基因 I-2 的共显性分子标记1 1, 2于拴仓 , 邹艳敏1. 国家蔬菜工程技术研究中心 , 北京 100097 ;2. 首都师范大学生命科学学院 , 北京 100037摘要: 根据 I-2 的基因序列设计特异扩增引物对 I-2/5F 和 I-2/5R, 扩增 I-2 基因 3 132 ~3 765 bp 之间片段, 基因型为 I-2 / I-2 的材料 03F-7 可扩增出 633 bp 的条带, 而基因型为i-2/ i-2 的材料 Moneymaker 可扩增出 693 bp 的条带, 杂合型材料可扩增出以上 2 个条带。
通过这两个特异扩增片段的克隆和测序证明, 抗病材料扩增的 633 bp片段为 I-2 基因的 3 132 ~3 765 bp 之间的序列, 而感病等位基因中出现大量的碱基突变和 60 bp 片段插入。
利用引物对 I-2/5F 和 I-2/5R, 可区分纯合抗病材料、杂合抗病材料和纯合感病材料, 从而建立了 I-2 基因的共显性分子标记。
在此基础上, 利用该标记对 16 个主要番茄品种进行基因型鉴定, 8 个品种含有 I-2 基因, 其中 1 个品2种基因型为 I-2 / I-2, 其他品种为 I-2 / i-2 。
通过一次 PCR 和一次 Hind ?酶切建立了 I-2 和 Tm-2 双基因检测体系, 为多基因鉴定及标记辅助选择提供了有力工具。
2关键词: 番茄; 枯萎病; I-2 基因; Tm-2 基因; 分子标记A co-dominant molecular marker of fusarium wilt resistance gene I-2derived from gene sequence in tomato1 1, 2YU Shuan-Cang , ZOU Yan-Min1. National Engineering Research Center for Vegetable, Beijing 100097, China;2. College of Life Science, Capital Normal University, Beijng 100037, ChinaAbstract: Sequence-specific PCR primers, I-2/5F and I-2/5R were designed according to the sequence from 3 132 bp to3 765 bp in I-2 gene. With them a 633 bp fragment was amplified from 03F-7 with a genotype of I-2 / I-2, 693 bp fragmentfrom Moneymaker with a genotype of i-2/ i-2, and both fragments from Tebao with heterozygous genotype I-2 / i -2. Thesetwo specific fragments were cloned and sequenced. The results from multiple sequence alignment showed that the 633bpfragment from 03F-7 was identical with the sequence from 3 132 bp to 3 765 bp in I-2 gene. Compared with the sequence ofI-2 gene, there were a large number of mutations and a 60 bp fragment inserted in susceptible alleles. The PCR primer com- bination, I-2/5F and I-2/5R can be used to distinguish homozygous