2025年5月1日 14:39 星期四
网刊加载中。。。

使用Chrome浏览器效果最佳，继续浏览，你可能不会看到最佳的展示效果，

确定继续浏览么?

复制成功，请在其他浏览器进行阅读

利用分子标记筛选马铃薯抗孢囊线虫资源  PDF

  • 明会 1,2 ✉
  • 蒋伟 1
  • 刘太红 1
  • 曾蕊 1
  • 施运迪 1
  • 卢丽丽 1
  • 马永艳 3
  • 李先平 1 ✉
  • 于德才 2 ✉
1. 云南省农业科学院经济作物研究所，昆明 650205； 2. 云南农业大学植物保护学院，昆明 650201； 3. 昭阳区盘河镇农业农村和 集体经济发展中心，云南昭通 657000

最近更新：2023-06-13

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20221204001

  • 全文
  • 图表
  • 参考文献
  • 作者
  • 出版信息
EN 引
目录contents

摘要

马铃薯孢囊线虫（PCN，potato cyst nematode）是马铃薯中重要的检疫性病害，可造成马铃薯减产80%。近年来，据报道西南地区多个马铃薯主产区发现马铃薯金线虫（Globodera rostochiensis）。为了我国马铃薯生产安全，筛选马铃薯孢囊抗性种质资源、选育抗性品种迫在眉睫。本研究利用前人报道的抗性分子标记N146、N195、57R、TG689、Gro1-4-1和Gpa2-2，对云南省农业科学院保存的875份马铃薯种质资源进行马铃薯孢囊线虫抗性标记筛选。筛选到211份资源含有马铃薯金线虫抗性基因H1分子标记（N146、N195、57R和TG689），其中114份资源中同时含有4个分子标记；7份资源含有马铃薯金线虫抗性基因Gro1-4分子标记Gro1-4-1；237份资源中含有马铃薯白线虫抗性基因Gpa2分子标记Gpa2-2。本研究结果将为马铃薯孢囊线虫抗性育种提供技术支撑和材料基础。

马铃薯孢囊线虫（PCN，potato cyst nematode）是马铃薯中最重要的植物寄生线虫。其中马铃薯金线虫（Globodera rostochiensis）和马铃薯白线虫（G. pallida）是中国及多个国家重要的检疫有害生物［

1］。据报道，欧盟国家马铃薯金线虫和白线虫发生区域马铃薯减产约12.2%，造成经济损失超过3亿欧元［2］。Hodda等［3］研究表明通过多种防控技术可以降低马铃薯金线虫和白线虫带来的马铃薯减产和经济损失，但需要花费大量的费用用于马铃薯金线虫和白线虫的监测、检疫和防控。目前在我国西南地区云南省、贵州省、四川省等多个马铃薯种植区发现马铃薯金线虫的分布［4］，给我国马铃薯生产安全带来了巨大的风险。开展马铃薯金线虫的防控和治理是当务之急。种植具有持久、广谱抗性的马铃薯品种是控制马铃薯金线虫最安全、可持续的方法［5］。

聚合多个抗性基因是培育对马铃薯孢囊线虫具有持久、广谱抗性品种最常用的方法。通过鉴定与抗性基因紧密连锁的分子标记可以快速、准确地鉴定抗病材料，提高聚合育种的效率［

6-7］。近年来，多个马铃薯孢囊线虫抗性基因及与这些基因紧密连锁的分子标记被用于马铃薯孢囊线虫抗性资源筛选及育种［8］。H1位于马铃薯5号染色体上，对马铃薯金线虫生理小种Ro1和Ro4表现出极端抗性［9-10］。与H1紧密连锁的分子标记N146、N195、57R和TG689常被用于筛选马铃薯金线虫抗性资源［10-16］。Gro1-4定位于7号染色体，对马铃薯金线虫Ro1生理小种具有极强的抗性［17］，Gro1-4-1常被用来筛选含有Gro1-4基因的马铃薯抗性资源［18-19］。Gpa2定位于12号染色体，能够对马铃薯白线虫Pa2/3生理小种产生抗性［20］，Gpa2-2是筛选马铃薯白线虫抗性资源常用的分子标记［21］。

马铃薯孢囊线虫一直是我国重要的检疫性病害。中国马铃薯生产区报道发现马铃薯孢囊线虫发生之前，国内马铃薯育种单位鲜少关注马铃薯孢囊线虫抗性育种。因此，系统性地对马铃薯资源进行抗孢囊线虫材料的筛选是发现抗性亲本并开展马铃薯孢囊线虫抗性育种的前提。本研究利用抗性分子标记对云南省农业科学院保存的马铃薯种质资源进行马铃薯金线虫和白线虫的抗性基因检测，为抗孢囊线虫马铃薯育种提供技术储备和材料基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供鉴定材料共875份（详见https：//doi.‍org/10.13430/j.‍cnki.jpgr.‍20221204001，附表1），其中地方品种146份、国内育成品种95份、国外材料298份、品系材料（未正式登记命名的高代材料）323份，马铃薯野生种13份。均保存在云南省农业科学院马铃薯种质资源库。

