西瓜品种‘黑皮’对瓜蚜的抗性遗传分析

陈青 梁 晓 伍春玲 刘迎 徐雪莲

摘  要：采用單株蚜量比值法室内鉴定与RAPD、SCAR标记相结合的方法，系统开展了西瓜品种‘黑皮对瓜蚜的抗性遗传分析。结果表明，以‘黑皮和‘花绿为亲本的杂交F₁代对瓜蚜表现为抗性，自交F₂代植株表型出现抗感性分离，抗蚜与感蚜植株分离比经χ²测验符合3∶1分离规律，并用筛选获得的RAPD标记WO4₆₀₀和SCAR标记WO4-S₅₃₀验证了4个抗蚜品种、4个感蚜品种和10个F₂抗蚜单株、10个F₂感蚜植株。结果以‘黑皮为亲本的西瓜抗蚜性由单显性核基因控制且能稳定遗传，‘黑皮‘绿美人‘黑美人和‘惠兰品种对瓜蚜具有良好抗性，‘花绿‘凤光‘蕙宝和‘甜美人品种则易感蚜虫。

关键词：西瓜品种;瓜蚜;抗蚜性;遗传分析中图分类号：S436.5      文献标识码：A

Genetic Analysis of Resistance of Watermelon Cultivars ‘Heipi to Aphis gossypii

CHEN Qing^{1，2，3，4}， LIANG Xiao^{1，2，3，4}， WU Chunling^{1，2，3，4}， LIU Ying^{1，2，3，4}， XU Xuelian^{1，2，3，4}

1. Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China; 2. Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China; 3. Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests， Haikou， Hainan 571101， China; 4. Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： To get stable resistant watermelon cultivars， the genetic analysis of the resistance of watermelon cultivar ‘Heipi toAphis gossypii was proceeded by the ratio of aphid number at seedling in a greenhouse added with RAPD and SCAR. The reciprocal-hybrid F₁of ‘Heipi and ‘Hualv was resistant while the resistant and susceptible plants in F₂hybrid fitted the separation ratio of 3：1 byχ²test. Four resistant cultivars， four susceptible cultivars， ten resistant F₂ single plants and ten susceptible F₂ single plants were verified with screened RAPD WO4₆₀₀ and SCAR WO4-S₅₃₀. The results indicated that the resistance of the parent ‘Heipi toA. gossypiiwas controlled by a dominant single gene which was stably inherited， ‘Heipi， ‘Lvmeiren， ‘Heimeiren and ‘Huilan were aphid-resistant cultivars， ‘Hualv， ‘Fengguang， ‘Huibao and ‘Tianmeiren were aphid-susceptible cultivars.

Keywords： watermelon cultivars;Aphis gossypii; aphid-resistance; genetic analysis

2  结果与分析

2.1抗蚜性遗传分析

由表1可知，西瓜品种‘黑皮和‘花绿正反杂交后代F₁表型均未出现抗、感性分离，平均单株蚜量比值分别为0.22和0.24，表现为高抗（HR）。F₁自交所得F₂代植株表型出现抗感性分离，抗蚜与感蚜植株分离比经χ²测验符合3∶1分离规律（表1）。上述结果说明，西瓜抗蚜性由单显性核基因控制，且能稳定遗传。

2.2 抗蚜性遗传的RAPD标记验证

以抗性稳定的抗蚜西瓜品种‘黑皮和感蚜西瓜品种‘花绿为亲本正反杂交后代F₂抗、感混合DNA池为模板，从北京三博远志生物0

技术有限责任公司的89对随机引物中筛选出有多态性差异的引物5对（图1）。然后以F₂代抗、感混合DNA池、两亲本、F₁代以及F₂代抗、感各1个单株DNA为模板，对这5对引物进一步筛选，最终筛选出1个重复性好、扩增条带清晰可辨、片段大小约为600 bp的1条差异带，在上述抗虫DNA池中存在而在感虫DNA池中不存在，将其命名为WO4₆₀₀（图2）。

1～2：引物WO4;3～4：引物WO9;5～6：引物WO18;7～8：引物WO27;9～10：引物WO39;M：DNA marker。

1-2： Primer WO4; 3-4： Primer WO9; 5-6： PrimerWO18; 7-8： Primer WO27; 9-10： Primer WO39; M： DNA marker.

