蘇賀楠，楊雙娟，魏小春，趙艷艷，王志勇，尹喜恩，張曉偉，原玉香

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 鄭州 450002； 2.鄢陵縣甘羅養(yǎng)生養(yǎng)老有限公司 河南 鄢陵 461200）

十字花科根腫病是由蕓薹根腫菌（Woron.）侵染引起的世界范圍內(nèi)普遍發(fā)生的一種重要土傳病害，在全世界多個國家均有分布。黃齊望等首次報道了十字花科作物根腫病在我國江西發(fā)生，近年來蔓延速度迅猛、發(fā)生程度加重、分布范圍極廣、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，十字花科作物根腫病目前在我國20 多個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）均有不同程度地發(fā)生，尤其在西南部和中部發(fā)病地區(qū)危害最嚴(yán)重。該病專性寄生在十字花科作物的根部，包括白菜、菜心、油菜、甘藍(lán)、花椰菜、青花菜、芥藍(lán)、蘿卜、芥菜和蕪菁等栽培作物，通過侵染根毛導(dǎo)致根部薄壁細(xì)胞增生而形成腫瘤，對大面積十字花科栽培作物生產(chǎn)影響巨大，一旦發(fā)病，蔬菜作物產(chǎn)量急劇下降，經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重下滑。

1 根腫病病害特點(diǎn)、癥狀及分類

1.1 根腫菌的生物學(xué)特征

根腫病病原菌為蕓薹根腫菌，同時具有真菌和原生動物特性，目前普遍認(rèn)為該菌屬于原生動物界、根腫菌門、根腫菌綱、根腫菌目、根腫菌屬。根腫菌在土壤中的主要存活狀態(tài)是形態(tài)和大小不一的休眠孢子。王靖等總結(jié)出油菜根腫菌休眠孢子直徑為1.7～4.3μm，白菜根腫菌休眠孢子直徑為2.2～4.2μm，結(jié)球甘藍(lán)根腫菌休眠孢子直徑為1.6～4.0μm，根腫菌休眠孢子呈近球形。

當(dāng)遇到適宜的環(huán)境條件時，土壤中的休眠孢子萌發(fā)釋放初級游動孢子，初級游動孢子形成變形體，靠近并接觸寄主根毛表皮，產(chǎn)生一種管狀結(jié)構(gòu)侵入細(xì)胞壁，完成根毛侵染階段，此階段的感病植株沒有明顯的表型病征。初級游動孢子在侵染的根毛內(nèi)形成原生質(zhì)團(tuán)，原生質(zhì)團(tuán)經(jīng)過大量的核分裂后形成多個游動的孢子囊，已經(jīng)成熟的游動孢子囊會釋放出次級游動孢子，隨后2 個次級游動孢子融合形成雙核的次級游動孢子，融合后的次級游動孢子侵入植株根部皮層細(xì)胞，完成皮層侵染階段。皮層侵染階段會導(dǎo)致植物根部細(xì)胞異常增生，引發(fā)根部腫大甚至畸形，形成不同形狀的腫瘤。

1.2 根腫菌的發(fā)病癥狀

根腫菌專性寄生在十字花科作物根部，從寄主植株的幼苗期到成株期均可發(fā)病。在發(fā)病初期，受侵染的植株發(fā)病癥狀并不明顯，只在側(cè)根處出現(xiàn)一些小瘤子，腫根表面通常比較光滑，對植物的地上部分生長基本沒有影響。但是伴隨著根腫菌侵染時間的延長，植株主根也出現(xiàn)腫瘤，根部的腫瘤逐漸膨大，腫根表面變得粗糙且發(fā)生龜裂，使其他的雜菌容易入侵根部，造成植株吸收養(yǎng)分受阻，從而導(dǎo)致發(fā)病植株地上部長勢較弱、葉片逐漸萎蔫，且越到侵染后期發(fā)病越嚴(yán)重，最終引起整個植株枯萎死亡。

根腫菌侵染不同的十字花科栽培作物，根部腫瘤的存在部位、大小以及形狀也會產(chǎn)生差異（圖1）。當(dāng)根腫菌侵染的寄主是白菜、油菜、甘藍(lán)和芥菜類蔬菜作物時，主根的腫瘤體積大且數(shù)量少，而在側(cè)根的腫瘤體積小且數(shù)量多，根瘤的形態(tài)特征表現(xiàn)為球形、手指狀或者短棒狀；當(dāng)蘿卜、蕪菁等蔬菜作物受到根腫菌侵染時，主根一般無腫瘤或者腫瘤存在于主根的末端，根上有較大縊縮黑疤，須根上有較多的腫瘤，侵染后期根上黑疤凹陷形成大的黑洞，且中空腐爛。

圖1 大白菜、甘藍(lán)和蘿卜根腫病田間發(fā)病情況統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)[12]

