-.z.番茄抗蟲(chóng)育種研究進(jìn)展摘要：番茄抗蟲(chóng)育種是防治害蟲(chóng)的一條有效途徑。本文從番茄抗蟲(chóng)種質(zhì)資源、抗蟲(chóng)機(jī)理以及育種策略等方面對(duì)國(guó)內(nèi)外的番茄抗蟲(chóng)育種工作進(jìn)展了綜述。關(guān)鍵詞：番茄抗蟲(chóng)育種研究進(jìn)展番茄是我國(guó)重要的蔬菜作物,世界上也廣為栽培。近年來(lái),隨著我國(guó)番茄種植面積的不斷擴(kuò)大病蟲(chóng)為害日益嚴(yán)重,生產(chǎn)上農(nóng)藥的使用量逐年加大。農(nóng)藥的使用在一定程度上防治了病蟲(chóng)害，但農(nóng)藥殘留超標(biāo)卻危及到消費(fèi)者的安康。選育優(yōu)良的抗病、抗蟲(chóng)新品種被認(rèn)為是降低農(nóng)藥使用量、維護(hù)農(nóng)田生態(tài)平衡和生產(chǎn)綠色食品的有效途徑[1]。20世紀(jì)80年代國(guó)外就開(kāi)展了抗蟲(chóng)育種的研究,我國(guó)這方面的研究正逐步開(kāi)展。對(duì)番茄野生近緣種的研究發(fā)現(xiàn),野生番茄中含有優(yōu)異的抗蟲(chóng)基因。圍繞野生番茄中優(yōu)異抗蟲(chóng)基因的利用國(guó)內(nèi)外做了大量工作,本文就這方面的研究作一綜述。番茄抗蟲(chóng)種質(zhì)資源番茄野生近緣種是番茄抗蟲(chóng)育種的主要資源。多毛番茄、潘那利番茄、秘魯番茄以及契斯曼尼番茄是主要的抗源。1943年,Luckwill根據(jù)腺毛類(lèi)型將番茄分為Ⅰ~Ⅶ7種類(lèi)型[2](圖1)。其中,Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ型屬于有腺體類(lèi)型,其腺毛帶有腺囊或腺體,通過(guò)分泌毒素驅(qū)避害蟲(chóng);Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型屬于無(wú)腺體類(lèi)型,沒(méi)有頭部構(gòu)造,不能分泌毒素,通過(guò)其建立的屏障防御害蟲(chóng)(表1)。對(duì)腺毛密度的研究發(fā)現(xiàn),多毛番茄中的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型腺毛密度大,而Ⅰ、Ⅲ、Ⅶ型密度小;潘那利番茄中的Ⅳ型密度最高;Lycopersiconcheesma2nii.fminor中的Ⅳ型密度最高[3-7]。對(duì)多毛番茄、潘那利番茄、秘魯番茄抗蟲(chóng)鑒定發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的抗蟲(chóng)能力,能抗多種害蟲(chóng)(表2)。其中對(duì)多毛番茄LA1777和PI134417以及潘那利番茄LA716研究較多。2種質(zhì)資源的抗蟲(chóng)鑒定2.1鑒定方法抗蟲(chóng)鑒定方法可分為直接鑒定和間接鑒定兩種。直接鑒定又可分為田間抗性鑒定和人工接種鑒定。前者指在害蟲(chóng)常發(fā)地區(qū),將收集到的種質(zhì)播于田間,讓害蟲(chóng)自然侵染,可對(duì)大量種質(zhì)進(jìn)展抗蟲(chóng)性篩選;后者指人為創(chuàng)造害蟲(chóng)發(fā)生的適宜環(huán)境(網(wǎng)室、接蟲(chóng)室等),通過(guò)人工接蟲(chóng)侵染的方法進(jìn)展鑒定,鑒定時(shí)需注意接蟲(chóng)的昆蟲(chóng)致害力和繁殖力,實(shí)際操作中應(yīng)將野外采集的與室內(nèi)飼養(yǎng)的同一種蟲(chóng)混合在一起,促其異交。間接鑒定是根據(jù)與供試材料抗蟲(chóng)性顯著相關(guān)的性狀來(lái)間接估測(cè)抗蟲(chóng)性能。比方腺毛的類(lèi)型、密度以及分泌物(如酰基糖、倍半萜烯)等。這種方法需要有大量與抗蟲(chóng)相關(guān)的試驗(yàn)作根底。