用引物WO4对用以构建抗、感混合DNA池的20个F₂单株和包括杂交组合亲本在内的供试抗、感品种进行PCR扩增，结果表明，10个F₂抗蚜单株和4个抗蚜品种DNA均能扩增出WO4₆₀₀条带，而10个F₂感蚜单株和4个感蚜品种DNA均未能扩增出WO4₆₀₀条带（图3，图4），重复3次，结果一致，由此可确定WO4₆₀₀是与西瓜抗蚜性基因连锁的RAPD标记。

1：F₂代感蚜混合DNA池;2：感蚜亲本‘花绿;3：F₂代感蚜单株;4：F₂代抗蚜混合DNA池;5：抗蚜亲本‘黑皮;6：F₁代;7：F₂代抗蚜单株;M：DNA marker。

1： F₂ susceptible DNA; 2： Susceptible parent ‘Hualv; 3： F₂single susceptible plant; 4： F₂resistant DNA; 5： Resistant parent ‘Heipi; 6： F₁; 7： F₂single resistant plant; M： DNA marker.

图2引物WO4对抗和感亲本、F₁、F₂抗及感混合DNA池、F₂抗及感单株的PCR扩增

Fig. 2  Primer WO4 to amplify by PCR in resistant parent DNA， susceptible parent DNA， F₁DNA， mixed DNA of F₂resistant DNA and susceptible DNA， F₂single resistant plant DNA， F₂single susceptible plant DNA

2.3  抗蚜性遗传的SCAR标记验证

以RAPD标记WO4₆₀₀的扩增序列为模板设计1对SCAR引物WO4-S （F： 5?-GCTAACGTC CATAGGACT-3?;R： 5?-TAGTTCCTGGCTCAGACT-3?），進一步对20个F₂代单株和包括杂交组合亲本在内的抗、感品种单株进行PCR扩增，结

1～10：F₂代感蚜单株;11～20：F₂代抗蚜单株;M：DNA marker。

1-10： F₂aphid-susceptible plant; 11-20： F₂aphid-resistant plant;

M： DNA marker.

1～4分别为感蚜品种‘花绿‘凤光‘蕙宝和‘甜美人;5～8分别为抗蚜品种‘黑皮‘绿美人‘黑美人和‘惠兰;M：DNA marker。

1-4： Susceptible cultivars ‘Hualv， ‘Fengguang， ‘Huibao and ‘Tianmeiren; 5-8： Resistant cultivars ‘Heipi， ‘Lvmeiren， ‘Heimeiren and ‘Huilan; M： DNA marker.

Fig. 4  Primer WO4 to amplify by PCR in 8 DNA ofresistant and susceptible cultivars

果表明，10个F₂抗蚜单株和4个抗蚜品种DNA池均能扩增出530 bp大小的单一目标片段，而10个F₂感蚜单株和4个感蚜品种DNA池均未能扩增出530 bp大小的单一目标片段（图5，图6），重复3次，结果一致，由此可确定WO4-S₅₃₀特异性强，是与西瓜抗蚜性基因连锁的SCAR标记。

3  讨论

在生产中使用抗蚜虫品种，可达到减少用药，保护环境，控制病虫害发生，提高辣椒产量和种植效益的目的。然而真正的抗蚜品种未能在生产上大面积推广应用，主要原因是对抗蚜材料的鉴定工作繁重，抗蚜材料短缺或有待于进一步改良^[16]。对辣椒抗蚜虫基因进行分子定位可以对传统的育种工作起到辅助作用，如在抗蚜材料的鉴定中，利用找到的分子标记，结合农艺性状进行选择，可

1～4：感蚜品种;5～8：抗蚜品种;M：DNA marker。

1-4： Susceptible cultivars; 5-8： Resistant cultivars;M： DNA marker.