表1  分子标记信息
Table 1  The information of molecular marker

分子标记

Molecular

marker

类型

Type

正向引物序列（5′-3′）

Forward primer sequence

反向引物序列（5′-3′）

Reverse primer sequence

扩增片段大小（bp）

Fragment size

引物量（μmol）

PCR primer quantity

参考文献

Reference

57R SCAR TGCCTGCCTCTCCGATTTCT GGTTCAGCAAAAGCAAGGACGTG 450 4.0 ［10］
TG689 SCAR TAAAACTCTTGGTTATAGCCTAT CAATAGAATGTGTTGTTTCACCAA 141 4.0 ［16］
N146 SCAR AAGCTCTTGCCTAGTGCTC AGGCGGAACATGCCATG 506 2.5 ［12］
N195 SCAR TGGAAATGGCACCCACTA CATCATGGTTTCACTTGTCAC 337 2.5 ［12］
Gro1-4-1 STS AAGCCACAACTCTACTGGAG GATATAGTACGTAATCATGCC 602 2.5 ［12］
Gpa2-2 STS GCACTTAGAGACTCATTCCA ACAGATTGTTGGCAGCGAAA 452 2.5 ［12］

1.2 试验方法

采用新型植物基因组DNA提取试剂盒（天根生化科技（北京）有限公司，北京）提取供试样品基因组总DNA，通过1%的琼脂糖凝胶电泳检测DNA的质量和浓度。利用N146、N195、57R和TG689筛选携带H1抗性资源；Gro1-4-1筛选含有Gro1-4马铃薯资源；Gpa2-2筛选携带Gpa2抗马铃薯白线虫资源。采用PCR分别扩增57R和TG689；利用多重PCR分别同时扩增N146和N195、Gro1-4-1和Gpa2-2。引物信息如表1所示。PCR扩增体系15 μL，其中2×Taq PCR Master Mix（天根生化科技（北京）有限公司）7.5 μL，正、反向引物的量如表1所示，DNA 1 μL，用ddH2O补齐至15 μL。反应程序如下：57R和TG689的程序为95 ℃预变性3 min；95 ℃变性30 s，退火温度55 ℃，退火30 s，72 ℃延伸1 min，循环30次；72 ℃延伸5 min；Gro1-4-1、Gpa2-2和N146、N195的程序为94 ℃预变性10 min；94 ℃变性30 s，退火温度58 ℃，退火30 s，72 ℃延伸1 min，循环35次；72 ℃延伸5 min。PCR扩增反应产物用1.5%的琼脂糖凝胶进行检测。使用Excel表对材料数量进行统计。

2 结果与分析

2.1 马铃薯孢囊线虫抗性基因分子标记在马铃薯种质资源中的分布

利用6个分子标记对875份马铃薯种质资源进行马铃薯孢囊线虫抗性基因筛选，鉴定到371份（42.4%）资源中含有至少1个分子标记（表2）。没有检测到同时含有6个分子标记的供试资源；40份（10.78%）资源中检测有5个分子标记；79份（21.29%）资源中含有4个分子标记；3份（0.81%）资源含有3个分子标记；45份（12.13%）资源中能够检测到2个分子标记；剩余204份（54.99%）资源中仅检测到1种分子标记。在6种分子标记中，Gpa2-2的检出频率最高，共有237份（27.09%）资源中含有该标记；分子标记TG689的检出频率次之，177份（20.23%）资源含有该标记；分别在156份（17.83%）、122份（13.94%）和120份（13.71%）资源中检测到57R、N146和N195；Gro1-4-1的检出频率最低，仅在7份（0.80%）资源中发现该标记。

表2  筛选出的含有马铃薯孢囊线虫抗性基因分子标记的种质资源
Table 2  Germplasm resources containing molecular markers of potato cyst nematode resistance gene

序号

No.

名称或编号

Name or code

N146N19557RTG689Gpa2-2Gro1-4-1

序号

No.

名称或编号

Name or code

N146N19557RTG 689Gpa 2-2Gro1-4-1
2 东川老家洋芋 + 83 缙云土豆 + + + + +
12 昆引1号 + 87 蓝花贡 + + + +
21 青洋芋 + + + + 95 马丁红 +
23 土锅洋芋 + 98 马蒙洋芋 +
26 兴佳2号 + + + + 105 宁仓3号 + + + +
27 盈江红芋 + + + + + 110 丘北紫 + + + +
28 云选2号 + + 119 团1420 +
37 白花贡 + 123 乌沙洋芋麻皮 +
49