resistant, heterozygous and homozygous susceptiblematerials, and it is a functional co-dominant marker in I-2 gene selection. Moreover, this marker was employed on 16 major tomato varieties for I-2 locus genotyping, in which half of the varieties contain I-2 gene, and only one variety is homozy-2gous resistant. In addition, simultaneous detection system for I-2 and Tm-2 was established by a single PCR and a Hind III digestion. It provides a powerful tool for multiple genes selection in tomato breeding program2Keywords: tomato; fusarium wilt; I-2; Tm-2 ; molecular marker收稿日期: 2007 ?12 ?15; 修回日期: 2008 ?01 ?16基金项目: 北京市科技计划项目 [Supported by the Beijing Municipal Science and Technology Project ]作者简介: 于拴仓1971 男 , 陕西商州人, 博士, 副研究员, 研究方向: 蔬菜遗传育种。
番茄抗病基因育种研究进展
樊佩知;王志敏
【期刊名称】《中国农业文摘(农业工程)》
【年(卷),期】2024(36)2
【摘要】【目的】本文旨在研究番茄抗病基因的最新进展,探讨番茄抗病基因的分子育种应用,为番茄抗病育种提供有效策略。
【方法】采用文献研究法,选取番茄叶霉病、晚疫病、枯萎病、黄化曲叶病毒病这4种常见病害,通过梳理和分析国内外有关文献,提出了我国番茄抗病基因的分子育种建议。
【结果】研究发现,番茄抗病基因的分子育种应用可有效提高番茄的抗病能力,减少化学药剂的使用,保护生态环境;番茄抗病育种是当前番茄种业发展的重要课题,虽然我国已经取得了一定的进展,但仍面临许多挑战。
【结论】番茄抗病基因在番茄抗病育种中具有广阔的应用前景,未来应继续关注番茄抗病基因的育种研究。
【总页数】7页(P3-9)
【作者】樊佩知;王志敏
【作者单位】西南大学园艺园林学院
【正文语种】中文
【中图分类】S64
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河南农业2019年第12期(上)ZHI WU BAO HU植物保护番茄不仅是一种世界性的蔬菜菌丝体在土壤中越冬,第2年随雨水、灌溉水及土壤进行传播。
土温28 ℃时适合繁殖,连作、土壤湿度大、耕作时伤根、生长势弱、施氮肥偏多时均易发病。
番茄枯萎病病菌侵染时专一性强,只为害番茄。
病菌以菌丝体等随病残体在土壤、粪肥或附着在种子上越冬,也会在土壤中腐生多年。
病菌从幼根或伤口浸入,在植株维管束中扩展蔓延,堵塞导管,并产生有毒的番茄凋萎素,随输导组织扩展,致使维管束变褐、失去输导功能,叶片萎黄枯死。
该菌主要侵染植物导管组织,通过阻塞木质部物质和水分运输引0.2 cm 孢子悬浮液 20 min 土育苗,至孢子/min 后掺沙225 ℃(四)病原菌毒素滤液浸苗法将培养液200 mL 装入三角瓶内,接种经平板培养7 d 的菌圆片,于28 ℃振荡培养15 d,然后先用纱布过滤,再用3层滤纸过滤,滤液用3000转/分离心15 min,取上清配制成25%的稀释液,放在大试管中,浸入幼苗置25~30 ℃温室,在光照下浸苗4 h 观察记载其萎蔫始期。
