绿豆黄花叶病研究进展

吴然然 陈景斌 崔晓艳 闫强 薛晨晨 袁星星 陈华涛 张红梅 刘晓庆 缪亚梅 陈新

摘要：绿豆黄花叶病是最具威胁的病毒性病害之一，发病严重时可导致绿豆绝收，在南亚及东南亚地区发病最为严重，造成巨大的经济损失。本文主要介绍了绿豆黄花叶病症状、致病病毒及其传播媒介，总结了目前针对绿豆黄花叶病抗性基因開发的分子标记及相关QTLs研究进展，以期对我国防控绿豆抗黄花叶病、筛选及培育绿豆抗性品系相关分子育种工作和生产实践提供一定的指导意义。

关键词：绿豆;黄花叶病;分子标记;QTLs;研究进展

中图分类号： S435.22 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）20-0033-03

黄花叶病 （yellow mosaic disease，YMD）是普遍存在于作物中的一种病毒性病害，20世纪40年代末，典型的YMD首次在印度西部的利马豆（Phaseolus lunatus L.）上被发现。随后20世纪50年代在印度北部的绿豆上也发现了YMD。随后，YMD在印度各地流行并传播到周边国家，如斯里兰卡、巴基斯坦和孟加拉国等。这种病害发生严重时可导致绿豆绝收，是南亚和东南亚最主要的绿豆生产制约因素之一，造成了巨大的经济损失[1-2]。本文主要介绍了绿豆黄花叶病症状、致病病毒、传播媒介、抗性基因分子标记及相关QTLs研究进展，以期对绿豆抗YMD品种的分子育种、病毒防控和生产实践等提供指导。

1 绿豆黄花叶病症状

YMD可以在绿豆生长的各个阶段发病。病毒侵染后的病害症状主要依赖于宿主种的易感性，严重程度并不完全一致，有的只是少数叶片上出现少量黄色斑点，有的则是整株植物中所有叶片都发黄萎蔫随后坏死[2]。一般而言，染病初期，绿豆嫩叶上会出现轻微的黄色斑点或斑块，随着病情的发展，叶子呈现不规则的绿色和黄色斑块，新的叶子可能出现完全黄色。叶子的大小一般不会受到太大影响，但有时绿色的区域会稍微凸起，叶子会有轻微的皱缩和缩小。染病植株通常晚熟，花和豆荚很少，长成的豆荚较小且向上卷曲、斑驳，含有较少量和较小颗的种子[3-4]。在高易感株系中，症状包括：节间缩短、严重的植物发育迟滞没有产量或无花、产生小的畸形果荚、形成未成熟和枯萎的种子等[2]。

2 绿豆黄花叶病致病病毒

引起绿豆YMD的病毒主要有绿豆黄花叶病毒（mungbean yellow mosaic virus，MYMV）、印度绿豆黄花叶病毒（mungbean yellow mosaic India virus，MYMIV）等，属于双生病毒家族（Geminiviridae）中的菜豆金黄花叶病毒属（Begomovirus）[5]。双生病毒家族由小的环状单链DNA病毒组成，大多数的基因组由2个部分组成，其中DNA-A组分编码病毒在单个细胞中复制所需的所有蛋白质功能，而DNA-B组分则提供系统传播所需的运动功能[6]。双生病毒家族是植物病毒中的第二大家族，目前已发现九个属，分别为菜豆金黄花叶病毒属（Begomovirus）、伊朗甜菜曲顶病毒属（Becurtovirus）、弯叶画眉草条纹病毒属（Eragrovirus）、芜菁曲顶病毒属（Turncurtovirus）、玉米线条病毒属（Mastrevirus）、甜菜曲顶病毒属（Curtovirus）、番茄伪曲顶病毒属（Topocuvirus）、葡萄红斑病毒属（Grablovirus）和大戟小刺潜伏病毒属（Capulavirus）[7-8]。在过去几十年中，这些病毒已成为毁灭性病原体，特别是在热带和亚热带地区，威胁着农作物的生产，造成巨大的经济损失。其中，菜豆金黄花叶病毒属是双生病毒家族中最大的属，在木薯、棉花、谷类、豆类和蔬菜等多种作物中都能侵染致病，也是危害最为严重的病毒属[1，7]。MYMV导致的绿豆YMD主要分布在印度的西部和南部、泰国和印度尼西亚。MYMIV引发的绿豆YMD主要在印度的中部、东部和北部、巴基斯坦、孟加拉国、尼泊尔和越南[4-5]。此外，据报道MYMV和MYMIV除了可以引起绿豆发病外，也可以侵染长豇豆[Vigna unguiculata （L.） Walp]、大豆[Glycine max （L.） Merr.]、番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）、黄瓜（Cucumis sativus）等引起YMD[9-12]。受农耕方式、交通系统、昆虫媒介迁移等因素的影响，这些病毒正渐渐向邻近国家甚至世界范围扩散。

3 绿豆黄花叶病毒的传播媒介

粉虱是一种具有传播多种病毒能力的重要昆虫类群。其中，烟粉虱（Bemisia tabaci，半翅目、粉虱科）是最主要的媒介类群。目前已知菜豆金黄花叶病毒属中的320多种病毒 （包括MYMV和MYMIV）都是由烟粉虱传播的。该媒介物种是一种由多个遗传群体组成的复杂物种，在区域性菌株和个体间具有不同的内共生体[8，13]。虽然MYMV/MYMIV在绿豆生长的各个阶段均可以侵染，但由于烟粉虱种群随不同地点、不同季节而波动性变化，导致绿豆YMD的发病并不均匀。一般情况下，在利于烟粉虱增殖的春季和雨季，会有较高的发病率[4]。目前防治绿豆YMD的主要方法还是化学防控，即喷洒杀虫剂以控制烟粉虱的数量，但这种方法在烟粉虱严重侵袭时效果并不显著，而且对环境也造成一定程度的污染[2，5]。因此最有效、经济且环保的控制YMD的途径是培育绿豆MYMV/MYMIV抗性品系，这也是目前绿豆育种工作者的主要目标之一。