鑒定內(nèi)容抗蟲(chóng)鑒定主要包括種質(zhì)材料受損狀況和害蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育狀況兩方面的內(nèi)容。種質(zhì)材料受損的指標(biāo)主要包括百葉潛道數(shù)、單位葉面積取食痕、葉片受害指數(shù)、卷葉株率、葉面取食量、幼苗死亡率、產(chǎn)量受損百分比以及果實(shí)受損率等。害蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育狀況是指害蟲(chóng)在植株上的產(chǎn)卵量、蟲(chóng)口密度、發(fā)育速度、蟲(chóng)體大小、死亡率等。此外,對(duì)種質(zhì)材料腺毛類(lèi)型以及腺毛密度調(diào)查也能反映番茄的抗蟲(chóng)性能。3為害番茄的害蟲(chóng)種類(lèi)為害番茄的害蟲(chóng)主要是半翅目、鞘翅目、雙翅目和同翅目昆蟲(chóng)以及螨類(lèi),包括棉鈴蟲(chóng)、馬鈴薯塊莖蛾、美洲斑潛蠅、苜蓿夜蛾、茄二十八星瓢蟲(chóng)、茄無(wú)網(wǎng)蚜、桃蚜、溫室白粉虱、銀葉粉虱、茶黃螨、番茄癭螨等[13]。這些害蟲(chóng)以番茄的莖、葉、花、果實(shí)為食,影響番茄的正常生長(zhǎng),最終導(dǎo)致產(chǎn)量、品質(zhì)下降。而且,害蟲(chóng)取食后產(chǎn)生的傷口為病菌(病毒、真菌和細(xì)菌)侵染植株提供了時(shí)機(jī),如蚜蟲(chóng)所傳播的CMV,加大了病害發(fā)生的可能。4番茄的抗蟲(chóng)機(jī)制的植物抗蟲(chóng)性主要有3種方式[14-15]:耐蟲(chóng)性(tolerance)、排斥性(anti*enosis)和抗生性(antibiosis),其中對(duì)排斥性和抗生性的研究較多。排斥性又叫非選擇性(Nonpreference),是指作物所具備的物理特性(如顏色、形態(tài)、體表毛狀物、外表蠟質(zhì)、組織厚度等)以及產(chǎn)生的次生物質(zhì)而導(dǎo)致的不利于害蟲(chóng)取食、產(chǎn)卵和寄生的防御行為。我國(guó)栽培面積較大的毛粉802番茄就是利用了體表被覆濃密茸毛的特性而到達(dá)避蚜的目的[16]。對(duì)番茄腺毛類(lèi)型及分泌物的研究證實(shí)鱗翅目、雙翅目和鞘翅目昆蟲(chóng)在野生番茄上的產(chǎn)卵量低于普通番茄(表3)。Snyder等認(rèn)為銀葉飛虱在多毛番茄上產(chǎn)卵量降低的主要原因是由于Ⅳ型腺毛所建立的天然屏障不利于害蟲(chóng)產(chǎn)卵。但是,也有研究發(fā)現(xiàn)有些昆蟲(chóng)喜歡在多毛的葉片上產(chǎn)卵,高密度的腺毛似乎不能防御害蟲(chóng)[17]。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn),盡管植株上有較多的蟲(chóng)卵,但是腺毛所分泌的抗生物質(zhì)可能抑制了成蟲(chóng)的生長(zhǎng)[18]?？股钥股允侵缸魑锉缓οx(chóng)取食以后所產(chǎn)生的一種抗蟲(chóng)機(jī)制。抗蟲(chóng)植物自身會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì),這些物質(zhì)會(huì)對(duì)害蟲(chóng)的發(fā)育、生殖和生存產(chǎn)生不利影響。害蟲(chóng)取食后,導(dǎo)致害蟲(chóng)體形變小、躁動(dòng)不安致使暴露給天敵的時(shí)機(jī)增多,從而降低其存活率。目前研究較多的野生番茄抗生性化學(xué)物質(zhì)有3類(lèi):甲基酮、倍半萜烯和?；?。2-十三烷酮(2-tridecanol)和2-十一烷酮(2-unde2canone)是多毛番茄Ⅵ型腺毛分泌的兩類(lèi)甲基酮類(lèi)化合物。對(duì)甲基酮的抗蟲(chóng)效果研究存在一些相互矛盾的結(jié)果。