低投入快速育种技术(LIFT)在苹果抗病育种中的应用：缩短抗性基因导入周期并保持性状稳定性的突破性研究

为解决苹果传统育种周期长(25年)的问题，Agroscope研究团队开发了低投入快速育种技术(LIFT)，通过温室强制生长结合人工春化，将世代周期缩短至2年，成功将野生苹果'Evereste'和Malus x robusta 5的抗火疫病基因(Fb_E/FB_MR5)导入栽培品种，保持抗性不衰退的同时显著提高单果重量，为培育持久抗病苹果品种提供了高效方案。

　　

苹果作为全球第三大水果作物，长期面临火疫病(Fire blight)等病害威胁。传统育种中，将野生种质中的抗性基因导入栽培品种需要4-5次伪回交(pseudo-backcrosses)，耗时长达25年。更棘手的是，野生资源往往伴随果实小、风味差等不良性状，且已有抗性基因存在被病原体突破的风险。如何加速抗性育种进程，同时确保目标性状稳定遗传，成为制约苹果产业可持续发展的关键瓶颈。

瑞士Agroscope研究所的Simone Bühlmann-Schütz团队在《Planta》发表创新性研究，开发出名为"低投入快速育种"(Low input fast-track, LIFT)的技术体系。该技术通过优化温室栽培条件结合分子标记辅助选择(Marker-assisted selection, MAS)，仅用15年就完成6代抗性基因导入，比传统方法缩短40%时间。研究选取'Evereste'的Fb_E基因和Malus x robusta 5的FB_MR5基因作为目标抗性位点，通过人工春化(平均11周/次)和生长调节剂(Prohexadione-Ca)处理，使20%实生苗在播种后2年内开花。利用Illumina Infinium 20K SNP芯片进行全基因组分析，证实抗性水平在各代间保持稳定，同时单果重显著增加，部分pBC'2代个体已达商业品种标准(160-220g)。

关键技术包括：(1)建立LIFT标准流程：种子层积→温室强制生长(20°C/14h光照)→每月Prohexadione-Ca处理→人工春化(3-4°C)→回交；(2)表型评价：通过枝条接种法评估火疫病抗性，以'Gala Galaxy'为感病对照；(3)分子标记开发：使用12个SSR和29个SNP标记跟踪目标基因；(4)基因组分析：通过10,321个SNP位点追踪野生基因组片段渗入。

主要研究结果：

"LIFT方法"部分显示，与传统田间杂交相比，温室育种虽单株花数较少(平均20.6朵/株vs 213朵/株)，但种子质量更优(5.6粒/果vs 4.5粒/果)。通过人工接种筛选结合MAS，成功保留45.1-48%的目标基因携带个体，符合孟德尔分离规律。

"世代时间缩短"部分证实，通过两次春化处理(约22个月)即可诱导开花，较田间栽培的4-5年 juvenility period显著缩短。FB_MR5系在7代内(pBC'6)、Fb_E系在6代内(pBC'5)完成抗性导入。

"火疫病抗性水平"部分发现，尽管个别后代出现抗性减弱(18/65 Fb_E系和8/70 FB_MR5系病变长度>30%)，但整体抗性水平与供体无统计学差异(p<0.05)，表明抗性基因未发生分离衰退。

"单果重增加"部分显示，Fb_E系单果重从F1代中位数89g增至pBC'3代210g；FB_MR5系虽在pBC'4代出现波动，但仍有部分个体达到商业标准，证明不良性状被有效剔除。

"基因组渗入分析"部分通过SNP分型揭示，pBC'5代FB_MR5系仅保留1.5%(0.5-1.8%)的野生基因组，pBC'4代Fb_E系保留3.9%(1.2-7.2%)。值得注意的是，部分染色体片段(如Fb_E系的7号染色体)表现出异常保留现象，可能与早花性状相关。

结论与讨论指出，LIFT技术首次实现：(1)将苹果世代周期缩短50%，使6代育种在15年内完成；(2)明确FB_MR5和Fb_E可独立发挥作用，为基因聚合提供基础；(3)发现Fb_E可能需辅助因子实现完全抗性，解释了个体差异现象；(4)建立野生基因组清除的动态模型，pBC'5代个体仅保留目标基因周围<2%的外源片段。该技术不仅适用于苹果，也为其他多年生作物育种提供范式，特别是解决了转基因早花技术在欧洲的应用限制。研究培育的pBC'4-pBC'5代材料已具备商业育种价值，其中1817_26(FB_MR5)和1818_124(Fb_E)等株系成为后续研究的核心亲本。