四、番茄枯萎病的抗性机制研究者们从解剖结构和内部生理特性方面对番茄枯萎病抗性机制进行了研究。
研究发现,番茄感病品种中果胶酶、果胶转甲基酶、果胶裂解酶的活性比抗病品种中的高,且多酚氧化酶的活性在抗感品种中也存在差异。
Beckman 在1968年就提出下胚轴处侵填体形成的速度与番茄抗枯萎病相关,在抗病品种中侵填体的形成速度明显比感病品种快。
五、番茄枯萎病的抗病育种番茄中抗枯萎病基因至少有12个已被分离鉴定,其中,有I、I-1、I-2、I-3。
基因I 和I-1能有效地表达对生理小种1的抗性,生理小种2能阻止基因I 和I-1的表达,但却能被I-2基因转导抗性,基因I-3对生理小种3表达抗性。
目前,国外推出的很多品种含基因I-2,或同时含基因I-1和I-2,抗枯萎病基因I-3被转入普通番茄中,并且已育成了稳定的品系。
番茄黄化曲叶病毒病的研究进展分析番茄黄化曲叶病毒病(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)是番茄生产中常见的一种病毒性病害,主要侵害茄科植物,包括番茄、辣椒、茄子等,导致叶片黄化、变小、叶缘翻卷以及植株生长衰弱等一系列症状,给植物生长和产量造成严重危害。
对于TYLCV的研究一直是植物病毒学领域的热点之一,为了更好地控制和防治该病毒病害,科研人员们一直在不懈努力,不断取得新的突破。
本文将就番茄黄化曲叶病毒病的研究进展进行分析。
一、TYLCV的生物特性TYLCV属于白粉虱传播的病毒,是一种双链DNA病毒,其基因组约为6.3kb大小,包括六个明确的开放阅读框。
这些基因编码了蛋白质,包括复制酶、遮蔽蛋白、外壳蛋白等。
在寄主植物中,TYLCV主要通过白粉虱等小型昆虫传播,白粉虱吸食寄主植物的汁液时,会将携带病毒的唾液注入植物体内,从而引起病毒病害的发生。
二、TYLCV的病理学研究从病毒入侵寄主植物到引起病害的发生,中间经历了一系列复杂的生物学过程。
研究者们在病毒的复制、转录、翻译等方面进行了深入探讨。
他们揭示了TYLCV的侵染机制、病毒与寄主植物的相互作用等关键的生物学过程,这有助于我们深入理解TYLCV的致病机理,为病毒的防治提供理论依据。
在病毒的防治过程中,培育对病毒具有抗性的植物品种一直是一个重要的研究方向。
科研人员通过杂交育种、基因编辑等手段,成功培育出了一些对TYLCV具有较强抗性的番茄品种。
这些抗病品种在番茄生产中具有重要的意义,可以降低病毒侵染的风险,减少病毒的传播和危害。
除了培育抗病品种外,科研人员还从多个方面探讨了TYLCV的防治策略。
通过改良种植结构布局、加强农业防疫措施、利用生物农药控制白粉虱数量等方法,可以有效降低TYLCV的发生和传播。
研究者们还尝试利用基因工程技术,通过转基因技术向番茄等作物中导入抗TYLCV基因,以提高作物对TYLCV的抵抗能力。
科技纵横农业开发与装备 2021年第3期番茄抗病育种研究概况及展望张 莉(徐州市铜山区新区街道办事处,江苏徐州 221000)摘要:在番茄育种中,抗病育种是主要的研究方向,徐州地区应当结合当地番茄种植病害发生情况,通过针对性番茄抗病育种研究,以提高番茄生产品质与产量。
基于此,主要探究番茄抗病育种研究概况及展望,从番茄黄化曲叶病、番茄斑萎病、番茄灰霉病这几方面出发,分析育种现状,并提出未来育种展望,以期为相关工作者提供有益借鉴。
关键词:番茄;抗病育种;展望0 引言番茄营养价值高、品种丰富,含有番茄红素具有抗癌效果,由于其具有较高营养价值与独特风味,已经成为蔬菜主要栽培品种,广泛种植于露地、日光温室及塑料大棚等地区。
但在种植过程中易产生病害,造成严重危害,现阶段番茄生产中防治病害多依靠化学药剂喷施,不仅会引发食品安全问题,还会污染环境、增加成本。
徐州地区常见番茄病害包含黄化曲叶病、番茄斑萎病、番茄灰霉病等,因此,徐州在番茄育种中需针对地区情况,培育优良抗病品种,为番茄产业发展提供支持。