Farrar等發(fā)現(xiàn)普通番茄之所以對(duì)害蟲(chóng)敏感是由于其Ⅵ型腺毛分泌物中缺乏這兩種甲基酮[19],而Chatzivasileiadis等卻在普通番茄中發(fā)現(xiàn)了這兩種甲基酮[20]。多數(shù)的研究支持甲基酮的抗蟲(chóng)效果,但也有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)天蛾〔Manducase*ta(L.)〕不受2-十三烷酮影響,而且多毛番茄對(duì)甜菜夜蛾的抗性與甲基酮的含量無(wú)關(guān),其原因可能與甲基酮的含量水平有關(guān)。姜烯是多毛番茄Ⅵ型腺毛分泌的一種倍半萜烯,對(duì)Leptinotarsadeceliminata有毒害作用,但其含量對(duì)二斑葉螨的生存以及甜菜夜蛾的死亡沒(méi)有影響[21]。此外,還在多毛番茄的Ⅳ型腺毛分泌物中發(fā)現(xiàn)了δ-elemene和γ-elemene這兩種與抗蟲(chóng)性相關(guān)的萜類(lèi)化合物。酰基糖是一類(lèi)復(fù)合化學(xué)物質(zhì),由?；崽呛王；咸烟墙M成。潘那利番茄LA716的Ⅳ型腺毛分泌的?；钦计湎倜；强偡置诹康?0%[22],栽培番茄中酰基糖的含量則難以檢測(cè)到。對(duì)?；堑目瓜x(chóng)性研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)馬鈴薯蚜、斑潛蠅、棉鈴蟲(chóng)、甜菜夜蛾、煙粉虱、桃蚜及白粉虱等害蟲(chóng)有抗性[23-25]。番茄抗蟲(chóng)性不是由單一的*種機(jī)制完成的,往往綜合了上述兩種方式。植物與害蟲(chóng)之間的關(guān)系非常復(fù)雜,抗蟲(chóng)能力不僅與植株自身的物理化學(xué)特性有關(guān),而且受環(huán)境影響非常大?？瓜x(chóng)能力的產(chǎn)生是組成型的還是誘導(dǎo)型的,尚有待研究。5基于腺毛抗性的番茄育種策略5.1腺毛抗蟲(chóng)性的遺傳研究利用普通番茄與野生番茄雜交后代的遺傳表現(xiàn)是研究番茄抗蟲(chóng)性的主要方式。Snyder等發(fā)現(xiàn)普通番茄和多毛番茄的F1植株上Ⅲ型腺毛的密度大于普通番茄,而且F1Ⅵ型腺毛的頭部表型、酚類(lèi)及油脂含量等均介于雙親之間。Fery等的研究也指出Ⅵ型腺毛的頭部表型介于雙親之間。Carter等利用普通番茄與多毛番茄的F2群體確定了腺毛密度與腺毛類(lèi)型、葉面以及小葉長(zhǎng)度的關(guān)系。普通番茄與潘那利番茄F1的抗蟲(chóng)性強(qiáng)于普通番茄,Goffreda對(duì)F1、F2、BC1P1、BC1P2、BC1F1、BC1F2研究發(fā)現(xiàn),源于潘那利番茄的后代對(duì)馬鈴薯蚜的抗性是上位性的,符合簡(jiǎn)單加性模型,不過(guò)其遺傳力較低。而利用契斯曼尼作父本的F1同樣表現(xiàn)出強(qiáng)于母本的抗蟲(chóng)特性。柴敏等對(duì)與避蚜相關(guān)的番茄多茸毛形態(tài)突變基因Womz的研究認(rèn)為該基因的遺傳為單基因控制的不完全顯性遺傳。對(duì)腺毛分泌物的遺傳研究提供了抗蟲(chóng)育種的另外一條途徑。Lemke等研究認(rèn)為L(zhǎng)A716中分泌?；堑蘑粜拖倜辽偈軆蓚€(gè)非連鎖基因控制。Juliano等以LA716為供體研究了?；呛颗c葉螨抗性的遺傳,發(fā)現(xiàn)?；呛康倪z傳是由單一主效位點(diǎn)控制的不完全隱性基因,廣義遺傳力中等(hb2=0.476)。Mutschler等在普通番茄與LA716的F2別離群體中發(fā)現(xiàn)了5個(gè)與?；呛肯嚓P(guān)的QTLs,其中2個(gè)位于1號(hào)染色體上,其余3個(gè)分別位于3、4、11號(hào)染色體上。1999年,Blauth等在LA716與LA1912(同為潘那利番茄)的F2群體中發(fā)現(xiàn)了6個(gè)控制?；侵舅岷康腝TLs。Joelson等對(duì)姜烯的遺傳進(jìn)展了研究,發(fā)現(xiàn)姜烯的廣義遺傳力較高(hb2=0.678),其含量的遺傳受單一主效位點(diǎn)控制,為不完全隱性。