 摘要：黃瓜是我國(guó)產(chǎn)量最高的設(shè)施蔬菜,。近年來,，新興流行病害對(duì)黃瓜生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。利用抗病分子育種技術(shù)提高選擇效率,、培育抗病新品種并推廣應(yīng)用,，是防治病害最經(jīng)濟(jì)有效的方法，對(duì)黃瓜穩(wěn)產(chǎn)保供和綠色生產(chǎn)具有重要意義,。本文從抗病種質(zhì)資源發(fā)掘抗病基因/QTL定位,、抗病基因克隆及分子機(jī)制解析、抗病新品種培育等方面對(duì)黃瓜抗病分子育種研究進(jìn)行綜述,，分析了目前存在問題,，并對(duì)未來工作進(jìn)行展望，以期為抗病育種提供參考,。 關(guān)鍵詞：黃瓜,；抗病,；分子育種；研究進(jìn)展 黃瓜（Cucumis sativus L.）是世界各地廣泛種植的蔬菜作物,，也是中國(guó)設(shè)施產(chǎn)量最高的蔬菜,。據(jù)FAO最新統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)黃瓜收獲面積131.15萬hm2,、總產(chǎn)量7 730.73萬t,，為我國(guó)蔬菜穩(wěn)產(chǎn)保供,、農(nóng)民增收和鄉(xiāng)村振興做出了重要貢獻(xiàn)。近年來,，隨著氣候變化,、多年連作，黃瓜白粉病,、霜霉病,、枯萎病、蔓枯病,、棒孢葉斑病,、黑星病、角斑病,、病毒病等主要流行病害表現(xiàn)出加重趨勢(shì),，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥防治效果有限,，且影響食品安全,，因此，利用抗病分子育種技術(shù)提高選擇效率,、培育抗病新品種并推廣應(yīng)用,，是防治病害最經(jīng)濟(jì)有效的方法。 黃瓜種質(zhì)資源是性狀遺傳規(guī)律研究,、基因克隆,、分子育種技術(shù)研發(fā)和品種改良的基礎(chǔ)。近十年來,，國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)加大了對(duì)黃瓜抗病資源的收集,、評(píng)價(jià)、保存和利用,。 在抗白粉病黃瓜種質(zhì)資源方面,，鑒定到抗白粉病種質(zhì)PI 197088-1、S06,、CS-PMR1,、PI 197088、WI 2757,、S1003,、H136、K8和NCG-122（Sakata et al.,，2006,；Liu et al.，2008,；Zhang et al.,，2011,，2015；Fukino et al.,，2013,；He et al.，2013,；Nie et al.,，2015；Zhang et al.,，2015,；Liu et al.，2017,；Wang et al.,，2018），并利用這些資源進(jìn)行了白粉病抗性基因的挖掘,。此外,，Liu等（2021）通過對(duì)94份黃瓜核心種質(zhì)進(jìn)行4次田間白粉病抗性鑒定，篩選到12份高抗白粉病種質(zhì)資源,。在抗霜霉病黃瓜種質(zhì)資源方面,，鑒定到抗霜霉病種質(zhì)資源CS-PMR1、PI 197088,、IL52,、WI7120、TH118FLM,、WI2757,、S94、K8,、PI 197085和CSL0067（Bai et al.,，2008；Zhang et al.,，2013,，2018；Yoshioka et al.,，2014,；Szczechura et al.，2015,；Wang et al.,，2016，2018，2019,；Win et al.，2017,；Li et al.,，2018；Innark et al.,，2020）,。Liu等（2020）通過對(duì)97份黃瓜核心種質(zhì)進(jìn)行4次田間霜霉病抗性鑒定，篩選到18份高抗霜霉病種質(zhì)資源,。在抗枯萎病黃瓜種質(zhì)資源方面,，毛愛軍等（2008）以危害我國(guó)黃瓜的優(yōu)勢(shì)枯萎病生理小種4為供試菌源，篩選出Cu34,、Cu10,、Cu32、Cu9,、Cu7,、Cu39和Cu38等7份抗病材料。李亞莉等（2018）在供試的33份黃瓜核心種質(zhì)中篩選出“T111”,、“R201110”和“R20411”等高抗枯萎病種質(zhì)3份,。在抗蔓枯病黃瓜種質(zhì)資源方面，李英（2007）通過田間鑒定,，篩選了26份黃瓜品種,，鑒定出HH1-8-1-2、HH1-8-57,、朝優(yōu)3號(hào)和津優(yōu)10號(hào)等4份具有蔓枯病抗性的材料和品種,。Lou等（2013）通過對(duì)幼苗進(jìn)行人工接種，從53份黃瓜材料中鑒定到HH1-8-1-2,、HH1-8-5和HH1-8-1-16等3份抗蔓枯病材料,。Han等（2022）對(duì)104份黃瓜核心種質(zhì)進(jìn)行幼苗和成株莖蔓蔓枯病抗性鑒定，篩選出13份幼苗和成株莖蔓同時(shí)抗蔓枯病的種質(zhì)資源,。