1 抗黄化曲叶病育种进展番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)最早发现于中东地区,在全世界范围内番茄大面积种植,加上大量繁殖的烟粉虱,导致番茄黄化曲病已经对番茄生产造成重要危害。
近几年,番茄育种工作者探索TYLCV株系分化,在江浙一带与日本Harouno株系同源性较高。
番茄黄花曲叶病抗性基因包含Ty-1、2、3、3a、4、5,Ty-1来源于智利番茄LA1969,证明Ty-1与3为等位基因,编码RNA依赖RDRγ类RNA聚合酶,具有典型的DFDGD催化结构域,揭示了新的抗病基因;Ty-2源于多毛番茄,位于第11条染色体TG393和TG36之间,通过构建Ty-2染色体基因染色体片段高分辨率遗传图谱,在M1和UP8之间定位Ty-2分子标记,遗传距离0.4 cm,即可实现Ty-2的显性遗传;Ty-4基因源于智利番茄,标记于3号染色体[1]。
关于番茄育种现状与发展前景技术报告生物科技学院10高种(1)班朱珍珍番茄育种番茄(Lycopersicon esculentum Mill)原产南美洲的热带密林.番茄在我国栽培历史较短, 20世纪50年代初迅速发展起来,但已经发展成为主要的蔬菜之一。
番茄除可鲜食和烹饪多种菜肴外,还可制成酱、汁、沙司等强化维生素C的罐头及脯、干等加工品,用途广泛。
由于番茄适应性强、产量高、品质好和用途广泛,因此需要量逐年上升,无论国内、国外栽培面积都在不断扩大,栽培方式也日益多样化。
目前美国、俄罗斯、意大利和中国为主要生产国,在欧美、中国和日本有大面积的温室、塑料大棚及其他保护设施栽培。
一、种质资源由于番茄是一种严格的自花授粉植物,经过长期的驯化和选育,番茄的遗传背景逐渐变窄,因此,通过广泛的资源收集来丰富番茄的种质资源对番茄育种极其重要。
国外早在1778年就开始了番茄的种质资源收集工作,近十多年来,IBPGR又先后多次对番茄的种质资源进行了大规模的收集。
据IBPGR 1987年报道,全世界共收集到番茄种质材料32 000,到1990年则已经超过了40 000份,这些材料主要收藏在11个研究单位。
其中收藏量超过6 000份的单位有亚洲蔬菜研究发展中(AVDCR)和美国国家种子(USDA)。
美国加州大学Rick所领导的研究机构番茄遗传贮藏(TGSC)也收集了3 000多份番茄材料。
我国自80年代以来,也先后组织了两次大规模的种质资源收集工作,两次共收集到各种番茄1912份.这些材料的收集与保存工作对于番茄出了突出贡献。
(一)丰产性育种亩产量=单位面积株数×单株结果数×单果重提高光能利用为中心的“生理育种”高光效、低呼吸、低补偿点等.主要技术番茄是世界上重要的蔬菜作物之一,分为加工型番茄和鲜食型番茄,在各国的蔬菜栽培中均占有相当的比例。
从发展趋势看,人们对番茄的需求量正在加大,据联合国粮农组织统计,1997年全世界番茄栽培为309。
转基因番茄研究进展摘要:利用转基因技术培育,已经获得延熟、抗病、抗虫、抗逆、抗除草剂和品质改进的转基因番茄,并主要介绍转基因技术在这些方面的研究成果和研究进展,此外简单介绍了转基因番茄的优势及其展望。
关键词:转基因番茄进展番茄〔Lycopersicon eseulentem.Mil〕是茄科( Solanaceae) 番茄属( Lycopersicon) 的一年生或多年生植物,是世界上重要的蔬菜作物之一。
番茄需求量大,种植广泛,同时对其的遗传理论研究较为深入,番茄已经成为蔬菜基因工程研究的模式植物之一,且在1994年成为世界上第一例商品化生产的转基因作物——转基因延熟番Flavr-SavrTM,其由美国Calgene公司培育成功并获准进入市场。
其后几年利用转基因技术培育出抗病虫害、抗除草剂、抗逆和高品质的优良番茄品种。
番茄的基因转化技术主要采用农杆菌介导的基因转化方法。
此外,黄永芬等[1]利用花粉管导入法进展番茄的基因转化,将整合了抗冻蛋白基因的Ti 质粒直接注入番茄子房或花粉管中进展转化获得了抗冻番茄。
1.转基因番茄研究进展1.1延熟转基因番茄目前利用基因转化技术延熟番茄有两种方法,一是抑制细胞壁的降解,二是抑制乙烯的合成,在防止其腐烂方面取得了较好的效果。