本地紫马铃薯

（云南麻栗坡）

+ 125 五香洋芋 + +
54 大窝洋芋 + 130 小糯洋芋 + + + +
55 大洋芋 + 147 东农303 +
66 贡山毒洋芋 + 149 陇薯6号 +
67 广南武鸣县一号 + 151 天薯10号 + + + +
78 黄心洋芋 + 152 天薯9号 + + + +
79 会泽红 + 153 冀张薯12号 + + + +
80 鸡窝洋芋 + + + + 154 冀张薯5号 + + + +
82 金冠 + + + 155 克新19号 +
159 合作23 + 254 302281.39 +
163 早大白 + + 255 302282.28 + + + + +
164 紫云1号 + 261 302288.42 + + + + +
165 丽薯10号 + 262 302289.32 + + + +
167 川凉芋10号 + + 263 302289.41 + + + + +
173 同薯22号 + 266 302290.23 + + + +
174 川芋50 + 267 302293.22 + + + +
176 延薯6号 + + + + 268 302295.32 +
177 延薯7号 + 269 302297.35 + + + +
180 德薯3号 + 271 302298.17 +
185 黔芋2号 + + 273 302298.42 +
186 黔芋3号 + + + + 274 302298.44 + + + +
191 宣薯5号 + + + + 275 302299.13 + + + + +
192 宣薯6号 + 276 302299.16 + + + +
193 宣薯7号 + 278 302301.19 +
196 云薯102 + + 279 302302.11 + + + +
197 云薯103 + 280 302302.25 +
198 云薯104 + 281 302302.29 +
199 云薯105 + 282 302305.41 +
203 云薯201 + + + + 283 302305.46 +
204 云薯202 + + + + 284 302306.33 +
206 云薯205 + + + + + 285 302306.36 +
207 云薯301 + 287 306087.132 +
209 云薯304 + + + + 291 306416.68 +
211 云薯401 + + + + 298 311339.114 +
212 云薯501 + 299 311420.14 +
213 云薯502 + 300 311420.19 +
215 云薯504 + + + + 301 311420.74 +
216 云薯505 + + + + 303 311575.64 +
220 云薯602 + 304 311612.14 +
221 云薯603 + 308 395436.8 +
224 云薯606 + 309 396004.337 +
228 云薯801 + 310 396241.4 +
230 镇薯1号 + 311 396268.9 +
233 郑薯1号 + 312 398098.203 +
235 中薯17号 + + + + 318 702619 +
236 中薯18 + 324 703287 +
239 中薯20号 + + + + + 328 703446 +
240 中薯5号 + + + + + 341 705483 +
242 99-12-2④ + + + + 344 706190 +
243 呼9-1③ + 352 304350.18 +
244 300135.14 + 354 304405.42 + + + + +
245 301029.18 + 355 388676.1 +
246 302278.28 + + + + + 356 391585.5 + + + +
247 302280.14 + + + + + 360 394034.65 + + + +
250 302281.15 + + + + + 361 394034.7 +
251 302281.18 + + + + + 362 394613.32 +
363 395011.2 + 455 JN56 + + + + +
364 395037.107 + + + + + 458 JN-69 +
366 395109.29 + 460 JN-83 + +
367 395109.34 + 466 SP213 + + + +
368 395112.6 + 467 SP241 + + + +
369 395169.17 + 468 SP288 + + + +
370 396004.225 + + 469 SP327 + + + +
371 396009.24 + + + + 482 11364-48 +
372 396023.109 + + + + 484 320-02 + + + + +
374 396029.205 + + 486 DW84-1457 +
378 396034.103 + 488 W5281.2 +
380 396038.105 + + 495 A05182-7Y +
381 396038.107 + 496 A06084-1TE +
382 396043.226 + 497 A06336-2Y +
383 396244.12 + + 498 A07008-4TE +
384 396285.1 + 500 Alturas +
385 397039.51 + 505 COA07365-4RY +
386 397065.2 + 507 GemStar Russet +
387 397079.26 + 509 Huckleberry Gold + + + + +
388 397079.6 + 513 PA99N2-1 +
390 398190.735 + 519 Targhee Russet +
397 G06-36-1 + 521 shan +
398 G06-36-22 + + + + 522 日本粉皮 + + + + +
399 G06-38-2（大） + 523 日本紫皮 + + + + +
401 G06-49-21 + + + + + 524 RB-11 + + + +
404 Amandine + + + + 525 RB-12 +
405 Arietis + + + + 529 RB-18 +
406 Asterix + + + + 530 RB-20 +
407 Axelle + + + + 532 RB-4 + + + +
409 Colorado + + + + + 533 RB-5 + + + +
410 Fitis + 536 KT.3 + + + +
411 Flaive + + + + 537 KT-3 +
412 Fontane + + + + 539 大西洋 + + + +
414 IPT1-1 + + + + 540 9173100 + +
415 kikko + 542 norland +
417 Melody + + + + + 544 克200858-22 + + + +
418 Milva + + + + 547 CULTRA + + + + +
428 Rodriga + + + + 552 JW39218 +
430 Vitesse + + + + 553 JW5109 + + + +
432 何18 + + 558 Mar-63 +
435 何80 + 560 HP84 +
437 37 + 561 178.12 +
439 CDH10 + + + + 562 200.3 +
444 JN-115 + + 563 822 + +
445 JN-15 + + + + 564 824 + +
451 JN-45 + + + + + 568 393160-4 +
454 JN-54 + 569 4-11 Azul +
574 SonqoQeqorani + 695 S03-1184 +
575 B57 + + 698 S03-2348 + + + +
576 C1 + + 700 S03-2391 + + + + +
579 D8 + 703 S03-2794 + +
582 DE10-1037 + + 704 S03-3276（10） +
583 DE10-1078 + 705 S03-3309 + + + + +
585 DE11-112-5 + 707 S03-64914-z4-3 + +
586 DE11-1262 + 708 S03-905 +
588 DE11-283 + 709 S04-109 +
589 DE11-49-3 + 710 S04-122 +
590 DE11-69-4 + + 713 S04-2303 + + + + +
592 DE11-77-2 + 714 S04-2304 +
594 DE12-1115 + 715 S04-2345 +
595 DEO2-24-24 + 719 S04-3417 +
604 G17-10-14 + 720 S04-5682 + + + + +
606 G17-11-6 + 721 S04-6002 +
622 G17-4-18 + + + + + 722 S04-801 + + + +
657 GYT306 + 724 S04-969 +
659 JC02-24-40 + 725 S05-1375 + + + +
660 JL03-627 + + + + 726 S05-1669 +
661 JN08-46-12 + 727 S05-337 +
663 JZS12号 + + + + 730 S06-122 +
664 L0529-2 + + 731 S06-1273 +
665 LO527-4 + 732 S06-1675 + +
666 LO528-3 + + + + 733 S06-1698 +
668 LU10-177 + 736 S08-1244 + + + +
669 LU10-29 + 740 S10-1617 + +
670 LU10-36 + 749 S10-357 + +
671 LU10-36St + 750 S10-404-1 + + + + +
672 LU10-41 + + 751 S10-404-2 + + + + +
673 LU11-177 + 754 S10-482 + +
674 LU11-321 + 755 S10-499 + +
675 LU11-743 + 758 S10-515 +
676 OI-45 + + + + 759 S10-557 + + + +
677 ON-7 + + + + + 760 S10-577
678 P02-50-1 + + + + 764 S10-676 + + + + +
680 P175-2 + 765 S10-698 +
682 P190-4 + 768 S10-783 + + + + +
685 PB-3 + 769 S10-786 +
686 Pubula + + + + 770 S10-823 +
687 Pucallid + + 771 S10-993 +
688 Pπ-10 + 774 S11-1258 +
689 S02-102 + + 775 S11-1297 + + + + +
690 S02-106 + 777 S11-1308 +
692 S02-864 + 778 S11-1431 +
693 S02-91 + + 779 S11-1432 + +
694 S03-102 + + 780 S11-1558 + + + +
782 S11-172 + 817 S14-1747 + +
784 S11-2115 + + + + + 819 S14-866 +
785 S11-2182 + 820 S14-867 + +
786 S11-2435 + 821 S14-9 +
787 S11-2557 + + + + 822 S15-1722 + + +
789 S11-321 + + 823 S15-1957 +
790 S11-403 + + + + 824 S15-2443 +
791 S11-47 + + 825 S15-2818 +
792 S11-58 + + + 826 S15-603 +
793 S11-847 + + + + 827 S15-609 + + + +
795 S12-1612 + + + + 828 S16-105 +
796 S12-1946 + 829 S16-744 +
798 S12-887 + + 833 TN18 + + + +
799 S12-962 + + + + + 834 TN22 +
800 S13-1248 + 835 TN40 +
801 S13-1250 + 837 TS03-136 +
802 S13-1286 + + 840 ZY-8 + + + + +
803 S13-1331 + + 843 天05-7-35 +
804 S13-181 + 846 威芋51-1 +
805 S13-1998 + 847 宜4 + + + +
807 S13-357 + + 853 D597 + + + +
808 S13-413 + 854 F-2 +
809 S13-421 + + 856 H-1 +
810 S13-592 + + + 858 Lengua de Venado +
811 S13-601 + 860 Pucalliclla + +
812 S13-65 + 861 SA-2563 +
814 S13-694 + + + + + 865 Solanum berthautii + + + +
816 S13-848 + +