1～10：F₂代感蚜单株;11～20：F₂代抗蚜单株;M：DNA marker。

1-10： F₂aphid- susceptible plant; 11-20： F₂aphid-resistant plant;

M： DNA marker.

有效节省育种时间，提高效率，为育种工作提供科学依据与技术基础，使短时间内培育出高抗蚜虫新品种成为可能^[6]。本研究发现以‘黑皮和‘花绿为亲本的西瓜抗蚜性由单显性核基因控制，并通过RAPD标记和SCAR标记得到进一步验证。研究结果不仅为西瓜抗蚜性研究提供了稳定的抗、感蚜虫参照品种，而且所筛选出来的与西瓜抗蚜性基因连锁的SCAR标记WO4-S₅₃₀特异性强，为西瓜抗蚜育种材料的精确鉴定提供了技术支撑。

在‘花绿ב黑皮的F₂代分离群体中，感虫植株的数量比预期3∶1分离比率略高，可能是由于感虫品种中存在一个修饰基因，改变了显性基因的抗性^[28]。修饰基因影响显性单基因遗传抗性的现象在水稻^[29]、玉米^[30]、油菜^[31]等作物的抗虫性遗传分析研究中也有所体现。此外，由于F₂代的抗性评级中往往因人为因素和环境因素（如光、温及其他病虫害）的影响，导致植株死亡或抗性程度下降，影响试验结果的准确性，F₃代的材料往往更可靠，所以经常要以F₃代的测定结果来验证F₂分析的可靠性。因此，为了能更充分地分析西瓜抗蚜性的遗传规律，还需进一步开展F₃代抗性评级工作。相关研究还发现，作物的抗蚜性与叶片上的短柔毛形成的排趋性密切相关，例如Bosland等^[32]对彩叶椒品种的抗蚜性机理研究，以及Frantz等^[33]对室内50个辣椒品种的抗蚜性鉴定评价研究。本研究中采用的抗蚜西瓜材料‘黑皮叶片、茎秆上同样密生着一层绒毛，可能就是因为该材料体表密生的绒毛，使蚜虫不喜欢在该材料取食为害，不利于蚜虫寄生，因此表现为抗蚜虫，二者的关联性有待于在后续研究中进一步验证。