1.1.1抑制番茄细胞壁降解的研究细胞壁水解酶对果实的成熟有促进作用,通过抑制阻止细胞壁水解酶活性,可抑制果实细胞壁的降解,延缓成熟与衰老。
主要包括两类酶,一类是多聚半乳糖醛酸酶(PG),可将细胞壁中的多聚半乳糖苷降解为低聚半乳糖苷,在果实成熟过程中,PG的mRNA水平可提高100倍。
叶志彪等[2]将PG基因的Hindfi 片段反向克隆在植物转化载体Bin19的花椰菜病毒( CaMV) 的35S启动子和3' 端非翻译区( nos) 终止子之间,经农杆菌与番茄无菌苗子叶外植体共培养,获得转化植株,这种转反义PG基因的番茄果实中,PGmRNA水平及PG酶活性在果实成熟阶段明显降低。
番茄抗病基因工程育种研究进展刘士勇1,刘守伟2*(1.黑龙江省农业广播电视学校,黑龙江哈尔滨150090;2.东北农业大学园艺学院,黑龙江哈尔滨150030)摘要:综述了基因工程技术在番茄抗病基因工程育种上的应用,探讨了基因工程在番茄抗病毒病、真菌、细菌等方面的研究进展,并对番茄抗病基因工程的发展进行了展望。
关键词:番茄;基因工程;抗病育种中图分类号:S641.2;Q78;S603.4文献标识码:A收稿日期:2004-10-15作者简介:刘士勇(1973-),男,黑龙江人,硕士,主要从事教务教学工作。
*通讯作者番茄作为一种蔬菜作物,在世界范围内都有广泛种植。
但是由于连年重茬种植,病害相当严重,而且病害种类也多达40多种[1]。
严重影响菜农的经济效益和蔬菜的品质。
为了减少农药的使用量,生产无公害产品的有效方法之一就是利用抗病品种。
直到目前为止,栽培番茄中仍缺乏一些抗病基因,如番茄的CMV(黄瓜花叶病毒)、早疫病、晚疫病、青枯病等抗病基因在栽培种中都无法找到。
通过利用转基因技术将抗病基因转入番茄栽培种中,突破远源杂交不亲和性的困难,开辟了番茄抗病育种的新途径[2]。
近十几年来,利用转基因技术在番茄抗病育种方面取得了较大进展。
1番茄抗病毒基因工程病毒病是番茄的主要病害之一,每年造成番茄的大量减产。
危害番茄的病毒主要有烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、黄瓜卷叶病毒(TYLCV)、苜蓿花叶病毒(AIMV)和番茄斑萎病毒(TSWV)等。
Powell等[3]通过植物基因工程技术,首次将TMV的外壳蛋白(CP)基因转入烟草和番茄,培育出能稳定遗传的抗病毒植株。
目前在番茄上主要采用外壳蛋白基因、卫星RNA基因、反义RNA基因等方法获得抗病毒的工程番茄。
Nelson等将TMV的CP基因转化番茄品种VF36的叶片,获得的转基因番茄中CP含量占叶片可提取蛋白量的0.05%,大田接种TMV后系统感染的植株不到5%,而对照达99%。
Sander将TNVCP基因和T0MVCP基因分别导入番茄VF36,发现转TMVCP基因工程番茄高抗TMV,但对T0MV没有抗性或抗性水平很低,而转T0MVCP基因工程的番茄对T0MV不表现症状,对照则97.5%发病,同时工程植株对TMV也有较高的抗性[4]。
杨荣昌等[5]用农杆菌介导法获得转CMVCP基因的植株,转基因番茄R1-R4代苗期人工接种CMV鉴定,表现出对该病的发病率和病情指数明显降低。
徐香玲等[6]用农杆菌介导法获得双抗CMV、TMV基因的番茄植株,该植株发病率明显低于对照植株。
Kim等1994年通过农杆菌介导转移番茄斑萎病毒(YSMV)核苷衣壳N蛋白基因技术,获得了对该病毒抗性水平达中到高抗的转基因番茄植株。
Nilgun等1987年将苜蓿花叶病毒外壳蛋白(AMV-CP)基因导入番茄,转基因植株接种AMV后发病推迟,病情减轻,并对TMV也有一定抗性[7]。
卫星RNA是依赖于病毒才能复制的一类低分子量的RNA,它能干扰病毒的复制和使症状减轻[8]。
有人利用CMV卫星RNA-1的cDNA单体基因转化番茄,接种试验发现转基因番茄的症状减轻,田间试验也表现了对CMV的抗性[9]。