上述的研究多認(rèn)為番茄抗蟲(chóng)性是由多基因控制的,且多表現(xiàn)為隱性。而王志民等則在多毛番茄中初步鑒定出一個(gè)抗美洲斑潛蠅的顯性基因。5.2育種策略番茄抗蟲(chóng)育種的關(guān)鍵是如何有效地改善栽培番茄的抗蟲(chóng)性?；诖?所采用的育種方法大致可分為兩類(lèi),一類(lèi)是利用野生抗蟲(chóng)資源,另一類(lèi)是抗蟲(chóng)基因工程。通過(guò)雜交、回交、輪回選擇等常規(guī)方法以及分子標(biāo)記輔助選擇等方法,育種者獲得了一些抗蟲(chóng)材料。Pankaja等對(duì)普通番茄與多毛番茄(LA1777)雜交別離得到的80個(gè)重組近交系進(jìn)展分析,獲得了9份抗粉虱的中間材料。Darlene等利用與酰基糖含量相關(guān)的5個(gè)QTLs,從普通番茄與潘那利番茄(LA716)的1000個(gè)BC3F1后代中篩選出3個(gè)含有目標(biāo)標(biāo)記的單株,但是這些單株的酰基糖含量低于F1[40],這預(yù)示著還需開(kāi)發(fā)新的與高水平?；窍嚓P(guān)的分子標(biāo)記。我國(guó)栽培面積較大的毛粉802番茄也是利用常規(guī)方法育成的。在將野生番茄的抗蟲(chóng)性引入栽培番茄的同時(shí)常伴隨著產(chǎn)量降低、果實(shí)變小、品質(zhì)變差等不良性狀的產(chǎn)生。1981~1996年亞洲蔬菜研究和開(kāi)發(fā)中心先后利用多毛番茄、潘那利番茄LA716及多毛番茄LA1777作為供體與普通番茄回交,采用田間篩選、次生代謝物含量測(cè)定及QTL輔助選擇等方法,雖然得到了一些抗蟲(chóng)的穩(wěn)定株系,但這些株系農(nóng)藝性狀較差,難以用于商品育種,這可能與連鎖累贅以及基因的上位效應(yīng)有關(guān),此方面的研究還有待深入。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)入番茄,是番茄抗蟲(chóng)育種的另一途徑,也為利用不同物種的抗蟲(chóng)資源開(kāi)辟了新途徑。Mandaokar等將人工合成的殺蟲(chóng)晶體蛋白基因cry1A(c)轉(zhuǎn)入番茄,高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株能抵御番茄果實(shí)鉆心蟲(chóng)(tomatofruitborer)幼蟲(chóng)的為害。同樣,表達(dá)cry1A(b)蛋白的轉(zhuǎn)基因番茄對(duì)為害番茄果實(shí)的鉆心蟲(chóng)亦表現(xiàn)出殺蟲(chóng)效果。來(lái)自根癌農(nóng)桿菌的異戊烯轉(zhuǎn)移酶基因?qū)敕押竽芤种茻煵萏於隇楹?煙草的陰離子過(guò)氧化物酶基因?qū)敕阎锌蓪?duì)鱗翅目和鞘翅目的*些害蟲(chóng)產(chǎn)生顯著的抗性。6未來(lái)研究重點(diǎn)目前在番茄上,只有來(lái)自野生番茄的抗根結(jié)線蟲(chóng)基因在育種上成功應(yīng)用。其他的抗蟲(chóng)基因還處于探索階段,尚無(wú)成功范例。綜合國(guó)內(nèi)外的研究,筆者認(rèn)為我國(guó)番茄抗蟲(chóng)育種工作應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的研究。加強(qiáng)抗蟲(chóng)資源的收集及種質(zhì)資源的創(chuàng)新。集中收集多毛番茄、潘那利番茄等抗蟲(chóng)性較強(qiáng)的野生資源,加強(qiáng)對(duì)骨干親本的改造,育成一批抗蟲(chóng)性強(qiáng)的中間材料。加強(qiáng)抗蟲(chóng)機(jī)理及遺傳的研究。番茄與其害蟲(chóng)之間的關(guān)系異常復(fù)雜,就其遺傳抗性而言,既有組成型抗性也有誘導(dǎo)抗性。明確特定抗蟲(chóng)基因的作用機(jī)理及遺傳規(guī)律將大大加快育種進(jìn)程。