4 MYMV/MYMIV抗性基因分子标记研究

抗/耐受MYMV/MYMIV基因的遗传信息对培育绿豆抗性品系具有重要意义。经典遗传学研究表明，绿豆中YMD抗性性状由带有修饰的单一主要隐性基因控制或者2个隐性基因控制，再或者具有互补效应的隐性基因控制[5，14]。这似乎暗示利用传统的育种方法并不难获得抗性株系。然而，由于田间烟粉虱种群分布的不均匀和波动会降低绿豆抗性评价的准确性，导致抗性基因型选择的误差，费时费力，且效果不显著[2]。分子标记辅助选择（marker-assisted selection，MAS）是作物遗传改良的有效工具，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点[15]。

近几十年，绿豆研究中一些常用分子标记被开发。如早期的RFLP标记[16]、RAPD标记[17-18]以及少量的SSR标记[19]，这些标记多用于鉴定遗传的多变性和相似性以提高作物产量。随着测序技术的进一步發展，尤其是绿豆全基因组序列的公布[20]，越来越多的SSR和SNP标记被开发[21]。SSR和SNP标记的开发极大推动了绿豆高密度遗传图谱构建，为后续QTLs定位以及基因精细定位奠定了基础[17，20]。

虽然YMD病害发现得较早，但目前与该病害有关的分子标记报道较少。2006年，Selvi等利用分离群体分组分析法在抗MYMV绿豆株系ML267和易感株系CO4的杂交F3代群体中开发了RAPD标记，发现OPS7900标记与MYMV抗性相关[22]。随后，印度研究学者利用易感株系 VBN （Gg）2 和抗性株系KMG 189的杂交F2代群体，也开发了RAPD标记，发现OPBB 05 260标记与MYMV抗性紧密相关[23]。2011年，Maiti 等报道了绿豆抗MYMIV的分子标记——抗病基因类似物标记 （resistant gene analogues，RGAs），利用易感株系cv. T9和3个抗病株系VM1、VM4和VM6杂交的F2和F3代，最终鉴定了2个MYMIV抗性标记位点YR4和CYR1，其中CYR1与MYMIV抗性株系完全连锁，并与黑绿豆的MYMIV抗性株系的F2、F3代共分离[24]。随后，研究人员又在RAPD基础上开发了绿豆抗MYMV的序列特征扩增区标记 （sequence characterized amplified region，SCAR），利用了抗性株系TM-99-37和易感株系Mulmarada杂交后代构建的重组近交系，鉴定的抗性标记为OPB-07600[25]。但目前尚无这些标记在育种中的成功应用报道。

5 MYMV/MYMIV抗性相关QTLs研究

绿豆中MYMIV抗性相关的QTLs在近几年刚有报道。2013年，Chen等首次报道了印度地区绿豆MYMIV相关QTLs，该团队利用抗MYMIV株系NM92和抗豆象株系TC1966杂交F12代构建的RILs （200个），运用RAPD、AFLP和SSR等标记在3个不同的连锁群上鉴定了4个主要的MYMIV抗性QTL[26]。同一年Kitsanachandee 等利用抗性株系NM10-12-1和易感株系KPS2的杂交F8代构建的RILs （122个），分别在印度和巴基斯坦地区进行了抗性评估，初步定位了MYMIV相关QTLs，印度地区鉴定到3个——qYMIV1、qYMIV2、qYMIV3，巴基斯坦地区鉴定到2个——qYMIV4和qYMIV5。其中qYMIV1和qYMIV4都位于第二个连锁群且相同标记之间，是同一个QTL[2]。随后Alam等在孟加拉国地区检测了MYMIV相关QTLs，利用抗MYMIV株系BM6和易感株系BM1的杂交F2和BC1 F1群体，最终确定了2个主要QTL——qMYMIV2和qMYMIV7[5]。分析发现，Alam报道的qMYMIV2与Chen报道的MYMIVr9_25，以及Kitsanachandee 等鉴定到的qYMIV1都位于相同的分子标记之间。由此可见，qYMIV1在不同的季节、地点、环境和遗传背景下都较为稳定，是一个普遍抗性的QTL，适于进一步精细定位并应用于分子标记辅助育种中。

6 结语

虽然我国目前尚未发现大面积的绿豆YMD病害，但我国与绿豆YMD高发区印度接壤，并不能排除病毒入侵的可能性。一方面，我们需要对致病病毒MYMV/MYMIV等加强检疫，另一方面，绿豆育种工作者也要注重开展相关基础研究，鉴定或者培育抗性资源，防患于未然。绿豆抗MYMV/MYMIV的分子标记和QTLs的研究为后续分子育种奠定了重要的理论基础。绿豆基因组全序列信息的公开也为绿豆基因水平研究提供了很多便利[20]。这将推动MYMV/MYMIV抗性基因的确定，继而为分子育种工作的顺利开展提供依据。绿豆MYMV/MYMIV抗性品系是应对YMD最有效的途径。

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