在抗黑星病黃瓜種質(zhì)資源方面,，王惠哲等（2013）從288份黃瓜種質(zhì)資源中鑒定出89-12、Q6,、A621和A817等4份高抗黑星病材料,。王惠哲等（2019）從102份種質(zhì)資源中鑒定出高抗黑星病材料南9427、Q6和NINIA等3份,。在抗棒孢葉斑病黃瓜種質(zhì)資源方面,，高葦?shù)龋?/span>2016）從24個(gè)黃瓜品種中篩選出2個(gè)高抗棒孢葉斑病品種津優(yōu)38號(hào)和津優(yōu)305號(hào)。李翠霞等（2021）從16個(gè)黃瓜品種中篩選出博美70,、博美80-16,、津優(yōu)208及中荷10等4個(gè)高抗棒孢葉斑病材料,。目前發(fā)現(xiàn)的抗角斑病種質(zhì)資源有Gy14、WI2757和IL52（Slomnicka et al.,，2018,；Wang et al.，2019,；Zhang et al.,，2019）。Zhang等（2024）從119份種質(zhì)資源中鑒定出26份高抗軟腐病材料,。 關(guān)于黃瓜抗病毒病種質(zhì)的挖掘,，近幾年報(bào)道較少，但早在1961年,，Wasuwat（1961）等發(fā)現(xiàn)Wis.SMR12對(duì)CMV存在抗性,，此外，黃瓜材料Surinam和F-3也具有CMV抗性（黃煥煥,，2007）,。Kyoto 3 Feet和T MG-1具有WMV抗性（Cohen，1971,；Wai et al.,，1995），TMG和Dina材料存在 ZYMV抗性（Provvidenti,，1987,；Abul et al.，1991）,。Provvidenti（1987）最早報(bào)道了TMG-1品系對(duì)ZYMV,、WMV、PRSV,、MWMV,、ZYFV五種病毒均有抗性。顧興芳等（2005）通過對(duì)國(guó)內(nèi)外57份不同類型的黃瓜材料進(jìn)行CMV,、ZYMV,、WMV的抗性鑒定，發(fā)現(xiàn)抗ZYMV,、WMV,、CMV材料多數(shù)來源于國(guó)內(nèi)的華北型,，而來自美國(guó)和歐洲的材料多數(shù)不抗這3種病毒,。這些抗病種質(zhì)資源為相關(guān)抗病基因的挖掘和抗病黃瓜品種選育奠定了基礎(chǔ)。 研究黃瓜抗病的遺傳規(guī)律，開發(fā)與抗病基因連鎖的分子標(biāo)記可為分子標(biāo)記輔助育種,、選育優(yōu)良抗病黃瓜新品種奠定基礎(chǔ),。目前已經(jīng)對(duì)黃瓜白粉病、霜霉病,、蔓枯病,、枯萎病,、棒孢葉斑病,、黑星病,、角斑病,、軟腐病,、病毒病開展了一系列抗病遺傳規(guī)律分析、基因及QTL定位,、分子標(biāo)記開發(fā)的工作,。這些研究所用的抗性材料,、鑒定到的抗性位點(diǎn),、位點(diǎn)的物理位置及貢獻(xiàn)率、開發(fā)的分子標(biāo)記等具體信息匯總至表1中,。
2.1 黃瓜主要真菌性病害 2.1.1 白粉病 黃瓜白粉病主要是由單囊殼白粉菌（Sphaerotheca fuliginea（Schlecht.）Poll.）引起,，是為害黃瓜最主要的病害之一。大部分研究表明黃瓜幼苗白粉病抗性由多基因控制,，在黃瓜7條染色體上均檢測(cè)到黃瓜葉片白粉病抗性位點(diǎn),。Sakata等（2006）從印度種質(zhì)PI197088-1中檢測(cè)到4個(gè)白粉抗性QTL，包括位于1號(hào)染色體的主效位點(diǎn)pm1.1,，貢獻(xiàn)率高達(dá)49.6%,，并獲得緊密連鎖的分子標(biāo)記EAACMCAC391-395STS。Zhang等（2011）從華北類型黃瓜材料K8中鑒定到4個(gè)控制白粉病抗性的位點(diǎn)：pm5.1,，pm5.2,，pm5.3和 pm6.1，其中pm5.2是主效位點(diǎn),，貢獻(xiàn)率達(dá)41.6%,，獲得分子標(biāo)記SSR00772。He等（2013）在材料WI 2757中鑒定到4個(gè)控制白粉病抗性的QTLs：pm-tl1.1，pm-tl1.2,，pm-tl5.1和pm-tl5.2,。Fukino等（2013）利用材料Cs-PMR1鑒定到9個(gè)位點(diǎn)，其中主效位點(diǎn)pm5.2貢獻(xiàn)率為37%,。Nie等（2015）在東亞材料S1003中鑒定到1個(gè)位于5號(hào)染色體的主效位點(diǎn)pm5.1,，貢獻(xiàn)率為91.1%。此外,，Zhang等（2015）以BK2和H136為親本,，在1號(hào)和6號(hào)染色體上鑒定到2個(gè)主效QTL，pm1.1和pm6.1,。Wang等（2018）在PI197088中檢測(cè)到4個(gè)QTLs：pm1.1,，pm2.1，pm5.1和pm 6.1,，其中5號(hào)染色體上的pm5.1為主效位點(diǎn),。