1.3 根腫病生理小種鑒定

Honig于1931 年首先提出根腫菌生理小種存在變異分化，隨著研究的深入，Ayers、Lamrnerink、Williams、Johnston、Toxopeus和Buczack等多位學(xué)者已經(jīng)建立了多種鑒定根腫菌小種分化的系統(tǒng)，目前國內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)的根腫菌生理小種的鑒別系統(tǒng)為Williams 建立的Williams 系統(tǒng)和Buczacki 等建立的European Clubroot Differential（ECD）系統(tǒng)。Williams 系統(tǒng)的鑒別寄主分別由2個蕪菁甘藍(lán)品種和2 個結(jié)球甘藍(lán)品種共4 個十字花科栽培作物品種組成，Williams 通過統(tǒng)計這4 個栽培作物品種對根腫菌不同的抗性反應(yīng)，從而制定了Williams 系統(tǒng)，該體系可以把從16 個不同的國家和地區(qū)收集而來的124 個菌株劃分為9 個不同的根腫菌生理小種。去除Williams 鑒別系統(tǒng)中1個蕪菁甘藍(lán)品種，增加12 個不同的十字花科鑒別寄主品種，利用這些鑒別寄主對不同生理小種的根腫病抗性來鑒定生理小種，命名為歐洲鑒別寄主體系的鑒別系統(tǒng)（ECD）。

根腫菌活體寄生的特殊性導(dǎo)致自然環(huán)境中并不存在單孢生理小種，侵染時都是以混合生理小種的狀態(tài)存在，因此通過鑒別系統(tǒng)鑒別出的小種僅為該菌株的優(yōu)勢生理小種。目前我國大部分地區(qū)的主要優(yōu)勢小種為4 號生理小種，還有一些其他生理小種也被相繼報道。原玉香等通過Williams 鑒別系統(tǒng)明確了河南省新野大白菜根腫菌是4 號生理小種，通過ECD 系統(tǒng)明確其生理小種為ECD16/15/31 和ECD21/31/31，說明經(jīng)Williams 鑒別系統(tǒng)鑒定的該地區(qū)4 號生理小種實(shí)際存在致病性差異；黃蓉等通過Williams 鑒別系統(tǒng)對江西省油菜根腫病發(fā)病區(qū)域進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)致病菌為4 號和9 號生理小種；張晶等利用單孢分離技術(shù)和Williams生理小種鑒定方法對中國湖北利川、內(nèi)蒙古通遼、陜西太白、山東青島、北京、河南南陽、遼寧大連、遼寧沈陽以及云南昆明等9 個大白菜主產(chǎn)區(qū)的根腫菌進(jìn)行分離及鑒定，發(fā)現(xiàn)4 號生理小種為中國大白菜主產(chǎn)區(qū)的根腫菌優(yōu)勢小種，同時還包含除5 號以外的所有生理小種。

2 根腫病抗病基因與分子標(biāo)記的研究進(jìn)展

迄今，伴隨著科技的不斷發(fā)展，根腫病的相關(guān)研究已經(jīng)從遺傳學(xué)的理論水平發(fā)展到分子生物學(xué)水平，越來越多的十字花科栽培作物的抗根腫病基因被定位出來，通過雜交等常規(guī)育種途徑和克隆、轉(zhuǎn)基因等分子生物學(xué)手段導(dǎo)入感病的優(yōu)良品種中，加快了十字花科作物抗根腫病的育種步伐。因此，研究根腫病的抗病機(jī)制和抗病性的遺傳規(guī)律，不僅可以為十字花科栽培作物抗病育種提供相應(yīng)的理論依據(jù)，另外，對于挖掘抗病基因、加快抗病育種的進(jìn)程以及改良育種技術(shù)都具有十分重要的意義。

