番茄嫁接:对抗二斑叶螨的新策略 —— 基于 Mi-1基因诱导抗性研究

【字体: 时间:2025年03月07日 来源:BMC Plant Biology 4.3

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  为解决番茄受二斑叶螨(TSSM)侵害问题,研究人员开展番茄嫁接研究,发现可诱导抗性,减少 TSSM 种群。

  番茄是全球广泛种植的重要蔬菜,然而,二斑叶螨(Tetranychus urticae Koch,简称 TSSM)却严重威胁着番茄的产量和品质。TSSM 分布广泛、繁殖迅速且极易产生抗药性,它能致使番茄叶片出现白色斑点、变黄枯萎,果实表面产生黄斑,进而降低番茄的市场价值,严重时甚至可导致番茄减产 50%。传统的化学防治方法不仅对环境和人类健康有害,还会使 TSSM 的抗药性增强;生物防治虽有一定效果,但受多种因素制约,在实际应用中存在局限性。因此,寻找一种安全、有效的防治 TSSM 的方法迫在眉睫。
在此背景下,来自开罗大学等机构的研究人员开展了一项关于番茄嫁接的研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上,为解决番茄受 TSSM 侵害的问题提供了新的思路。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是分子标记技术,利用 PCR - 基于的标记(如 Mi23 - SCAR、PMi12 - SCAR 和 Rex - 1 - CAPS)检测番茄基因型中 Mi-1基因的存在和纯合状态。其次,运用高效液相色谱(HPLC)分析叶片酚类化合物,以此评估嫁接对 TSSM 抗性的影响。此外,通过构建二斑叶螨的生命表,详细记录其在不同处理植株上的发育、存活和繁殖情况,从而深入了解 TSSM 的种群动态。

研究结果如下:

  1. Mi-1基因检测:通过分子标记技术检测发现,商业砧木和与 S. habrochaites 的种间杂种具有杂合的 Mi-1/mi-1基因,而番茄接穗‘Nairouz F1’不含 Mi-1基因。
  2. TSSM 种群动态:研究发现,砧木(R)、植株年龄(PA)以及它们的相互作用(R×PA)对 TSSM 活动阶段的种群数量有极显著影响。在植株生长早期(1 - 5 周),嫁接植株和未嫁接植株上的 TSSM 种群数量差异不显著;但从第 7 周开始,差异逐渐显现。在 11 周时,未嫁接植株上的 TSSM 种群数量达到最高,而嫁接在种间杂种(如 R15391、R312064 和 R312344)上的植株,其 TSSM 种群数量显著低于商业砧木和未嫁接植株。
  3. 植物酚类代谢:HPLC 分析表明,番茄嫁接诱导了叶片中酚类物质的合成。所有嫁接植株中都检测到绿原酸(Chlorogenic acid),部分嫁接植株还含有丁香酸(Syringic acid)、邻苯二酚(Pyrocatechol)和香草醛(Vanillin),这些酚类物质具有抗虫性(抗生性和拒避性)。未嫁接植株则含有 8 种酚类化合物,且部分化合物的峰比例与嫁接植株存在差异。
  4. TSSM 生物测定:在实验室进行的生物测定实验显示,TSSM 在嫁接植株和未嫁接植株上均能取食、存活、发育和繁殖,但嫁接砧木会影响 TSSM 的发育和繁殖能力。例如,取食 R312064 嫁接植株叶片的 TSSM,其发育持续时间延长,繁殖力降低,净生殖率(R0)和内禀增长率(rm)也较低,表明 R312064 嫁接植株对 TSSM 的适宜性较差。

研究结论和讨论部分指出,番茄嫁接到含有 Mi-1基因的种间杂种砧木上,可通过合成绿原酸等酚类物质诱导对 TSSM 的抗生性和拒避性抗性,从而有效减少 TSSM 的种群数量。这一发现为番茄种植中防治 TSSM 提供了一种新的、可持续的方法,有望减少化学农药的使用,降低对环境的影响,保障番茄的产量和品质。然而,该研究也存在一定的局限性,未来还需要进一步探究这种抗性的生化途径和遗传因素,评估更多种间杂种和高产接穗品种的组合,以筛选出最有效的砧木和接穗搭配,为农业生产提供更有力的支持。
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