Liu等（2021）利用94份核心種質(zhì)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測(cè)到13個(gè)葉片白粉抗性相關(guān)的位點(diǎn),，其中pmG2.1,，pmG5.2，pmG5.3被重復(fù)檢測(cè)到4次,。關(guān)于黃瓜莖蔓和下胚軸白粉病抗性的研究較少,。He等（2013）在抗性材料WI 2757中鑒定到3個(gè)控制下胚軸白粉病抗性的QTLs（pm-hy3.1，pm-hy4.1和pm-hy5.1）,，其中pm-hy5.1發(fā)揮關(guān)鍵作用,，貢獻(xiàn)率高達(dá)74.5%。Liu等（2017）從NCG-122鑒定到控制莖蔓白粉病抗性的顯性單基因,，位于5號(hào)染色體pmSSR27和pmSSR17之間,，并獲得分子標(biāo)記pmSSR27。 2.1.2 霜霉病 黃瓜霜霉病是由藻界卵菌門古巴假霜霉菌〔Pseudoperonosporacubensis（Berk. & M. A. Curtis）Rostovzev〕侵染引起（Palti,，1980）,。大多數(shù)研究表明黃瓜霜霉病的抗性屬于數(shù)量性狀，由多個(gè)隱性基因控制,；Doruehowski和Lakowska-Ryk（1992）利用抗病材料WI4783和感病材料Wisconsin SMR18進(jìn)行霜霉病抗性遺傳規(guī)律的研究,，結(jié)果表明霜霉病抗性由3對(duì)隱性基因控制；張素勤（2010）等人研究發(fā)現(xiàn),，霜霉病抗性是由2對(duì)主基因控制,；Szczechura（2015）等人研究表明黃瓜材料PI197085的霜霉病抗性是由多基因控制的性狀；也有研究表明黃瓜霜霉病的抗性是由隱性單基因控制（丁國(guó)華2004,；孟攀奇,，2014）,。Bai等（2008）從材料S94中鑒定到3個(gè)位點(diǎn)：dm1.1，dm5.1和dm5.2,。Zhang（2013）從黃瓜材料K8中鑒定到位于1號(hào),、5號(hào)和6號(hào)染色體上的5個(gè)QTL：dm1.1，dm5.1,，dm5.2,，dm5.3，和dm6.1,。Yoshioka等（2014）利用重組近交系從Cs-PMR1中鑒定到9個(gè)QTL,。Szczechura等（2015）從黃瓜PI 197085中鑒定到3個(gè)霜霉病抗性基因。Wang等（2016）發(fā)現(xiàn)抗霜霉病的5個(gè)QTL位點(diǎn),，分別為dm2.1,，dm4.1，dm5.1,，dm6.1和dm6.2。Win（2017）在2號(hào)和5號(hào)染色體上檢測(cè)到3個(gè)主效QTL (dm2.2,，dm4.1和dm5.2),。Wang等（2018）利用“PI 197088”材料獲得11個(gè)抗霜霉位點(diǎn)，其中位于5號(hào)染色體的dm5.2和dm5.3貢獻(xiàn)率最大,，分別為27.8%和31%,。此外，Li（2018）等在4號(hào)染色體上檢測(cè)到1個(gè)主效位點(diǎn)：dm4.1,，貢獻(xiàn)率為27%,。Zhang等（2018）從抗霜霉材料IL52中鑒定到6個(gè)位點(diǎn)，其中5號(hào)染色體上的dm5.2和dm5.3為主效位點(diǎn),，貢獻(xiàn)率為31.3% ~ 32.9%,，并獲得分子標(biāo)記15InDel40和InDel73。Liu等（2020）利用95份核心種質(zhì)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,，重復(fù)檢測(cè)到6個(gè)霜霉病抗性相關(guān)的穩(wěn)定位點(diǎn),。 2.1.3 枯萎病 黃瓜枯萎病主要由尖孢鐮刀菌[Fusadmn oxysporum（Schl.）f. sp. cucumerinum Owen，Foc]引起(Owen,，1955),。目前尖孢鐮刀菌黃瓜專化型（Fusadmn oxysporum f. sp. cucumerinum）已鑒定出有4個(gè)生理小種：生理小種1號(hào)（美國(guó)）,、生理小種2號(hào)（以色列）,、生理小種3號(hào)（日本）和生理小種4號(hào)（中國(guó)）（翁祖信 等，1989）,。Netzer等（1977）和毛愛軍等（2008）分析認(rèn)為黃瓜枯萎病抗性為單顯性基因控制,；而王亞娟（2005）認(rèn)為黃瓜枯萎病抗性由部分隱性基因控制,。Vakalounakis（1995）和劉殿林等（2003）研究認(rèn)為黃瓜對(duì)枯萎病的抗性由多基因控制。周紅梅等（2010）研究發(fā)現(xiàn),，WI2757對(duì)黃瓜枯萎病的抗性由單顯性基因控制,，而抗枯萎病材料Cu13的抗性受到多基因調(diào)控。王亞娟（2005）找到1個(gè)與黃瓜抗枯萎病基因連鎖的SSR標(biāo)記,。張海霞等（2006）和張海英等（2006）以WI2757和津研2號(hào)為試材,，獲得了與WI2757抗黃瓜枯萎病基因連鎖的RAPD和AFLP標(biāo)記，遺傳距離為14和7 cM,。