烟草病毒病抗性种质资源鉴定与创新研究进展

杨 健，张金霖，王清友，唐瑞文，王 俊，凌寿军

（1.广东烟草清远市有限公司连州市分公司，广东 连州 513400；2.广东烟草清远市有限公司，广东 清远 511515）

烟草病毒病是全世界烟草栽培地区发生普遍、危害严重的重要病害之一。近年来，烟草病毒病在我国各烟叶主产区有日趋加重的趋势，严重影响烟叶产量和品质，已成为我国优质烟叶生产的重要制约因素。烟草病毒病的病原种类多样，国外已从烟草上分离到病毒32种，国内报道发现18种[1]。其中，危害最为严重的病原种类主要有烟草普通花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus，TMV）、黄瓜花叶病毒（Cucumber Mosaic Virus，CMV）、马铃薯 Y 病毒（Potato Virus Y，PVY）、烟草蚀纹病毒（Tobacco etch virus，TEV）等。田间调查显示，当前烟草病毒病多混合发生，病害流行年份造成的损失可达30%～50%，早期发病的可达50%～70%，个别田块甚至绝收，造成巨大的经济损失。在生产上，我国目前依旧缺乏烟草病毒病的广谱高抗品种，抗源遗传基础狭窄以及品种结构单一。这不仅是近年来病毒病日趋严重的重要原因，还带来病害大面积流行爆发的潜在危险。因此，如何筛选和创新优质抗性种质资源，培育优良抗病品种，从根本上防治烟草病毒病已显得尤为重要。本文从烟草病毒病抗性种质资源的鉴定与培育，及其在烟草病毒病防治中的应用研究等方面进行了综述，以期为烟草病毒病多抗品种的选育提供参考。

1 烟草病毒病抗性种质资源鉴定现状

据不完全统计，国家烟草种质库现已收集保存烟草野生种35份，烤烟品种1 104份，晾晒烟1 978份，白肋烟61份，黄花烟326份，以及雪茄烟3份[2]，其中不乏对烟草病毒病具有优良抗性的品种。如何在众多的种质资源中筛选鉴定出对病毒病具有广谱高抗的材料，并用于抗病育种，是解决当前生产上主栽品种抗性基因单一所急需的手段。

近年来，我国烟草种质资源相关研究已取得了一定的进展，主要集中在烟草种质资源的收集、保存、分类鉴定[3－4]、遗传多样性分析[5]以及种质创新上[6－7]。其中，烟草病毒病抗性种质资源鉴定研究也有一定数量的报道。Gupton最初报道了一个栽培种Virgin突变体Virgin A Mutant（VAM）对PVY具有良好抗性[8]；陈荣平等[9]通过病圃发病情况调查和温室接种鉴定，筛选到3份抗PVY材料，其中CV91在田间接种和温室接种后都表现为高抗病性，可以作为很好的育种材料；另外，在2009年，陈荣平等[10]采用相同方法，对69份烟草种质资源进行筛选，初步鉴定出C151、Hawana10、坝林晒烟和Criollo salteno 11等11份表现为高抗PVY的烟草种质；而TN86、V.SCR、筑波2号也被报道是优良的PVY抗源材料[6－11]。这些结果都表明，在已有的烟草种质中存在一定数量的PVY抗性种质资源，它们作为PVY抗性供体在PVY抗病改良中具有一定的应用价值。尽管如此，由于鉴定病原单一，没有获得这些种质其它病毒病的抗性指数信息，在病毒病多抗育种中依然存在一定的局限性。对此，戴培刚等选择了1 000余份有代表性的烟草种质，对包括TMV、CMV、PVY等7个主要病害的抗性进行了鉴定分析[12]。在黄淮烟区供试品种中，TMV抗性资源较为丰富，高抗及免疫材料所占比例达到17.19%，中抗品种占18.76%；而CMV抗性种质缺乏，无高抗及免疫品种，中抗种质占20.70%，并主要分布在东北及西南烟区；另外，在41份烤烟品种中，鉴定的PVY抗性品种占14.63%，中抗比例为24.39%。在另一项研究中，刘艳华[4-5]等对202份烟草种质同样进行了TMV、CMV、PVY3种病毒病的抗性鉴定，分别获得抗TMV材料22份，抗CMV材料4份，以及抗PVY材料3份。这些研究结果为深入挖掘病毒病多抗种质提供了较为系统及全面的数据参考，同时也为烟草病毒病抗病品种培育奠定了基础。

表1统计了部分种质资源对TMV、CMV、PVY的抗性情况。从统计结果可以看到，所有供试烟草种质中，对2个及以上病毒表现为抗性的品种很少，仅为10个；而对3种病毒都具备抗性的品种只有阳高小兰花1个品种，且其对CMV及PVY只表现中等抗性。这些结果表明，一方面烟草病毒病广谱抗性种质资源的相对缺乏，另一方面我国病毒病广谱抗性种质的鉴定研究需要进一步深入，尤其是要加强对野生种及农家种的抗源挖掘。这些种质经长期自然进化及驯化后，往往具有较强的抗病、抗虫及抗逆性状，是广谱抗病基因的天然宝库，也是烟草多抗育种的重要基础。