序号同附表1；+表示供试材料含有该分子标记；序号1~146为地方品种；序号147~241为国内育成品种；序号242~539为国外材料；序号540~862为品系材料；序号863~875为马铃薯野生种。序号1~146和540~862的名称或编号为各个育种单位的原始编号；序号147~241的名称或编号为国内育成品种的原始编号；序号242、243和403~539的名称或编号为引进材料的原始编号；序号244~402的名称或编号为国际马铃薯中心统一编号

The No. is the same as Table S1； + denotes the molecular marker is present in the materials； No.1-146 is a local variety； No.147-241 is a domestic breed； No. 242-539 is foreign material； No.540-862 is the strain material； No.863-875 is a wild potato species.The name or code of No.1-146 and 540-862 are the original number of each breeding unit； The name or code of No.147-241 is the original number of domestic bred varieties； The name or code of No.242， 243 and 403-539 are the original numbers of the imported materials； The name or code of No.244-402 is the unified number of the International Potato Center

从供试材料来源分析，146份马铃薯地方品种中发现27份（18.5%）材料带有抗性标记；95个国内审定（登记）品种中，46个（48.42%）品种含有抗马铃薯孢囊线虫分子标记；从国外引进的品种（系）（298份）中发现135份（45.30%）含有抗性标记；在云南省农业科学院保存的323份马铃薯品系材料中，有162份（50.15%）含有马铃薯孢囊线虫抗性标记，仅在1份（7.69%）马铃薯野生种中检测到4个分子标记。

2.2 供试材料中H1分子标记分析

H1是应用最广泛的马铃薯金线虫抗性基因。目前，用于筛选含有H1抗性资源的分子标记主要有4个，即57R、TG689、N146和N195。为了更准确地筛选含有该基因的种质资源，本研究采用这4个分子标记对所有供试材料进行PCR扩增，目的条带大小分别是450 bp（57R）、141 bp（TG689）、506 bp（N146）和337 bp（N195）（图1）。研究结果表明：211份材料中检测到H1分子标记，且利用不同分子标记检测到含有H1的材料数量存在差异。TG689检测到含有H1的资源数量最多（177份），其次是57R（156份），N146和N195检出数目接近，分别是122份和120份。其中，114份（54.03%）资源中同时检测到57R、TG689、N146和N195，表明这些材料中携带H1的可能性比较高。7份（3.32%）资源中含有3个H1分子标记；8份（2.37%）材料含有2个H1分子标记；剩余82份材料中仅含有1个H1分子标记。