毛愛軍等（2008）發(fā)現(xiàn)抗枯萎病基因和抗黑星病基因連鎖,，連鎖距離為17.5 cM。Zhang等（2014）利用抗性材料9110Gt在2號(hào)染色體上篩選出一個(gè)主效的QTL-Foc2.1,，獲得連鎖標(biāo)記SSR17631,，對(duì)抗性種質(zhì)選擇的準(zhǔn)確率為87.88%。Dong等（2019）利用抗性材料“Rijiecheng”鑒定到一個(gè)抗枯萎病的主效QTL fw2.1,，并將fw2.1精確定位到2號(hào)染色體0.60 Mb 區(qū)間內(nèi),。 Bartholomew等（2022）從抗性材料3461中圖位克隆到枯萎病抗性基因CsChi23，位于6號(hào)染色體1.6Mb區(qū)段內(nèi),，與SNP-Chr6-26078884共分離,。 2.1.4 蔓枯病 黃瓜蔓枯病是由黑腐球殼菌（Didymella bryoniae）引起的。Lou等（2013）研究表明蔓枯病抗性為主效基因與微效多基因控制的數(shù)量性狀,。Liu 等（2017）發(fā)現(xiàn)黃瓜幼苗蔓枯病抗性和成株期莖蔓的蔓枯病抗性均為隱性基因控制的數(shù)量性狀,。Han等（2022a，2022b,，2022c）同樣發(fā)現(xiàn)幼苗和莖蔓的蔓枯病抗性均為多基因控制,。Lou等（2013）利用 C. Hystrix × C. Sativus構(gòu)建的黃瓜漸滲系，在Chr.4和Chr.6上檢測(cè)到2個(gè)黃瓜蔓枯病抗性相關(guān)QTLs,。張旭等（2018）利用黃瓜/酸黃瓜漸滲系“IL77”（抗?。┖驮耘喾N“8419”（感病）為親本構(gòu)建的RILs,，在Chr.1上24.6-27.1Mb鑒定到一個(gè)主效QTL,。Zhang等（2017）利用以黃瓜野生種“PI183967”和栽培黃瓜“931”為親本構(gòu)建的RILs群體，通過對(duì)幼苗接種和成株莖蔓接種鑒定,，在Chr.3,，Chr.4，Chr.5和Chr.6上檢測(cè)到6個(gè)幼苗蔓枯病抗性QTLs,，在Chr.1,，Chr.3和Chr.6上檢測(cè)到5個(gè)成株期莖蔓蔓枯病抗性QTL位點(diǎn)（Liu et al.，2017,；Zhang et al.,，2017）,。Han等（2022a，2022b）進(jìn)一步將幼苗蔓枯病主效位點(diǎn)gsb3.1精細(xì)定位到38 kb區(qū)段,，包含6個(gè)候選基因,；并將莖蔓蔓枯病主效位點(diǎn)gsb-s6.2精細(xì)定位到34 kb區(qū)間，包含6個(gè)候選基因,。Han等（2023）利用GWAS分析鑒定到9個(gè)和26個(gè)分別與幼苗和成株抗蔓枯顯著相關(guān)的位點(diǎn),，其中gsb3.1，gsb5.1和gsb6.1三個(gè)位點(diǎn)與已報(bào)道的位點(diǎn)（Liu et al.,，2017,；Zhang et al.，2017）共定位,。 2.1.5 棒孢葉斑病 黃瓜棒孢葉斑病由多主棒孢菌[Corynesporacassiicola（Berk & Curt）Wei]引起(韓小爽 等,，2011)。Abul-Hayja等（1978）發(fā)現(xiàn)黃瓜抗棒孢葉斑病品種Royal Sluis72502的抗性由1對(duì)顯性單基因Cca控制,。而王惠哲等（2010）認(rèn)為黃瓜對(duì)該病的抗性是由1對(duì)隱性單基因控制的,。楊雙娟等（2012）和Wen等（2015）表明黃瓜野生變種PI183967和黃瓜近交系D31對(duì)棒孢葉斑病的抗性也由隱性單基因控制。Wang等（2010）開發(fā)了與黃瓜棒孢葉斑病抗性基因緊密連鎖的EST-SSR標(biāo)記CSFR33,，經(jīng)驗(yàn)證標(biāo)記正確率為91.5%,。楊雙娟等（2012）將cca-2定位至6號(hào)染色體SSR21318和SSR18780（1 254.7 kb）之間。Wen等（2015）將黃瓜棒孢葉斑病抗性基因cca-3精細(xì)定位于6號(hào)染色體 Indel16874230和Indel16953846（79 kb）之間,。 2.1.6 黑星病 黃瓜黑星病的病原為真菌半知菌亞門瓜瘡痂枝抱霉（Cladosporium cucumerium Ellis and Arthur）,。目前,，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為黃瓜對(duì)黑星病的抗性是由顯性單基因控制（孫小紅 等,，2006；王惠哲 等,，2009）,。張桂華等（2006）以黃瓜抗黑星病和感黑星病親本組合（Q6 × Q12）的F2分離群體為試材，篩選到一個(gè)與黃瓜抗黑星病基因連鎖的分子標(biāo)記E20M64,；孫小紅等（2006）也用此群體篩選到與黑星病抗性相關(guān)的1個(gè)AFLP標(biāo)記E20/M64,，遺傳距離是4.83cM；和1個(gè)SSR標(biāo)記CSWCTO2B,，遺傳距離是28.7 cM,。