2 烟草病毒病抗性种质资源创新现状

2.1 物理化学诱变的应用

在早期研究中，具有Virgin遗传背景的VAM就是通过X-射线诱变得到的PVY高抗材料[8]，而VAM在抗PVY育种中也得到了实际应用。Gooding[13]等以VAM及Cokeer86为亲本育成了PVY抗性品种NC744，并用于商业推广。我国烟草诱变育种也已起步，相关研究人员对经太空诱变的13个烤烟品种进行筛选，获得了一系列突变材料，后期研究发现突变体后代的整体抗病性得到了显著提高[14]。另外，离子注入技术等诱变方法在烟草种质创新中的应用也已见所报道[15]，这些突变体极大地丰富了我国烟草种质资源，在种质创新及诱变育种中具有广阔的应用前景。

2.2 细胞工程的应用

烟草野生种与栽培种往往存在种间不亲合现象，利用传统育种方法很难实现野生种优良性状向栽培种的转移。而细胞工程是克服种间不亲合障碍、解决性状转移困难的有效手段，其中以体细胞杂交在烟草种质创新中的应用最多。目前，我国利用体细胞杂交技术创新烟草种质已取得相当进展。自70年代以来，我国先后成功诱导出普通烟草与8个野生烟草中的种间体细胞杂种。其中，普通烟草栽培品系86-1和N.nesophila的体细胞杂种株系，在接种TMV及CMV后表现枯斑反应，具备良好的病毒病抗性[16]；另外，孙学永等用G140与抗花叶病的野生波叶烟草N.undalate进行体细胞杂交，也得到了优良TMV抗性的体细胞杂交单株自交系[17]。除此之外，利用组织培养中高频率的细胞变异现象，筛选烟草抗性材料也有相关报道[18]。通过细胞工程手段，获得的烟草抗性材料，不仅是烟草种质资源的重要来源，而且更多的是这些育种中间体作为新的烟草抗性种质资源在改良烟草病毒病抗性性状上具有巨大的应用潜力。

2.3 转基因技术的应用

自1986年Powell Abel将TMV外壳蛋白基因转入烟草获得第一例转基因抗病毒植株以来[19]，利用现代生物技术获得病毒病抗性植株，已成为烟草抗病种质资源创新的重要技术策略。我国利用生物技术培育抗病毒烟草起步较早，在90年代中期，我国科研人员就利用转基因技术分别培育出CMV、

PVY抗性烟草植株[20－21]。之后，朱俊华等利用RNA沉默技术获得RNA介导的PVY抗性烟草[22]；与之类似，颜培强等应用RNAi技术培育出高抗TMV的转基因烟草植株[7]；进一步的研究利用RNA介导的转录后基因沉默现象，将一融合基因转入受体，获得了抗多种病毒病的转基因烟草，研究结果显示T1代转基因植株兼具TMV、CMV、PVY的抗性，并且抗性性状遗传稳定[23]。这些研究表明，转基因技术不仅能突破自然界原本的种间隔阂，将其他物种的优良病毒病抗病基因引入烟草种属，重要的还是将其作为创新烟草病毒病抗性种质的有效手段，尤其在烟草种质库中病毒病广谱抗源普遍缺乏的情况下，利用多基因融合转化技术能够创造出新的多抗烟草材料，为烟草病毒病多抗育种提供更为多样的材料选择。

表1 部分烟草种质的主要病毒病抗性

3 前景与展望

培育烟草病毒病广谱抗性品种是防治烟草病毒病流行，降低病害经济损失的根本手段，而烟草病毒病抗性种质的鉴定与创新是多抗育种的重要基础。目前，尽管我国相关抗性鉴定研究取得一定进展，但所筛选到的病毒病抗性种质依旧较少，尤其是所鉴定的广谱抗性种质极其缺乏，在生产上直接表现为抗病毒育种对病毒病防治的贡献率较低。究其根源，这与对现有种质资源的挖掘和利用不够有很大关系。因此，在今后一段时间内，烟草病毒病抗性种质资源鉴定与创新研究应加强以下几个方面：（1）充分利用我国丰富的烟草种质资源，扩大筛选范围，尤其注重烟草野生种及农家种的抗性评价，鉴定出更多的广谱抗性种质，并对部分重点种质做到精准鉴定，筛选出多抗育种的骨干亲本；（2）利用现代生物技术，充分发挥分子标记等手段在种质遗传多样性、抗性鉴定以及优质基因挖掘上的优势，不断提高病毒病抗性鉴定效率；（3）加大烟草病毒病抗性种质创新力度，充分发挥细胞工程及转基因技术在克服种间障碍中的优势，实现优良抗病性状的转移，不断丰富病毒病抗性遗传基础；（4）注重现代生物技术与传统育种的结合，提高育种效率，加快优良抗性性状的应用步伐。

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