参考文献

• 梁亚宽， 胡新平. 建设生态省目标下的海南西瓜产业可持续发展战略[J]. 中国瓜菜， 2007（1）： 49-51.
• 李劲松， 韩晓燕， 柳唐镜， 等. 海南省西瓜甜瓜产业发展现状及展望[J]. 中国瓜菜， 2009， 22（5）： 72-74.
• 梁  晓， 伍春玲， 卢  辉， 等. 海南入境台湾果蔬危险性有害生物普查及其安全性评估[J]. 热带农业科学， 2017， 37（4）： 52-56， 62.
• 马兴华. 蚜虫对大棚西瓜的危害及其防治措施[J]. 中国瓜菜， 2011， 24（2）： 52-53.
• 毛晓红， 刘国霞， 张秀霞， 等. 瓜蚜在西葫芦植株上传播获取西瓜花叶病毒的效率及西瓜花叶病毒病的发生规律[J]. 植物保护学报， 2018， 45（6）： 1274-1280.
• 陈  青， 卢芙萍， 卢  辉，等. 几种生化物质与西瓜抗蚜性的相关性[J]. 植物保护学报， 2016， 43（5）： 858-863.
• 王吉强. 吡虫啉根施对瓜蚜的防治效果及根施后药剂在黄瓜植株体内的传导分布[D]. 保定： 河北农业大学， 2008.
• 马建华， 张  怡， 张  蓉， 等.一种新型根用控释农药片剂防治瓜蚜技术研究[J]. 农药， 2009， 48（10）： 777-778.
• 宫亚军， 魏书军， 康总江， 等. 七种农药对瓜蚜的田间药效试验[J]. 北方园艺， 2012（9）： 138-140.
• 李新江. 九种杀虫剂对瓜蚜防治试验[J]. 吉林农业科学， 2013， 38（2）： 61-63.
• Painter Reginald H. Insect resistance in crop plants[J]. Soil Science， 1951， 72（6）： 481-489.
• 王琛柱， 张青文， 杨奇华， 等. 植物抗虫性的化学基础[J]. 植物保护， 1993（6）： 39-41.
• Bellotti A， Campo B H， Hyman G. Cassava production and pest management： present and potential threats in a changing environment[J]. Tropical Plant Biology， 2012， 5（1）： 39-72.
• Pathak R S， 张建东. 豇豆抗蚜遗传[J]. 北方园艺， 1990（2）： 42-44.
• 周  明. 作物抗虫性原理及应用[M]. 北京： 农业大学出版社， 1992： 89-96.
• 梁  晓， 伍春玲， 陈  青. 辣椒抗蚜品种‘猪大肠的抗蚜性遗传分析[J]. 生物技术通报， 2018， 34（2）： 150-156.
• 贾继增. 分子标记种质资源鉴定和分子标记育种[J]. 中国农业科学， 1996（4）： 2-11.
• 李红双， 李景富， 许向阳. 番茄抗根结线虫病基因的RAPD和SCAR标记[J]. 植物病理学报， 2006（2）： 185-188.
• 闫玉华， 马鸿翔， 雷家军， 等. 红花草莓红花基因RAPD标记转化为SCAR标记[J]. 分子植物育种， 2006（5）： 690-694.
• 王洪振， 王  姝， 邝盼盼， 等. DNA分子标记技术及其在植物育种中的应用[J]. 吉林师范大学学报（自然科学版）， 2016， 37（1）： 108-111.
• 李怡斐， 蒋晓英， 张世才， 等. 加工型辣椒细胞质雄性不育育性基因分子标记及辅助育种[J]. 分子植物育种， 2016， 14（4）： 946-952.
• 方  荣， 陈学军， 周坤华， 等. 辣椒早熟性状遗传研究进展[J]. 中国蔬菜， 2009（22）： 1-5.
• 郭  爽， 黄  贞， 常绍东， 等. 利用分子标记鉴定辣椒抗疫病材料[J]. 中国农学通报， 2012， 28（13）： 163-166.
• 王  刚， 李二峰， 茆振川， 等. 对辣椒抗性基因Me3表现毒性的南方根结线虫群体的SCAR分子标记[J]. 中国农业科学， 2013， 46（5）： 943-949.
• 许小艳， 康厚祥， 刘  峰， 等. 辣椒抗病虫基因分子标记研究综述[J]. 湖南农业科学， 2010（13）： 84-86.
• 徐雪莲， 张银东， 符悦冠， 等. 不同西瓜品种抗蚜性鉴定[J]. 中国蔬菜， 2013（20）： 82-86.
• Michelmore RW， Kesseli I P. Identification of markers linked to disease-resistance genes by bulked segregant analysis： a rapid method to detect markers in specific genomic regions by using segregating populations[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 1991， 88（21）： 9828-9832.
• 邹小花， 张海英， 李  胜， 等. 野生西瓜种质PI296341-FR抗枯萎病菌生理小种2的遺传规律[J]. 园艺学报， 2011， 38（9）： 1699-1706.
• 段远霖， 李维明， 吴为人， 等. 水稻小穗分化调控基因fzp（t）的遗传分析和分子标记定位[J]. 中国科学（C辑： 生命科学）， 2003（1）： 27-32.
• 田耀加， 赵守光， 张  华， 等. 鲜食玉米杂交组合抗南方锈病鉴定及其抗性遗传初析[J]. 南方农业学报， 2014， 45（7）： 1188-1192.
• 陈碧云， 伍晓明， 陆光远， 等. 两种油菜花瓣缺失突变体无花瓣性状的遗传分析[J]. 中国油料作物学报， 2006（3）： 263-267.
• Bosland P W. Capsicums： innovative uses of an ancient crop[M]//Janick J. Progress in New Crops. Arlington： ASHS Press. 1996： 479-487.
• Frantz J D， Gardner J， Hoffmann M P， et al. Greenhouse screening of Capsicum accessions for resistance to green peach aphid （Myzus persicae）[J]. HortScience， 2004， 39（6）： 1332-1335.