在基因定位方面，Zhang等（2010）將9110Gt中黑星病抗性基因Ccu定位于2號(hào)染色體上,，Kang等（2011）在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將Ccu精細(xì)定位于140 kb的區(qū)間內(nèi),，包含1個(gè)抗性基因簇。 2.2 黃瓜細(xì)菌性病害 2.2.1 角斑病 黃瓜角斑病是由丁香假單胞菌黃瓜角斑病致病變種（Pseudomonas syringae pv. 1achrymans）引起,。關(guān)于黃瓜細(xì)菌性角斑病抗性遺傳規(guī)律研究的報(bào)道相對(duì)較少,，最早的分析結(jié)果表明黃瓜細(xì)菌性角斑病抗性是由單個(gè)隱性基因控制的（Dessert et al.,，1982）。2008年,，Olczak-Woltman等（2018）根據(jù)葉片壞死點(diǎn)周圍是否存在黃綠色暈圈,，得出角斑病抗性是由單個(gè)隱性基因控制的；而根據(jù)病斑的數(shù)量和大小,，得出其抗性是由多基因控制的,。Slomnicka等（2018）利用Gy14 × B10重組自交系群體，在5號(hào)染色體上檢測(cè)到2個(gè)主效的QTL位點(diǎn)Psl5.1和Psl5.2,。隨后Wang等（2019）利用Gy14 × WI2757重組自交系,，在1、3,、5號(hào)染色體上共檢測(cè)到了4個(gè)QTL,。此外，有學(xué)者利用IL52 × CCMC的F6代重組自交系,，研究發(fā)現(xiàn)親本IL52的抗性由1號(hào)染色體上單隱性基因控制（Zhang et al.,，2019）。 2.2.2 軟腐病 胡蘿卜軟腐果膠桿菌巴西亞種（Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliense）是導(dǎo)致黃瓜細(xì)菌性莖軟腐病發(fā)生的病原菌,，也是導(dǎo)致黃瓜細(xì)菌性流膠病的次要病原菌（孟祥龍,，2017）。研究表明,，植物對(duì)Pcc的抗性是由多基因控制（Yamagishi et al.,，1990）。但是目前黃瓜細(xì)菌性莖軟腐病抗病性遺傳規(guī)律和抗性基因挖掘的報(bào)道極少,。Zhang等（2024）對(duì)119份黃瓜種質(zhì)進(jìn)行軟腐病的全基因組關(guān)聯(lián)分析,，在2、3,、4,、5號(hào)染色體上鑒定到5個(gè)顯著位點(diǎn)：gBSR2.1，gBSR2.2,，gBSR3.1,，gBSR4.1 和gBSR5.1。 2.3 黃瓜病毒病 2.3.1 黃瓜花葉病毒（CMV）病 CMV屬于雀麥花葉病毒科（Bromoviridae）黃瓜花葉病毒屬（Cucumovirus）,。Wasuwat（1961）等認(rèn)為黃瓜CMV抗性由顯性單基因控制,。Wang等（1997）和黃煥煥（2007）認(rèn)為黃瓜CMV抗性是由隱性單基因控制。Kooistra等（1969）研究證明黃瓜中CMV抗性是由3對(duì)顯性基因控制,。王軍輝（2010）和史利雪（2018）鑒定結(jié)果表明CMV抗性由3對(duì)基因控制,。黃煥煥（2007）篩選到一個(gè)與黃瓜CMV抗性位點(diǎn)緊密連鎖的E22/M88顯性SCAR標(biāo)記，準(zhǔn)確率為84.6%,。王軍輝（2010）對(duì)黃瓜F-3中CMV抗性進(jìn)行QTL定位,，共得到17個(gè)CMV抗性QTL位點(diǎn),，其中分布在5號(hào)染色體上的抗性位點(diǎn)cmv17為主效QTL位點(diǎn)，貢獻(xiàn)率可達(dá)67.3%,。史利雪（2018）利用黃瓜RILs群體和DH群體對(duì)黃瓜CMV抗性進(jìn)行QTL定位研究,，在Chr.6上定位到一個(gè)主效QTL位點(diǎn)cmv6.1，貢獻(xiàn)率為31.7%,。Monnot等利用256份黃瓜種質(zhì)資源進(jìn)行GWAS分析,，在第2、5,、6號(hào)染色體上檢測(cè)到3個(gè)顯著位點(diǎn),。 2.3.2 西瓜花葉病毒（WMV）、小西葫蘆黃花葉病毒（ZYMV）,、番木瓜環(huán)斑病毒（PRSV）病 這3種病毒均屬于馬鈴薯Y病毒科（Potyviridae）馬鈴薯Y病毒屬（Potyvirus）,。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用不同的黃瓜WMV抗病材料對(duì)其進(jìn)行了抗性遺傳規(guī)律分析。1971年Cohen（1971）報(bào)道WMV抗性由顯性單基因控制,。張海英等（2005）,、張潔（2006）、周?。?/span>2012）和田桂麗（2015）認(rèn)為WMV抗性由隱性單基因控制,。