此外,栝楼的TCS基因可编码一种具有广谱抗植物病毒活性的核糖体失活蛋白(RIP),利用基因工程将TCS基因导入番茄,获得了具有广谱抗番茄病毒活性的转基因番茄,人工接种TMV,CMV,TBRV(番茄黑环病毒)发现,转化植株的叶第37卷第1期东北农业大学学报37(1):102 ̄1042006年2月JournalofNortheastAgriculturalUniversityFebruary2006文章编号1005-9369(2006)01-0102-03片未出现典型症状,而未转化的对照植株感染率达到50%~60%,表现出褪绿、环斑或局部坏死等症状[10]。
姜国勇等[11]利用双抗表达载体,将天然花粉蛋白基因(TCS)和GUS基因偶联通过农杆菌介导,获得了TCS和GUS基因双双表达的再生植株,转基因植株对TMV和CMV均表现出较高的抗性。
单雷等[12]构建了CMV-CP基因和TMV-CP基因的双价植物表达载体并转化番茄,获得双抗CMV和TMV的转基因番茄,将转化植株定植到带有CMV和TMV活体毒源的温室中,40d后发现转化植株生长良好,能正常开花结果,无病症发生或感病很轻,而未转化的对照植株则出现感染症状,叶片严重卷曲。
王傲雪等[13]也采用发根农杆菌介导的番茄遗传基因转化系统获得了一株同时表达CMV-CP基因和TMV-CP基因的转基因番茄植株。
另外,Ultzen等将AIMV-CP基因转入番茄,获得了双抗TSWV(番茄斑萎病毒)和CMV的转化番茄,Kunik等则获得了抗TYLCV的转基因番茄[14]。
2番茄抗真菌病及细菌病基因工程虽然药剂防治番茄真菌病有一定的效果,但因其剂量大残留多,使得培育抗真菌病害的品种就显得尤为重要。
Jongedijk和Logemmann等将烟草Ⅰ型几丁质酶和β-1,3葡聚糖酶转入番茄中,两基因在转基因番茄植株中同时表达,用枯萎病镰刀菌(FusariumOxyspersicif.sp.lycopersici)感染后,病害比对照减少36% ̄58%,且受害植株可恢复正常生长。
Van和Jongedijk等的研究表明,烟草几丁质酶基因和葡聚糖酶基因同时表达的转基因番茄,对枯萎病的抗性明显高于转单基因植株的抗性[2]。
Thomzik等[15]将来源于葡萄的两个合成1,2-二苯乙烯的酶基因Vst1和Vst2导入番茄中,再与晚疫病真菌共培养,结果在番茄植株体内产生了1,2-二苯乙烯的后继产物植保素,这种番茄植株能抗晚疫病。
在抗病番茄基因工程的研究中,也做了一些抗细菌番茄的研究工作。
Tansley等从秘鲁番茄中克隆出抗细菌斑点病病菌的基因pto,转pto基因的番茄植株能抗细菌斑点病[16]。
Martini等[16]将Avr9基因导入Cf-9基因番茄的植株中获得成功,该转基因番茄对包括叶霉病在内的多种病原物表现出抗病性。
Laugé等研究了一个抗番茄叶霉病的基因,并已通过叶霉病致病因子的鉴定。
1998年,荷兰科学家以马铃薯PVX病毒为载体,构建了抗叶霉病基因Cf-ECP2,将其导入番茄中收到良好效果,使不含任何抗病基因的Cf-0番茄系获得对叶霉病的抗性[17]。
田长恩等[18]用花粉管通道法将柞蚕抗菌肽D基因导入番茄,获得了转基因植株,分子分析表明该基因已整合到番茄基因组中。
大田接种试验显示,部分转基因植株的子一代具有较强的抗青枯病能力。
3番茄抗病基因工程育种的展望基因工程技术的发展为培育抗病番茄品种提供了新的手段,获得适用的抗病基因是番茄抗病基因工程的前提。
随着病原物中诱导番茄产生抗病反应的基因、番茄自身的抗病基因及抗病信号传导途径相关基因的发现和克隆,我们就可以利用基因工程技术培育出同时产生多种防卫反映而对多种病原产生较强的抗病力的番茄新品种。
另外,可以尝试通过研究不同抗病品种间相关motif的差异,未来可以直接改造相关结构域来消除这种种属专一性,培育出广谱抗性的番茄。
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