:::主要內容區

番茄斑點萎凋病毒病抗性基因(Sw5)遺傳型之分子鑑定

種苗改良繁殖場 莊淑貞.孫永偉.鍾文全

一 . 前言

  1915 年 Brittlebank 首次在澳洲發現番茄斑點萎凋病( Spotted wilt of tomato ),並於 1930 年證明番茄斑點萎凋病是由病毒( virus )所引起,稱之為番茄斑點萎凋病毒( Tomato spotted wilt virus, TSWV ),經證明該病可經由薊馬類昆蟲( Thrips )傳播。 1990 年代前後,由於西方花薊馬( Frankliniella occidentalis )擴散並蔓延至北半球,使得番茄斑點萎凋病於北美洲及歐洲復甦,並由於寄主範圍廣大,致使許多蔬菜及溫室作物遭受嚴重損失。 接著在許多其他地區也陸續發生,進而成為世界性的病毒。於熱帶、亞熱帶及溫帶地區的許多作物種類,包括如葫蘆科作物、茄科作物、豆科作物及花卉作物等均曾遭受侵害,且造成非常嚴重的損害,甚而影響作物經濟上的收益,已成為作物生產的重要限制因子之一。

  番茄為世界性的重要經濟作物之一,在臺灣栽培面積維持在 5,000 公頃左右。番茄斑點萎凋病毒主要透過薊馬取食病株的途徑傳染,不同作物間亦會造成交叉感染。 1991 年臺灣臺南地區的番茄,就曾受西瓜的 TSWV 感染而造成嚴重損失。選育抗病品種一直是番茄育種的重要目標,傳統以接種的方式所進行的抗病性檢定,除了要有一定的隔離設施避免病原外傳污染外,常需要較長的時間及較多的人力物力,而且會因為環境條件、接種技術等的影響,導致鑑定結果不穩定。因此育種者致力於不同且安全的技術開發。目前分子標誌技術為抗病基因早期篩選有利的方法之一,臺灣目前雖為番茄 斑點萎凋病毒病的非疫區,但對屬於 世界性的病毒,如果能開發 抗性基因遺傳型 的分子標誌,運用於輔助抗病性育種的選拔工作上,將來不但能有利於國內番茄產業的穩定成長,也可提高抗病性番茄種子外銷的競爭力。

二 . 番茄斑點萎凋病毒 寄主範圍及病徵

  受番茄斑點萎凋病毒感染的植物,會引發寄主植物表現斑點( spot )、黃化( chlorosis )、斑駁( mottling )、矮化( stunting )、萎凋( wilting )、壞疽( necrosis )等病徵。番茄斑點萎凋病 毒之寄主植物範圍相當廣泛,包括單子葉及雙子葉 82 科 800 種以上的植物,主要以菊花、大理花、茄子、劍蘭、花生、萵苣、甜椒、鳳梨、菸草、馬鈴薯及瓜類等為重要的寄主植物。 番茄斑點萎凋病 毒 的危害症狀,即使是在同一寄主植物上,也會因品種、年齡、營養狀況和環境條件的不同有很大差異。番茄葉子上的症狀呈青銅色、捲曲、出現壞死條紋和斑點,葉柄、莖和莖尖也產生黑褐色條紋;與健康植株相比,被害植株明顯矮小;紅色或黃色的番茄果實成熟時表皮出現暗紅色和黃色塊斑;植株病徵壞死嚴重時,能夠導致死亡;偶而症狀僅在果實上出現。

三 . 番茄斑點萎凋病毒防治對策

  由於植物病毒無法以藥劑進行防治,因此其防治工作難度較高,加上薊馬蟲體小,繁殖速度又快,防治工作更形困難,藉由下列措施或可達到減低發病的目的。

1. 田間衛生及環境管理

  田間栽培上,須注意鄰近地區前期作所殘留之病株源及薊馬蟲源的清除,否則會助長種植後病毒及其他病毒的提早感染。另外田區周遭環境也可能會影響病害的發生,如田區的通風性,通風不良,常造成悶熱則可能助長薊馬的繁衍,進而促成病毒的傳播。而在人為管理上如摘心、整枝時造成的機械傷口等及害蟲的取食危害是最主要的傳播媒介。

2. 藥劑防治

  主要為利用殺蟲劑來防治薊馬以間接阻斷傳播源等,目前番茄上使用的防治藥劑有芬普尼及益達胺兩種,可能有助於減少病毒的感染機會。但也有報告指出,利用殺蟲劑防治薊馬,對番茄上 TSWV 的蔓延效果有限。

3. 栽種抗病品種

  對病毒性的病害而言,栽種抗病品種是最經濟有效的防治策略,國外首度育成抗番茄斑點萎凋病毒之番茄品種為 cv.‘Stevens’ ,目前 ‘Tribeca’ 雜交種也對番茄斑點萎凋病毒具有抗性,國內則有待育種者篩選或育成。