Wai等（1995）發(fā)現(xiàn)WMV抗性可能由兩種基因控制：wmv-2對(duì)子葉和整個(gè)植株均有抗性，wmv-3和wmv-4只對(duì)真葉有抗性,。Provvidenti（1987）利用黃瓜TMG材料對(duì)ZYMV進(jìn)行抗性鑒定,，發(fā)現(xiàn)其抗性受隱性單基因控制，后來 Abul（1991）利用黃瓜抗病材料Dina得到了同樣的結(jié)論,。目前多項(xiàng)研究表明,，黃瓜ZYMV、WMV,、PRSV的抗性位點(diǎn)存在連鎖關(guān)系,。Wai和Grumet（1995）首次利用TMG材料發(fā)現(xiàn)ZYMV與wmv-3存在緊密連鎖關(guān)系,，隨后又將prsv-2,、zymv、wmv-2定位在相同的連鎖群上,。Park（2000）利用黃瓜RILs群體（Taichung MouGua × TMG-1）,，將PRSV和ZYMV抗性基因定位在了同一個(gè)連鎖圖上，遺傳距離為2.2 cM,。張海英（2005）利用RILs群體對(duì)ZYMV,、PRSV、WMV進(jìn)行抗病分析,，鑒定結(jié)果表明這3種病毒在黃瓜中的抗性均受隱性單基因控制,，3個(gè)抗性基因是成簇存在的,。Amano等（2013）利用黃瓜F2群體（CS-PMR1 × A192-18）首次將ZYMV抗性基因定位在6號(hào)染色體UW080853和UW08086兩標(biāo)記之間，物理距離約為50 kb,，并鑒定到抗病基因CsVPS4,。Monnot等（2022）利用250份材料進(jìn)行WMV、ZYMV,、PRSV抗性的GWAS分析,，在5號(hào)染色體鑒定到WMV抗性位點(diǎn)，在6號(hào)染色體鑒定到PRSV抗性位點(diǎn),，在2,、3、6號(hào)染色體上鑒定到ZYMV抗性位點(diǎn),。 2.3.3 黃瓜綠斑駁花葉病毒（CGMMV）病 CGMMV隸屬于帚狀病毒科（Virgaviridae）煙草花葉病毒屬（Tobamovirus）,，Monnot等（2022）對(duì)226份黃瓜種質(zhì)進(jìn)行抗CGMMV遺傳分析，結(jié)果表明黃瓜CGMMV抗性為數(shù)量性狀遺傳,。在QTL定位方面僅有1篇報(bào)道,，Monnot等（2022）利用全基因組關(guān)聯(lián)分析對(duì)黃瓜CGMMV抗性位點(diǎn)進(jìn)行分析，在2號(hào)染色體上檢測(cè)到一個(gè)位點(diǎn),，區(qū)間大小為0.9 Mb,，在5號(hào)染色體上檢測(cè)到1個(gè)主效位點(diǎn)，區(qū)間大小為1.1 Mb,。 綜上所述,，關(guān)于黃瓜各種病害的抗性遺傳規(guī)律，不同的研究者得出的結(jié)論不同,，這可能與他們所用材料的遺傳背景不同以及抗性鑒定方法不同有關(guān),。總的來說,，大部分病害已開展了定位研究,，如圖1所示，鑒定到的白粉病和霜霉病抗性位點(diǎn)最多,，且多個(gè)位點(diǎn)存在共定位,。此外，5號(hào)和6號(hào)染色體上鑒定到的抗病位點(diǎn)最多,，且存在不同病害抗性位點(diǎn)區(qū)段的重疊,，表明這些抗病位點(diǎn)緊密連鎖或可能是同一位點(diǎn)。這些QTLs和分子標(biāo)記為后續(xù)抗性基因克隆及分子機(jī)制研究及抗病分子育種奠定了基礎(chǔ),。
圖1 黃瓜抗病基因及QTL的染色體定位 抗病基因的挖掘及分子機(jī)制解析為黃瓜遺傳改良奠定理論基礎(chǔ),。目前，黃瓜抗病性狀的基因克隆和分子機(jī)制研究還較少。 在白粉病方面,，Sun等（2023）圖位克隆了黃瓜白粉病主效抗性位點(diǎn)PM5.2的目的基因CsPM5.2,，該基因編碼一個(gè)類磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PHO1;H3，通過水楊酸途徑調(diào)控白粉病抗性,。Xu等（2024）圖位克隆到一個(gè)編碼僅含有富亮氨酸重復(fù)（LRR）結(jié)構(gòu)域的黃瓜白粉病抗性基因CsLRR1,，過表達(dá)CsLRR1增強(qiáng)了對(duì)白粉病的抗性，而敲除該基因則導(dǎo)致抗性下降,，該基因的表達(dá)受水楊酸信號(hào)通路關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子CsbZIP63的調(diào)節(jié),。Dong等（2023）通過基因編輯獲得的CsMLO8和CsMLO11突變體在莖蔓、下胚軸和葉片中均表現(xiàn)出更強(qiáng)的白粉抗性,，尤其在雙突mlo8mlo11的莖蔓和下胚軸中抗性更為顯著,。CsMLO8和CsMLO11可以分別與ROS信號(hào)通路中CsRbohD和CsCRK2相互作用，通過影響ROS迸發(fā)來調(diào)控白粉病抗性,。