綜合多方面的理論技術(shù)進(jìn)展育種,利用番茄分子生物學(xué)、基因組學(xué)、生物化學(xué)和遺傳學(xué)等方面的理論知識(shí),開(kāi)發(fā)切實(shí)可用的分子標(biāo)記,挖掘抗蟲(chóng)基因,與常規(guī)育種相結(jié)合,改進(jìn)和創(chuàng)造優(yōu)良的番茄抗蟲(chóng)品種。最后,需要提及的是,在進(jìn)展抗蟲(chóng)育種的同時(shí),要考慮到抗蟲(chóng)基因?qū)μ鞌骋约叭梭w的影響。因?yàn)楹芏喽舅夭粌H可以殺死昆蟲(chóng),也會(huì)影響天敵的生存,食用后也會(huì)對(duì)人體有害。即抗蟲(chóng)育種要注意生態(tài)平安。參考文獻(xiàn)：〔1〕SimmonsAT,GurGM.TrichomesofLycopersiconspeciesandtheirhybrids:effectsonpestsandnaturalenemies〔J〕.Agricul2turalandForestEntomology,2005,7:265-276.〔2〕LuckwillLC.ThegenusLycopersicon:Anhistorica,lbiologicalandta*anomicsurveyofthewildandcultivatedtomatoes〔J〕.AberdeenUniversityStudies,1943,120:44.〔3〕EigenbrodeSD,TrumbleJT.Antibiosistobeetarmyworm(Spo2dopterae*igua)inLycopersiconaccessions〔J〕.Hortscience,1993,28:932-934.〔4〕AntoniousGF.Productionandquantificationofmethylketonesinwildtomatoaccessions〔J〕.JournalofEnvironmentalScience&Health.PartB.Pesticides,FoodContaminantsandAgricultur2alWastes,2001,36(6):835-848.〔5〕SnyderJC,SimmonsAM,ThackerRR.Attractancyandovipo2sitionalresponseofadultBemisiaargentifolii(Homoptera:Aley2rodidae)totypeIVtrichomedensityonleavesofLycopersiconhirsutumgrowninthreeday2lengthregimes〔J〕.JournalofEnto2mologicalScience,1998,33:270-281.〔6〕GoffredaJC,MutschlerMA,TingeyWM.Feedingbehaviorofpotatoaphidaffectedbyglandulartrichomesofwildtomato〔J〕.EntomologiaE*perimentalisetApplicata,1988,48:101-107.〔7〕LemkeCA,MutschlerMA.InheritanceofglandulartrichomesincrossesbetweenLycopersiconesculentumandLycopersiconpen2nellii〔J〕.JournaloftheAmericanSocietyforHorticulturalSci2ence,1984,109:592-596.〔8〕MalufWR,BarbosaLV,Santa2CeciliaLVC.2-Tridecanone2mediatedmechanismsofresistancetotheSouthAmericantomatopinwormScrobipalpuloidesabsoluta(Meyrick,1917)(Lepidop2tera2Gelechiidae)inLycopersiconspp.〔J〕.Euphytica,1997,93:189-194.〔9〕LiuD,TrumbleJT.Interactionsofplantresistanceandinsecti2cidesonthedevelopmentandsurvivalofBactericercacockerelli〔Sulc〕(Homoptera:Psyllidae)〔J〕.CropProtection,2005,24:111-117.