四 . 番茄斑點萎凋病毒病抗病育種策略

  抗病品種選育為番茄育種的重要目標之一,目前栽培種番茄抗斑點萎凋病毒病性狀主要由野生種秘魯番茄利用傳統雜交育種、雜交胚培養技術及回交育種所導入,也有利用抗性基因轉殖技術導入,但基因轉殖材料實際應用面尚未成熟。

  抗病品種育種選拔過程中,為了避免傳統接種法可能帶來的病原外傳污染、耗時費力及因環境或接種技術等而導致鑑定結果不穩定,育種家致力於不同且安全的鑑定技術開發。分子標誌技術為抗病基因型早期篩選有利的方法之一,因此開發抗性遺傳型的分子標誌輔助抗病育種選拔篩選工作,不但有利於國內番茄產業的穩定成長也可提高具抗病高性番茄種子外銷的競爭力。

  番茄斑點萎凋病抗性基因包括單基因顯性控制、隱性控制等,但隨著病毒病原的演化,陸續喪失其控制抗病能力。植病專家的努力及基因分子層次的解讀,番茄抗斑點萎凋病毒病抗性基因 Sw 5 為目前主要研究對象, Sw 5 抗性基因控制下接種 TSWV 的反應,呈現無病斑或限制性過敏反應,不影響番茄植株後續的生長及經濟性。 Sw 5 序列主要存在番茄第 9 條染色體上, Sw 5 的抗性基因有 Sw 5a ,b 及 Sw 5c ,d,e 兩群。國外專家曾比較兩群基因對番茄斑點萎凋病毒抗性的表現,結果顯示其中 Sw 5a ,b 較 Sw 5c ,d,e 有較佳的抗病性表現。

五 . 番茄斑點萎凋病毒病抗性基因( Sw5 )遺傳型早期篩選分子標誌技術

  有關番茄的抗斑點萎凋病毒病之抗性分子標誌多為國外資料,已建立 DNA-PCR 標誌,包括 CAPS 、條帶專一性 PCR 引子等;也有利用 SCAR 標誌作為專一性的標誌者,不僅比 RFLP 、 AFLP 等標誌快速、簡便且不使用放射性同位素外,比 RAPD 更具穩定性及專一性,國內相關資料相對缺乏。

  本會種苗改良繁殖場所開發的番茄抗斑點萎凋病毒病基因( Sw5 )遺傳型早期篩選分子標誌技術,為利用基因序列位置中鹽基差異的位置,所建立的分子標誌共有兩組,不但異於國外所建立的標誌而且只須進行一次聚合酶連鎖反應即可作基因遺傳型的判讀。其中一組抗病性分子標誌代號為 Sw 5-1313 ,感病性的分子標誌代號為 sw 5-676 (圖 1 );另一組則為抗病性分子標誌代號為 Sw 5-574 ,感病性分子標誌代號為 sw 5-474 (圖 2 )。這兩組分子標誌各自經過一次聚合酶連鎖反應後的電泳分析均即可判斷其抗性基因的遺傳型為同質抗病性或異質抗病性或感病性。

六 . 結語

  本會種苗改良繁殖場所建立的番茄斑點萎凋病毒病抗性基因( Sw5 )遺傳型早期篩選分子標誌技術,除了可作抗病育種材料後裔抗病基因遺傳型篩選,並可判斷所帶抗性為同質抗病性、異質抗病性或感病性的鑑別代號,每個受檢材料只須進行一次聚合酶連鎖反應即可完成檢定,相對節省檢定成本。均優於國外目前所建立的技術,應可推出供育種者進行番茄抗斑點萎凋病毒病育種時,輔助抗病性材料篩選,以落實產業應用及提升產業競爭力。

圖 1 種苗改良繁殖場所開發的番茄抗斑點萎凋病毒病遺傳型(Sw 5 )早期篩選分子標誌技術之一。(Sw5 -1313 及sw5 -676 )

圖 1 種苗改良繁殖場所開發的番茄抗斑點萎凋病毒病遺傳型( Sw 5 )早期篩選分子標誌技術之一。( Sw5 -1313 及 sw5 -676 )

圖 2 種苗改良繁殖場所開發的番茄抗斑點萎凋病毒病遺傳型(Sw 5 )早期篩選分子標誌技術之二。(Sw5 -574, sw5-474 )  

圖 2 種苗改良繁殖場所開發的番茄抗斑點萎凋病毒病遺傳型( Sw 5 )早期篩選分子標誌技術之二。( Sw5 -574, sw5-474 )

本網站刊載之「農政與農情」其所有內容,包含文字、圖像等皆可轉載使用,惟須註明出處。
  • 回上一頁
  • 101-07-18:9,656