隨后,，Ma 等（2024）靶向敲除黃瓜CsMLO基因家族13個(gè)成員，發(fā)現(xiàn)同時(shí)敲除CsMLO1,、CsMLO8和CsMLO11可以獲得白粉病完全抗性,，并解析了鈣信號(hào)參與Csmlo1/8/11介導(dǎo)的黃瓜白粉病抗性分子機(jī)制。 此外,，也有關(guān)于灰霉病,、霜霉病、枯萎病抗性相關(guān)基因的少量研究報(bào)道,。Kishimoto等（2004）發(fā)現(xiàn)過表達(dá)CHI2基因黃瓜植株灰霉病抗性增強(qiáng),。Liu等（2020）研究表明CsWRKY10通過降低ROS含量和抑制JA介導(dǎo)的抗性信號(hào)通路負(fù)向調(diào)節(jié)黃瓜對(duì)灰霉病的抗性。 Luan等（2019）發(fā)現(xiàn)CsWRKY50可能通過水楊酸和茉莉酸途徑參與調(diào)控黃瓜霜霉病抗性,。Wang 等（2019）圖位克隆到控制霜霉病和角斑病的廣譜抗病基因STAYGREEN,，該基因通過葉綠素降解途徑調(diào)控抗病性。劉縉等（2010）在黃瓜轉(zhuǎn)新型抗菌蛋白基因GNK2-1及其抗枯萎病的研究中發(fā)現(xiàn),，GNK2-1轉(zhuǎn)基因黃瓜的枯萎病抗性顯著增強(qiáng),。Bartholomew等（2022）圖位克隆了黃瓜抗枯萎病的關(guān)鍵基因CsChi23，該基因編碼一種質(zhì)外體I類幾丁質(zhì)酶,，過表達(dá)CsChi23可以減少真菌生物量的積累從而增強(qiáng)枯萎病抗性,，而沉默CsChi23會(huì)導(dǎo)致枯萎病抗性的喪失。感性材料中Cschi23發(fā)生一個(gè)核苷酸的變異（G-A）導(dǎo)致HD-ZIP III結(jié)合位點(diǎn)的變化,，影響了轉(zhuǎn)錄因子CsHB15的結(jié)合,，CsChi23 和CsHB15 共同組成一個(gè)功能模塊調(diào)節(jié)黃瓜幾丁質(zhì)酶的生物合成及其對(duì)枯萎病的防御,。 以上研究為闡明黃瓜抗病分子機(jī)制提供了重要理論依據(jù),，也為抗病黃瓜品種培育提供了重要的基因資源。然而,，對(duì)于蔓枯病,、棒孢葉斑病,、病毒病等大部分黃瓜重要病害，鑒定到的抗病主效基因尚未被克隆,，抗性功能基因仍不明確,，分子機(jī)制尚未被解析，以后還需要加強(qiáng)對(duì)這些病害的抗性基因挖掘與利用,。 近10年來,，各科研團(tuán)隊(duì)培育出了一系列優(yōu)質(zhì)抗病的黃瓜新品種。例如唐秋雜3號(hào),、浙秀3號(hào),、中農(nóng)50號(hào)、津優(yōu)355,、裕研9號(hào)等高抗或抗白粉病品種,；龍園翼劍、龍綠2號(hào),、黔園綠2號(hào),、浙秀3號(hào)和新燕095等高抗或抗霜霉病品種；東農(nóng)812,、綠精靈5號(hào),、盛秋2號(hào)、京研春秋綠2號(hào),、粵豐,、龍園翼劍、京研春秋綠3號(hào)和龍綠3號(hào)等高抗或抗枯萎病品種,；唐秋雜3號(hào)等抗灰霉病品種,；綠精靈5號(hào)、科潤(rùn)99,、中農(nóng)脆綠1號(hào)和中農(nóng)脆綠2號(hào)等抗褐斑病品種,；津冬369等高抗黑星病品種；中農(nóng)脆玉1號(hào),、唐秋209,、唐雜6號(hào)和盛秋2號(hào)等抗角斑病品種；圣夏163,、中農(nóng)脆綠1號(hào),、京研109，津優(yōu)319,、中農(nóng)脆玉1號(hào)和津優(yōu)336等高抗或抗CMV品種,；中農(nóng)33號(hào)、中農(nóng)38號(hào)、中農(nóng)32號(hào)和中農(nóng)脆綠1號(hào)等高抗或抗WMV品種,；中農(nóng)38號(hào)等高抗CGMMV品種（顧興芳 等,，2017；張圣平 等,，2018,，2021；劉立功 等,，2021,；王鶴冰 等，2022,；鄧強(qiáng) 等,，2023；周勝軍 等,，2024,；張叢瑩 等，2024）,。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所創(chuàng)建了國(guó)際領(lǐng)先的黃瓜分子標(biāo)記多基因聚合育種技術(shù),，攻克了優(yōu)質(zhì)和抗病基因難以聚合的難題，創(chuàng)制出一批聚合多個(gè)優(yōu)質(zhì)抗病基因的黃瓜育種材料,，培育出一系列新一代不同生態(tài)型的優(yōu)質(zhì)多抗黃瓜新品種：中農(nóng)16號(hào),、中農(nóng)18號(hào)、中農(nóng)19號(hào),、中農(nóng)20號(hào),、中農(nóng)26號(hào)、中農(nóng)29號(hào),、中農(nóng)50號(hào),、中農(nóng)106號(hào)等，獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),。 黃瓜抗病遺傳育種研究盡管已經(jīng)取得了諸多進(jìn)展,，但仍不足以應(yīng)對(duì)重大及新型流行病害對(duì)黃瓜生產(chǎn)的影響。