图1  部分材料马铃薯孢囊线虫抗性基因分子标记琼脂糖凝胶电泳图

Fig.1  Agarose gel electrophoresis of molecular markers for resistance genes of potato cyst nematode in some materials

1~12分别为：土锅洋芋、白花贡、盈江红芋、大窝洋芋、贡山毒洋芋、会泽红、马蒙洋芋、鸡窝洋芋、五香洋芋、小糯洋芋、黄心洋芋、会泽红。13~24分别为：克新19号、紫云1号、丽薯10号、川芋50、早大白、宣薯6号、云薯102、云薯603、云薯301、镇薯1号、郑薯1号、中薯18号。a~l分别为：300135.14、301029.18、302280.14、702619、kikko、JN-54、A05182-7Y、Huckleberry Gold、日本粉皮、RB-12、费乌瑞它、Targhee Russet。m~x分别为：DE10-1078、DE11-283、S03-905、S04-2303、S10-482、JN-115、S10-557、S10-676、S10-823、S11-1258、S11-1558、S15-609

1-12 are respectively：TuguoYangyu、 Baihuagong、Yingjianghongyu、Dawo Yangyu、GongshanduYangyu、Huizehong、Mameng Yangyu、JiwoYangyu、WuxiangYangyu、XiaonuoYangyu、HuangxinYangyu、Huizehong. 13~14 are respectively：Kexin19、Ziyun 1、Lishu10、Chuanyu50、Zaodabai、Xuanshu6、Yunshu 102、Yunshu 603、Yunshu 301、Zhenshu1、Zhengshu1、Zhongshu18. a~1 are respectively：300135.14、301029.18、302280.14、702619、kikko、JN-54、A05182-7Y、Huckleberry Gold、JapanFenpi、RB-12、Favorita、Targhee Russet. m~x are respectively：DE10-1078、DE11-283、S03-905、S04-2303、S10-482、JN-115、S10-557、S10-676、S10-823、S11-1258、S11-1558、S15-609. M：Marker

在15份马铃薯地方品种中检测到至少1个H1分子标记。其中，青洋芋、兴佳2号、盈江红芋、鸡窝洋芋、缙云土豆、蓝花贡、宁仓3号、丘北紫和小糯洋芋携带4个H1分子标记。26份国内马铃薯育种单位育成的品种中含有至少1个H1分子标记。其中，天薯9号、天薯10号、冀张薯5号、冀张薯12号、延薯6号、黔芋3号、宣薯5号、云薯201、云薯202、云薯205、云薯304、云薯401、云薯504、云薯505、中薯5号、中薯17号和中薯20号中检测到4个分子标记。81份引自国外的马铃薯资源至少含有1个H1分子标记，其中50份（61.73%）材料检测到4个H1分子标记。88份国内育种单位保存的品系材料携带至少1个H1标记，其中，37份（42.05%）品系材料含有4个分子标记。仅在马铃薯野生种S.berthautiiz中检测到4个H1分子标记。

2.3 供试材料中Gro1-4分子标记分析

本研究中共检测875份马铃薯资源材料，仅在地方品种缙云土豆、引自加拿大的JN115、SP213、SP241和SP327，云南省农业科学院保存的品系材料S10-577和S13-592发现有Gro1-4-1（图1）。供试材料中所有国内品种和野生种中均未检测到该分子标记。研究结果表明携带有广谱抗性基因Gro1的马铃薯严重缺乏，将来的抗马铃薯金线虫育种中应该针对性地导入该基因至马铃薯育种材料中。

2.4 供试材料中Gpa2分子标记分析

Gpa2-2是6个分子标记中检出频率最高的标记。237份材料中检测到该标记，占所有材料的27.09%。其中，含有该标记的马铃薯地方品种16份（6.75%）、国内品种27份（11.39%）、国外品系材料78份（32.91%）、品系材料（未正式登记命名的高代材料）116份（48.95%）。

3 讨论

Dandurand等［

22］研究表明马铃薯孢囊线虫高度特化地、专一性地寄生在茄科植物中，马铃薯是具有经济价值的茄科植物。栽培马铃薯起源于南美洲安第斯山脉，与宿主协同进化的马铃薯孢囊线虫同样起源于安第斯山脉［23］。目前已知的马铃薯孢囊线虫抗性基因来源于马铃薯野生种或栽培种安第斯亚种（S. tuberosum subsp. Andigena）。安第斯亚种与现代栽培种亲缘关系更近，是马铃薯抗病性改良常用的材料［24］。Ellenby ［25］从安第斯亚种自交后代中筛选到1份高抗马铃薯金线虫材料CPC 1673，该材料中的主效抗性基因即H1，Toxopeus等［26］研究发现H1被广泛用于马铃薯金线虫抗性品种的创制。抗性基因Gro1-4来源于马铃薯野生种S. spegazzinii，是两个已被克隆的马铃薯孢囊线虫抗性基因之一，也是常用的马铃薯品种金线虫抗性来源。van der Voort等［27］研究表明另外一个被克隆的马铃薯孢囊抗性基因为Gpa2，同样来自马铃薯栽培种安第斯亚种。选择含有抗性基因的亲本对马铃薯孢囊线虫抗性育种具有重要的意义。

