《Euphytica》：Inheritance of resistance to Berkeleyomyces rouxiae and Berkeleyomyces basicola in the lettuce cultivar La Brillante
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該研究針對在巴西等熱帶地區嚴重危害生菜的黑根腐病（由Berkeleyomyces basicola和B. rouxiae引起），旨在闡明優良抗源生菜品種‘La Brillante’對該復合病原體的抗性遺傳規律。研究表明，該品種對兩種病原體的抗性均受單顯性基因控制（F2群體符合3:1分離比），揭示了其在育種應用中簡單高效的遺傳基礎，為培育抗病生菜品種提供了關鍵理論依據。
在熱帶地區的生菜種植區，一種名為黑根腐病（Black root rot）的病害正悄然蔓延，成為制約生產的主要難題。這種病害由兩種真菌引起——Berkeleyomyces basicola和B. rouxiae（兩者以前統稱為Thielaviopsis basicola）。它們不僅會單獨侵染，在巴西的全國性調查中還被發現具有重疊的地理分布和相似的發病水平。被感染的生菜根系腐爛、植株矮化、萎蔫，嚴重時甚至整體枯死，還可能與其他土傳病原體如根結線蟲和多種真菌協同為害，導致損失加劇。傳統的栽培和化學防治手段不僅成本高昂，而且常常效果不佳。面對這種情況，利用具有內在抗性的生菜品種成為了最可持續、最有前景的管理策略。然而，盡管過去已有一些研究探索過對B. basicola的抗性，但對于新近發現的近緣物種B. rouxiae的抗性遺傳規律，科學界尚一無所知。因此，為了給育種項目鋪平道路，搞清楚抗性是如何傳遞給后代的，就成為了一項關鍵而迫切的任務。發表在《Euphytica》上的這項研究，正是瞄準了這一知識空白，聚焦于一個名為‘La Brillante’的老品種。該品種展現出對Berkeleyomyces屬兩種真菌的廣譜高抗性，是育種的寶貴材料。本研究旨在闡明‘La Brillante’對B. basicola和B. rouxiae的抗性遺傳模式，為高效將這些抗性基因導入優良生菜品系提供科學依據。
為開展研究，研究人員主要采用了遺傳雜交與群體分析、分子標記輔助鑒定以及人工接種與抗性表型鑒定這幾項關鍵技術。研究地點設在巴西利亞的巴西農牧業研究公司蔬菜作物中心（Embrapa Vegetable Crops）。研究人員首先以高感病品種‘Elisa’作為父本，與抗病品種‘La Brillante’（母本）進行人工雜交。由于生菜花的閉花授粉特性，自交率較高，為了確保獲得的F1代是真正的雜交種而非自交后代，他們利用RAPD（隨機擴增多態性DNA）分子標記對親本和F1代植株進行了基因分型，篩選出具有父本特異性條帶的真正F1植株。隨后，將兩個真正的F1植株自交，獲得了兩個獨立的F2分離群體。對于抗性評估，研究人員制備了高濃度的病原菌孢子懸浮液（2×106個孢子/mL），采用了一種嚴格的接種方案：將21天苗齡的幼苗根系浸入孢子液，然后移栽到已預接種病原菌的基質中，以此模擬高強度的病害壓力。在接種30天后，根據根部癥狀的嚴重程度，采用1-5級病情指數進行評分，并將評分為1-2級的植株定義為抗病（R），3-5級的定義為感病（S）。最后，通過卡方檢驗分析F2群體中抗、感植株的分離比例，以判斷是否符合孟德爾遺傳規律。
研究結果
RAPD標記篩選與F1雜交植株的基因型鑒定：研究人員篩選了48個RAPD引物，最終選擇OP-H7引物，因為它能在父本‘Elisa’中穩定產生一條特異性條帶，而在母本‘La Brillante’中缺失，從而能夠有效區分雜交后代。通過此標記鑒定出的24個真正F1雜種植株，在接種B. rouxiae或B. basicola后均未表現出任何癥狀（病情指數為1），這表明對這兩種病原菌的抗性均為顯性。
接種兩種Berkeleyomyces物種的F2群體中抗病/感病性狀的分離模式**：這是研究的核心發現。研究分別評估了F2群體對兩種病原體的反應。
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對于B. rouxiae：在接種的247株F2植株中，173株表現為抗病（占70.04%），74株感病（占29.96%）。
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對于B. basicola：在接種的166株F2植株中，134株表現為抗病（占80.72%），32株感病（占19.28%）。
卡方檢驗表明，兩個F2群體的抗感分離比均與3:1的預期值擬合良好。這意味著抗性由單個顯性基因控制。圖片直觀地展示了親本‘Elisa’（感病）、‘La Brillante’（抗病）以及一組F2幼苗在接種30天后的癥狀差異，感病植株根部維管組織呈暗褐色2 seedlings (30 days after inoculation with two Berkeleyomycesspecies). Panel A: Plants inoculated with an isolate of B. rouxiae. Panel B: plants inoculated with B. basicola. The susceptible reaction is visualized by the presence of dark brown vascular tissue of the root tissues. Brasília-DF, Brazil, 2022">。
結論與討論
本研究首次系統報道了生菜對Berkeleyomyces屬兩種病原菌（B. basicola和B. rouxiae）抗性的遺傳規律。核心結論是：生菜品種‘La Brillante’對這兩種病原菌的抗性均由單個顯性基因控制，且該性狀具有高度的外顯率和表型穩定性。
研究的重要意義體現在多個層面：
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簡化育種策略：單顯性基因控制的抗性意味著在育種程序中易于追蹤和選擇，可以高效地將這些抗性性狀整合到優良的生菜育種系和品種中。
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應對復合病原體：由于B. basicola和B. rouxiae在田間往往重疊發生，培育對兩者均具抗性的品種是實現持久有效防治的關鍵。‘La Brillante’提供了這樣一個寶貴的廣譜抗源。
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為基因定位和克隆奠定基礎：明確抗性為單基因控制是后續進行基因定位、克隆和功能研究的第一步。未來的研究需要通過構建更大的分離群體或利用分子標記來驗證控制對兩種病原體抗性的基因是否為同一個位點，或者是由兩個緊密連鎖或獨立的基因控制。同時，也有必要探究‘La Brillante’中的抗性基因與之前報道的、來源于另一抗源品種‘PI 342444’（Tinto）的抗T. basicola（舊稱）基因Tb是否為同一基因。
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綜合農藝價值：‘La Brillante’本身還是一個多抗性資源庫，已知對霜霉病、黃萎病、番茄斑萎病毒等多種病害具有抗性，而父本‘Elisa’則抗萵苣花葉病毒。因此，通過‘La Brillante’和‘Elisa’雜交產生的后代，不僅是抗黑根腐病的優良材料，也是聚合多種抗病基因、培育適應熱帶亞熱帶地區復雜病害環境生菜品種的理想起點。這項研究為全球生菜育種項目，特別是在黑根腐病流行地區，提供了至關重要的遺傳學信息和實用的育種親本材料。