下一步要繼續(xù)加強(qiáng)以下幾方面的工作： 5.1 加強(qiáng)黃瓜抗病種質(zhì)資源的搜集,、保存和鑒定,，挖掘優(yōu)異種質(zhì) 雖然近年篩選了大量抗病的黃瓜種質(zhì)資源，但是免疫或者高抗的種質(zhì)資源依然匱乏,。應(yīng)加強(qiáng)優(yōu)良種質(zhì)資源的引進(jìn)與評(píng)價(jià),。許多抗病性狀如霜霉病、蔓枯病,、枯萎病,、角斑病,、病毒病等的優(yōu)異基因存在于黃瓜野生及近源野生資源中，因此,，也需要加強(qiáng)黃瓜起源中心地區(qū)野生資源的考察和收集,。此外,，有必要對(duì)收集到的種質(zhì)資源開展全面系統(tǒng)的抗病鑒定和評(píng)價(jià),，從中挖掘優(yōu)異種質(zhì)。 5.2 加強(qiáng)黃瓜重要抗病基因挖掘,，解析調(diào)控機(jī)制 目前我國(guó)抗病育種的研究基礎(chǔ)還較薄弱,，抗灰霉病、軟腐病的遺傳與基因定位研究還尚未見報(bào)道,，蔓枯病,、黑星病、棒孢葉斑病,、病毒病等雖然實(shí)現(xiàn)了基因或QTL定位,，但相關(guān)抗性基因還尚未被克隆，分子機(jī)制更不清楚,。因此以后要加快主效抗病位點(diǎn)的精細(xì)定位,、抗性基因的克隆和調(diào)控機(jī)制解析。 5.3 加強(qiáng)黃瓜抗病生物育種技術(shù)研究,，提高育種效率 目前的抗病資源及已鑒定到的抗性基因尚未在育種中得到充分利用,。下一步要加強(qiáng)育種技術(shù)的研究：創(chuàng)建高通量大規(guī)模基因分型技術(shù),，開發(fā)高效高準(zhǔn)確率的分子標(biāo)記,；針對(duì)重要抗病基因，利用CRISPR/Cas9技術(shù)進(jìn)行定向編輯,；利用單倍體誘導(dǎo)技術(shù)快速純化材料,，提高育種效率。 “十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFD1201503）,；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資助（CARS-23）,；蔬菜生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目 張圣平, 董邵云, 官健濤, 苗 晗, 劉小萍, 顧興芳. 黃瓜抗病分子育種研究進(jìn)展[J]. 園藝學(xué)報(bào),doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0825. ZHANG Shengping, DONG Shaoyun, GUAN Jiantao, MIAO Han, LIU Xiaoping, and GU Xingfang. Research Progress on Molecular Breeding of Disease Resistance in Cucumber[J]. Acta Horticulturae Sinica,doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0825. 《園藝學(xué)報(bào)》是中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主管,、中國(guó)園藝學(xué)會(huì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所共同主辦的學(xué)術(shù)期刊,。創(chuàng)刊于1962年，主要刊載有關(guān)果樹,、蔬菜,、觀賞植物、茶及藥用植物等方面的學(xué)術(shù)論文,、文獻(xiàn)綜述,、問題與討論,、新技術(shù)新方法、新品種以及研究動(dòng)態(tài)與信息等,。 《園藝學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊60余年一直秉承科學(xué)家辦刊的精神,，連續(xù)多年被中國(guó)科技信息研究所授予“百種中國(guó)杰出學(xué)術(shù)期刊”稱號(hào)；蟬聯(lián)“中國(guó)精品科技期刊”,。目前被Scopus,、CA、JST,、CSCD等各大重要數(shù)據(jù)庫(kù)收錄,，是北大中文核心期刊、中國(guó)科技核心期刊,、中國(guó)農(nóng)林科技核心期刊,，是農(nóng)林領(lǐng)域中國(guó)高質(zhì)量科技期刊分級(jí)目錄T1類期刊。2024年入選中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃二期項(xiàng)目中文領(lǐng)軍期刊,。   |
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