云南省农业科学院马铃薯资源库保存的种质资源主要有地方品种（云南地方品种为主）、来自国内育种单位的马铃薯品种、来自国际马铃薯中心、加拿大、荷兰、美国等国家和地区引进资源、云南省农业科学院自育品系、部分无法考证来源的品系资源和马铃薯野生种。地方品种中能够检测到的马铃薯孢囊线虫分子标记最低，仅为18.5%。云南是我国较早种植马铃薯的省份，据记载1848年以前已有不同品种。长期以来，各少数民族区域仍保留着丰富多彩的地方品种［

28］。20世纪初，英国和荷兰马铃薯育种家将S. tuberosum ssp. Andigena CPC 1673自交后代的种子寄到美国，美国马铃薯育种家开始选育马铃薯孢囊线虫抗性品种。欧洲和北美国家最早开始选育抗性品种，而我国的地方品种可能在携带抗性基因的马铃薯资源传入之前就在当地种植，因此仅有少数品种中含有抗性基因。但是，缙云土豆是一份值得关注的地方资源，该品种中含有H1和Gro1-4的对应分子标记。近50%的国内品种含有H1和Gpa2，但是，缺乏Gro1-4基因，国内马铃薯育种单位应拓宽马铃薯育种亲本的遗传背景。国外资源材料中，来自荷兰的马铃薯含有的抗性标记的数量最多（48.49%），荷兰是最早开始选育马铃薯孢囊线虫抗性品种的国家之一。本研究中，引进的国外材料中有159份材料来自国际马铃薯中心，该中心是云南省农业科学院引进国外材料的主要来源。前人也利用分子标记对引自国际马铃薯中心的资源进行了抗马铃薯孢囊线虫材料的筛选［29-30］，但是，本研究中所选用的材料是首次用于抗马铃薯孢囊线虫资源筛选。云南省农业科学院保存的品系材料中，50.15%的材料含有抗性标记，特别是S13-592和S10-577含有Gro1-4-1标记，这些品系材料是云南省马铃薯孢囊线虫抗性品种选育的宝贵资源。云南省农业科学院保存的马铃薯野生资源中抗性标记少，应该加强对含有马铃薯孢囊线虫抗性基因野生资源如S. spegazzinii、S. multidissectum、S. tarijense、S. vernei等的引进，以拓宽马铃薯孢囊线虫抗性品种亲本的遗传背景。

分子标记的可靠性是准确鉴定和筛选马铃薯孢囊线虫抗性材料的前提。由于世界范围内马铃薯金线虫生理小种仍以Ro1为主，H1对Ro1表现出极端抗性，该基因是欧洲和北美马铃薯品种中主要抗性来源［

31］。为了增加分子标记筛选H1的可靠性，本研究选用了4个分子标记对供试材料进行检测。研究发现除了在S11-47和S11-58中仅检测到N146之外，N146和N195在120份材料中同时检测到目的条带，这与前人的报道一致。N146和N195是与H1紧密连锁的分子标记，重组率仅为0.109%和0.207%。在检测到N146或N195的122份材料中，同时能够检测到57R；并且在34份没有检测到N146或N195的材料中检测到57R，其中，7份材料中同时检测到TG689，27份材料中仅检测到57R。在检测到N146和（或）N195的材料中，116份材料能够同时检测到TG689，另外在7份材料中同时检测到57R，55份材料仅检测到TG689。由此可见，不同的分子标记筛选的含有H1抗性基因的材料数量存在差异，哪个分子标记筛选的材料更加可靠呢？Schultz等［13］通过比较TG689和57R在300多份马铃薯抗、感材料中的诊断能力，发现57R表现更加优秀，建议将该分子标记作为高通量筛选马铃薯孢囊线虫抗性材料的标记。Park等［15］比较了38个马铃薯品种和350份谱系材料中57R和TG689对抗、感材料的预测。结果表明，二者对抗性材料的预测概率都很高，分别为99.7%和98.3%，而对感病材料的预测偏低，分别为47%和41%。结合本研究结果和前人的报道，认为TG689和57R假阳性偏高，建议使用N146和N195筛选含有H1的抗马铃薯孢囊线虫种质资源。本研究的不足之处在于，没有对含有马铃薯孢囊线虫抗性基因分子标记的材料，进行田间病圃的抗性评价或人工接种马铃薯孢囊线虫的抗性鉴定。下一步结合表型抗性评价，将精确地筛选出马铃薯孢囊线虫抗性育种可利用的种质资源。

随着马铃薯孢囊线虫生理小种的进化，需要利用除H1之外更多的马铃薯金线虫抗性基因。Gro1-4是马铃薯金线虫抗性育种中受关注的基因，Gro1-4-1是常用的分子标记。本研究中仅检测到7份材料中含有Gro1-4-1，占所有供试材料的0.80%。Asano等［

12］对812份马铃薯种质资源进行Gro1-4-1筛选，在这些材料中也没有发现该分子标记。他们认为日本用于创制马铃薯金线虫抗性资源的遗传背景非常狭窄，这种局面将不利于选育新的马铃薯金线虫抗性品种。本研究在3份引自加拿大的资源、1份引自荷兰的资源、1份地方品种缙云土豆和2份云南省农业科学院自育品系中检测到Gro1-4-1，这些材料将是用于创制新的马铃薯金线虫抗性品种的宝贵资源。

