番茄种间重组自交系群体晚疫病抗性 QTL 定位：挖掘抗性基因，助力番茄育种

为解决番茄晚疫病（LB）防控难题，宾夕法尼亚州立大学等研究人员开展番茄晚疫病抗性 QTL 定位研究。他们构建高密度遗传图谱，鉴定出多个抗性 QTL 及候选基因。这有助于通过分子标记辅助选择（MAS）培育抗晚疫病番茄品种，意义重大。

　　番茄是全球最重要的蔬菜作物之一，2022 年其净产值近 1060 亿美元。然而，番茄生产深受多种病原菌侵害，晚疫病（Late blight，LB）便是其中极具破坏力的一种，它由致病疫霉（Phytophthora infestans）引起。在适宜条件下，该病原菌能在 7 - 10 天内摧毁整片未防护的易感番茄或马铃薯作物田。目前，番茄晚疫病的防治主要依赖栽培措施和大量使用预防性杀菌剂，但病原菌的快速传播和抗药性问题愈发严重，如 2018 年纽约番茄田出现的新抗药菌株。此外，现有番茄抗病品种在严重病害压力下仍表现出易感性，因此，挖掘新的抗性基因和 QTL（Quantitative Trait Loci，数量性状位点）对培育更抗晚疫病的番茄品种至关重要。

在此背景下，宾夕法尼亚州立大学等机构的研究人员开展了相关研究。研究人员从野生番茄资源中筛选出对晚疫病具有强抗性的潘那利番茄（Solanum pimpinellifolium）PI 270443，将其与易感晚疫病的番茄育种系 NC EBR - 2 杂交，构建了重组自交系（Recombinant Inbred Line，RIL）群体。随后，研究人员利用基因分型测序（Genotyping - by - Sequencing，GBS）技术，对该群体进行研究，旨在构建高密度遗传图谱，鉴定与晚疫病抗性相关的 QTL，并确定候选抗性基因。研究成果发表在《Molecular Breeding》杂志上。

在研究方法上，研究人员首先构建了 RIL 群体，选用 122 个F9和F10代株系用于后续实验。通过对 4 周龄植株叶片组织进行 DNA 提取，利用 GBS 技术，选用 TseI 和 CviAII 两种限制性内切酶构建文库并测序。之后，经过一系列数据处理和分析流程，如质量控制、序列比对、SNP 检测等，构建出包含 8470 个 SNP 标记、1195 个基因组 bin 的高密度遗传图谱。同时，对 RIL 群体进行晚疫病抗性筛选，以评估不同株系的抗病性。

在研究结果方面，GBS 分析产生大量测序数据，构建的遗传图谱总遗传距离为 1231.8 cM，标记分布均匀。RIL 群体遗传组成显示，其包含 50.8% 来自栽培亲本 NC EBR - 2 的纯合等位基因，47.4% 来自野生亲本 PI 270443 的纯合等位基因。部分基因组区域存在显著偏分离现象，但与 QTL 定位结果无明显关联。

抗病性评估结果表明，PI 270443 表现出极强的晚疫病抗性，平均发病率（% DS）仅为 4.5% ，显著优于含已知抗性基因的对照品系。RIL 群体在 4 次筛选实验中，疾病响应呈连续分布且偏向抗性，不同实验间 % DS 存在显著正相关。

QTL 分析发现，在 PI 270443 的 10 号染色体上存在 2 个主要相邻的晚疫病抗性 QTL，分别为 LBRQTL - 10.1 和 LBRQTL - 10.2，在所有 4 次筛选实验中均能稳定检测到，解释的表型变异率（PVE）分别约为 31% 和 53%。此外，在 1 号和 12 号染色体上还检测到一些次要 QTL，不过仅在部分实验中出现。

通过提取 QTL 区域的基因模型，结合文献分析，研究人员在 10 号染色体的主要 QTL 区域鉴定出 18 个与疾病相关的候选基因，1 号染色体的 3 个次要 QTL 区域共鉴定出 17 个候选基因，12 号染色体的次要 QTL 区域鉴定出 2 个候选基因。其中，多个属于核苷酸结合位点 - 富含亮氨酸重复（Nucleotide Binding Site and Leucine - Rich Repeat，NBS - LRR）基因家族的基因被认为是重要的候选基因。

研究结论和讨论部分指出，本研究构建的高密度遗传图谱和鉴定的 QTL 为番茄晚疫病抗性育种提供了重要资源。PI 270443 作为新的抗性来源，具有极大的育种价值。研究中发现的 QTL 与已知抗性基因的关系复杂，10 号染色体上的 LBRQTL - 10.2 可能与Ph?2基因相关，但 PI 270443 的抗性明显强于仅含Ph?2的品种，暗示存在其他新的抗性基因。此外，研究还发现了一些与抗性相关的候选基因，为后续深入研究番茄晚疫病抗性机制奠定了基础。

总之，该研究为番茄晚疫病抗性育种提供了关键信息，有助于利用分子标记辅助选择技术将 PI 270443 的抗性转移到新的番茄品种中，有望培育出更抗晚疫病的番茄品种，对番茄产业的可持续发展具有重要意义。同时，研究中鉴定的候选基因也为进一步探究番茄晚疫病抗性机制提供了方向，后续可通过 RNA 测序、遗传转化或基因编辑等技术深入研究这些基因的功能 。