〔10〕EigenbrodeSD,TrumbleJT.AntibiosistoBeetArmyworm(Spodopterae*igua)inLycopersiconaccessions〔J〕.Hort2science,1993,28(9):932-934.〔11〕MuigaiSG,BassettMJ,SchusterDJ,ScottJW.GreenhouseandfieldscreeningofwildLycopersicongermplasmforresistancetothewhiteflyBemisiaargentifolii〔J〕.Phytoparasitica,2003,31(1):27-38.〔12〕ResendeJTV,MalufWR,CardosoMG,NelsonDL,FariaMV.InheritanceofacylsugarcontentsintomatoesderivedfromaninterspecificcrosswiththewildtomatoLycopersiconpennelliiandtheireffectonspidermiterepellence〔J〕.GeneticsandMolecu2larResearch,2002,1(2):106-116.〔13〕呂佩珂,李明遠(yuǎn),*鉅文,易齊,*寶棣,姜克英,文奇,李明周,王潤(rùn)初.中國(guó)蔬菜病蟲(chóng)原色圖譜〔M〕.:中國(guó)農(nóng)業(yè),1998:267-273.〔14〕PainterRH.InsectResistanceinCropPlants〔M〕.NewYork:MacmillanPress,1951.〔15〕HorberE.Typesandclassificationofinsectresistance:Ma*wellFG,JenningsPR.BreedingPlantsResistanttoInsects〔M〕.NewYork:Wiley,1980:15-22.〔16〕*貴彬,郁和平.茸毛番茄新品系的一代雜種避蚜防病(CMV)效果的初步探討〔J〕.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1986(4):57-61.〔17〕GurrGM.EffectoffoliarpubescenceonovipositionbyPhthori2maeaoperculellaZeller(Lepidoptera:Gelechiidae)〔J〕.PlantProtectionQuarterly,1995,10:17-19.〔18〕JuvikJA,BabkaBA,TimmermannEA.Influenceoftrichomee*udatesfromspeciesofLycopersicononovipositionbehaviorofHeliothiszea(Boddie)〔J〕.JournalofChemicalEcology,1988,14:1261-1278.〔19〕FarrarRRJr,KennedyG.InhibitionofTelenomussphingisaneggparasitoidofManducaspp.bytrichome/2-tridecanone2basedhostplantresistanceintomato〔J〕.EntomologiaE*peri2mentalisetApplicata,1991,60:157-166.〔20〕ChatzivasileiadisEA,BoonJJ,SabelisMW.Accumulationandturnoverof2-tridecanoneinTetranychusurticaeanditsconse2quencesforresistanceofwildandcultivatedtomatoes〔J〕.E*2perimentalandAppliedAcarology,1999,23:1011-1021.〔21〕CarterCD,GianfagnaTJ,SacalisJN.Sesquiterpenesinglan2du