马铃薯白线虫生理小种复杂，防治难度更大。彭焕等［

32］研究发现我国暂未有该线虫分布的报道，但是随着全球贸易往来的增多，马铃薯白线虫入侵的风险日益增大。Gpa2是重要的马铃薯白线虫抗性基因，Gpa2-2也是筛选该基因常用的分子标记。Gpa2-2是供试材料中检出率最高的分子标记（237份），并且78份材料中同时检测到含有H1的分子标记，在Asano等［12］的研究中也出现类似的结果。可能是由于H1和Gpa2都是来自S. tuberosum ssp. andigena CPC 1673，二者被同时导入到马铃薯孢囊线虫抗性育种材料中。

参考文献

1

European and Mediterranean Plant Protection Organization.PM 7/40 （4） Globodera rostochiensis and Globodera pallida.EPPO Bull， 2017， 47（2）： 174-197 [百度学术] 

2

Evans K， Brodie B B. The origin and distribution of the golden nematode and its potential in the USA. American Potato Journal， 1980， 57（3）： 79-89 [百度学术] 

3

Hodda M， Cook D C. Economic impact from unrestricted spread of potato cyst nematodes in Australia. Phytopathology， 2009， 99（12）： 1387-1393 [百度学术] 

4

Jiang R， Peng H， Li Y Q， Liu H， Zhao S Q， Long H B， Hu X Q， Ge J J， Li X Y， Liu M Y， Shao B L， Peng D L. First record of the golden potato nematode Globodera rostochiensis in Yunnan and Sichuan provinces of China. Journal of Integrative Agriculture， 2022， 21（3）： 898-899 [百度学术] 

5

Gartner U， Hein I， Brown L H， Chen X， Mantelin S， Sharma S K， Dandurand L M， Kuhl J C， Jones J T， Bryan G J， Blok V C. Resisting potato cyst nematodes with resistance. Frontiers in Plant Science， 2021， 12：661194 [百度学术] 

6

Milczarek D， Podlewska-Przetakiewicz A， Plich J， Tatarowska B， Flis B. The relations of broad nematode resistance to quality characteristics as a consequence of marker-assisted selection in potato breeding programs. Breeding Science， 2021， 71（5）： 609-614 [百度学术] 

7

魏荷， 练云， 李金英， 李海朝， 周扬， 雷晨芳， 张辉， 武永康， 王仕伟， 王金社， 卢为国. 抗胞囊线虫2号生理小种大豆种质的评价和利用. 植物遗传资源学报， 2022， 23（2）： 450-459 [百度学术] 

Wei H， Lian Y， Li J Y， Li H C， Zhou Y， Lei C F， Zhang H， Wu Y K， Wang S W， Wang J S， Lu W G .Evaluation and utilization of soybean germplasm resistant to race 2 of soybean cyst nematode. Journal of Plant Genetic Resources， 2022， 23（2）： 450-459 [百度学术] 

8

Vinay B， Rajappa U， Reena S， Kaushik S， Joseph T， Singh B， Gebhardt C. Potato cyst nematode （PCN） resistance： Genes， genotypes and markers-an update. SABRAO Journal of Breeding and Genetics， 2012， 44（2）： 202-228 [百度学术] 

9

Bakker E， Achenbach U， Bakker J， Van Vliet J， Peleman J， Segers B， Van Der Heijden S， Van Der Linde P， Graveland R， Hutten R， Van Eck H， Coppoolse E， Van Der Vossen E， Bakker J， Goverse A. A high-resolution map of the H1 locus harbouring resistance to the potato cyst nematode Globodera rostochiensis. Theoretical and Applied Genetics， 2004， 109（1）： 146-152 [百度学术] 

10

Finkers-Tomczak A， Bakker E， De Boer J， Van Der Vossen E， Achenbach U， Golas T， Suryaningrat S， Smant G， Bakker J， Goverse A. Comparative sequence analysis of the potato cyst nematode resistance locus H1 reveals a major lack of co-linearity between three haplotypes in potato （Solanum tuberosum ssp.）. Theoretical and Applied Genetics， 2011， 122（3）： 595-608 [百度学术] 

11

Mori K， Sakamoto Y， Mukojima N， Tamiya S， Nakao T， Ishii T， Hosaka K. Development of a multiplex PCR method for simultaneous detection of diagnostic DNA markers of five disease and pest resistance genes in potato. Euphytica， 2011， 180（3）： 347-355 [百度学术] 

12

Asano K， Kobayashi A， Tsuda S， Nishinaka M， Tamiya S. DNA marker-assisted evaluation of potato genotypes for potential resistance to potato cyst nematode pathotypes not yet invading into Japan. Breeding Science， 2012， 62（2）： 142-150 [百度学术] 

13

Schultz L， Cogan N O I， McLean K， Dale M F B， Bryan G J， Forster J W， Slater A T. Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for H1-conferred potato cyst nematode resistance in potato （Solanum tuberosum L.）. Plant Breeding， 2012， 131（2）： 315-321 [百度学术] 

14

Meiyalaghan S， Paget M， Thompson S， Thomson S， Baldwin S， Anderson J， Genet R， Lewthwaite S. High resolution DNA melting markers for identification of H1-linked resistance to potato cyst nematode. Molecular Breeding， 2018， 38（6）： 79 [百度学术] 

15

Park J， Yang H， De Jong W S， Wang X. An evaluation of two H1-linked markers and their suitability for selecting Globodera rostochiensis resistant potatoes in the New York breeding program. American Journal of Potato Research， 2018， 95（2）： 170-177 [百度学术] 

16

Milczarek D， Flis B， Przetakiewicz A. Suitability of molecular markers for selection of potatoes resistant to Globodera spp. American Journal of Potato Research， 2011， 88（3）： 245-255 [百度学术] 

17

Paal J， Henselewski H， Muth J， Meksem K， Menéndez C M， Salamini F， Ballvora A， Gebhardt C. Molecular cloning of the potato Gro1-4 gene conferring resistance to pathotype Ro1 of the root cyst nematode Globodera rostochiensis， based on a candidate gene approach. The Plant Journal， 2004， 38（2）： 285-297 [百度学术] 

18

Sharma R， Bhardwaj V， Dalamu D， Kaushik S K， Singh B P， Sharma S， Umamaheshwari R， Baswaraj R， Kumar V， Gebhardt C. Identification of elite potato genotypes possessing multiple disease resistance genes through molecular approaches. Scientia Horticulturae， 2014， 179： 204-211 [百度学术] 

19

Sudha R， Venkatasalam E P， Bairwa A， Bhardwaj V， Dalamu， Sharma R. Identification of potato cyst nematode resistant genotypes using molecular markers. Scientia Horticulturae， 2016， 198： 21-26 [百度学术] 

20

van der Vossen E A G， van der Voort J N A M R， Kanyuka K， Bendahmane A， Sandbrink H， Baulcombe D C， Bakker J， Stiekema W J， Klein-Lankhorst R M. Homologues of a single resistance-gene cluster in potato confer resistance to distinct pathogens： A virus and a nematode. The Plant Journal， 2000， 23（5）： 567-576 [百度学术] 

21

Rogozina E V， Terentjeva E V， Potokina E K， Yurkina E N， Nikulin A V， Alekseev Y I. Multiplex pcr-based identification of potato genotypes as donors in breeding for resistance to diseases and rests. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya， 2019， 54（1）： 19-30 [百度学术] 

22

Dandurand L M， Zasada I A， Wang X， Mimee B， Jong W D， Novy R， Whitworth J， Kuhl J C. Current status of potato cyst nematodes in north America. Annual Review of Phytopathology， 2019， 57（1）： 117-133 [百度学术] 

23

Grenier E， Fournet S， Petit E， Anthoine G. A cyst nematode species factory called the Andes. Nematology， 2010， 12（2）： 163-169 [百度学术] 

24

Sukhotu T， Hosaka K. Origin and evolution of andigena potatoes revealed by chloroplast and nuclear DNA markers. Genome， 2006， 49（6）： 636-647 [百度学术] 

25

Ellenby C. Resistance to the potato root eelworm， Heterodera rostochiensis Wollenweber.Nature， 1952， 170（4337）： 1016 [百度学术] 

26

Toxopeus H J， Huijsman C A. Breeding for resistance to potato root eelworm. Euphytica， 1953， 2（3）： 180-186 [百度学术] 

27

van der Voort J R， Wolters P， Folkertsma R， Hutten R， Van Zandvoort P， Vinke H， Kanyuka K， Bendahmane A， Jacobsen E， Janssen R， Bakker J. Mapping of the cyst nematode resistance locus Gpa2 in potato using a strategy based on comigrating AFLP markers. Theoretical and Applied Genetics， 1997， 95（5）： 874-880 [百度学术] 

28

孙茂林， 李云海， 李先平. 云南马铃薯栽培历史、耕作制度和民族特色的地方品种资源. 中国农史， 2004（4）： 14-18 [百度学术] 

Sun M L， Li Y H， Li X P. The history， planting systems and native variety resoures of potato in Yunnan. History of Chinese Agriculture， 2004（4）： 14-18 [百度学术] 

29

Brodie B B， Plaisted R L， De Scurrah M M. The incorporation of resistance to Globodera Pallida into Solanum Tuberosum germplasm adapted to North America. American Potato Journal， 1991，68： 1-12 [百度学术] 

30

Ortiz R， Franco J， Iwanaga M. Transfer of resistance to potato cyst nematode （Globodera Pallida） into cultivated potato Solanum Tuberosum through first division restitution 2n pollen. Euphytica ， 1997，96： 339-344 [百度学术] 

31

Vinay B， Rajappa U， Reena S， Kaushik S， Joseph T， Singh B， Gebhardt C. Potato cyst nematode （PCN） resistance： Genes， genotypes and markers-an update. SABRAO Journal of Breeding and Genetics， 2012， 44（2）： 202-228 [百度学术] 

32

彭焕， 刘慧， 江如， 葛建军， 赵守歧， 冯晓东， 黄文坤，彭德良. 警惕检疫性有害生物马铃薯孢囊线虫（Globodera rostochiensis和G.pallida）入侵我国. 植物保护， 2020， 46（6）： 1-9 [百度学术] 

Peng H， Liu H， Jiang R， Ge J J， Zhao S Q， Feng X D， Huang W K， Peng D L. Potential invasion of the potato cyst nematode Globodera rostochiensis and G. pallida into China. Plant Protection， 2020， 46（6）：1-9 [百度学术] 

copyright © 2018-2020

您是第位访问者
ICP:京ICP备09069690号-23
京ICP备09069690号-23
植物遗传资源学报 ® 2025 版权所有
技术支持：北京勤云科技发展有限公司
请使用 Firefox、Chrome、IE10、IE11、360极速模式、搜狗极速模式、QQ极速模式等浏览器，其他浏览器不建议使用!