2.1 白菜抗根腫病基因定位與克隆研究

大白菜（ssp.，AA=20）屬于蕓薹屬蕓薹種，是起源于我國的一種重要蔬菜。其根腫病抗性研究工作進(jìn)行較早，白菜中的根腫病抗性基因來源于不同亞種的歐洲飼用蕪菁（ssp.）。在1998 年，Matsumoto等利用RFLP 標(biāo)記HC352b 和HC181 將根腫病抗性基因定位于A03 連鎖群上，遺傳距離分別為3 cM 和12 cM。2003 年，Suwabe 等利用4號生理小種接種抗性來源于Siloga 蕪菁的抗病大白菜F分離群體，定位到了2 個與根腫病抗性相關(guān)的位點(diǎn)，分別命名為（位于A08）和（位于A01），并篩選出2 個緊密連鎖的SSR 標(biāo)記BRMS-088 和BRMS-096。2004 年，Hirai 等利用Ano-01 生理小種對大白菜抗病分離群體接種，經(jīng)遺傳分析確定一個由1 對主效基因控制的新的抗根腫病基因（位于A03）。2006 年，Suwabe 等利用抗感根腫病大白菜材料G004 和A9709 構(gòu)建的F群體，繪制遺傳連鎖圖譜并進(jìn)行共線性分析，發(fā)現(xiàn)了位于A06 染色體上的。Piao 等對抗性來源于ECD01 蕪菁的大白菜分離群體接種4 號生理小種，發(fā)現(xiàn)具有抗性的位于A03 連鎖群，顯性SCAR 標(biāo)記TCR09 與基因緊密連鎖，遺傳距離為0.78 cM，2 個側(cè)翼標(biāo)記TCR01 和TCR09 與之間的遺傳距離為2.9 cM。Zhang 等認(rèn)為和是兩個緊密相連的抗性位點(diǎn)。Sakamoto等通過接種2 號生理小種和K04 菌株，定位了來源于Debra 蕪菁的抗病基因，分別命名為（位于A03）和（ 位 于 A02）。 Laila 等利 用ddRAD-seq 技術(shù)鑒定到1 個新的抗性位點(diǎn)（位于A08），不同于以往報道的位于A08 染色體上的。Chen 等定位了來源于ECD04 蕪菁的抗根腫病基因.、.和.，這3 個位點(diǎn)分別抗2、10 和7 號生理小種。Kato 等對抗病性來源于Gelria 蕪菁的抗病大白菜材料進(jìn)行定位研究，定位到抗病基因CRb。Pang 等對大白菜抗感根腫病的F分離群體進(jìn)行定位研究，發(fā)現(xiàn)了位于A03 染色體60 kb 區(qū)域內(nèi)的，且在的上游區(qū)域。Chu 等通過構(gòu)建連鎖遺傳圖譜及轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序手段將（）精細(xì)定位在A03 連鎖群上，兩側(cè)分子標(biāo)記MS7-9 和sN8591，遺傳距離分別為0.06 cM 和0.19 cM。Huang 等通過對大白菜抗感根腫病材料進(jìn)行RNA-seq 研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了位于A03 染色體近端區(qū)的。 Huang 等利 用Bulked Segregant RNA Sequencing（BSR-Seq）技 術(shù) 在A03 染 色 體23 339 019～23 465 030 bp 之間定位到1 個新的抗病基因，命名為。Chang 等對大白菜抗感根腫病池進(jìn)行BSR-Seq 和KASP 分析，結(jié)果定位到了1 個新的抗性基因，位于A08 染色體14.8～15.4 Mb 之間，命名為。Yu 等在大白菜根腫病抗性研究中定位了3 個抗性基因（位于A03）、（位于A02）和（位 于A08）。Karim 等利 用BSR-Seq 技術(shù)在大白菜A08 染色體上定位了2 個根腫病抗性位點(diǎn)和Rcr9。Choi 等對大白菜抗根腫病研究發(fā)現(xiàn)1 個位于和位點(diǎn)附近區(qū)域的抗病位點(diǎn)PbBrA08，通過標(biāo)記驗證、基因的結(jié)構(gòu)變異分析等手段確定了該位點(diǎn)是不同于上述抗病基因的新位點(diǎn)。Wei 等對大白菜抗根腫病研究發(fā)現(xiàn)1 個位于A03 染色體80 kb 區(qū)域內(nèi)的，通過RACE 克隆技術(shù)克隆出的全長序列，包含3 個外顯子和2 個內(nèi)含子，與已報道的（3 個外顯子和3 個內(nèi)含子）CDS 序列一致。

目前蕓薹屬A 基因組已定位的抗根腫病基因或位點(diǎn)有20 余個（表1），、、CRb和基因已經(jīng)被克隆，Hatakeyama 等通過構(gòu)建區(qū)間的高密度分子遺傳圖譜和BAC 文庫，以緊密連鎖的分子標(biāo)記為探針對BAC 文庫進(jìn)行篩選，隨后利用PCR 技術(shù)進(jìn)行cDNA 末端快速克隆，最后分別在抗病和感病材料中克隆出全長序列。Ueno 等利用擬南芥及大白菜參考基因組序列信息，通過cDNA 末端快速克隆技術(shù)最終克隆出，另外，利用基因的突變體及多個不同根腫病抗性的白菜材料分析了基因內(nèi)部可能與抗病相關(guān)的結(jié)構(gòu)域。Hatakeyama 等精細(xì)定位了位于A03 染色體140 kb 區(qū)域的，隨后利用新構(gòu)建的群體把區(qū)間縮小至64 kb，結(jié)合擬南芥同源序列及參考基因組信息，克隆出序列信息，與已報道的序列一致，最終確認(rèn)和是同一個基因。付鵬宇精細(xì)定位了位于染色體A03上60 kb 區(qū)域的，在抗根腫病和感病白菜材料中利用PCR 擴(kuò)增出序列全長，另外，把基因轉(zhuǎn)化到擬南芥中，對獲得的陽性植株進(jìn)行抗病性鑒定及根部組織細(xì)胞學(xué)形態(tài)觀察，最終結(jié)果驗證了抗4 號生理小種。伴隨著大白菜全基因組數(shù)據(jù)庫的公布，以及更多A 基因組亞種重測序以及從頭測序工作的進(jìn)行，抗病基因的定位與克隆工作將在白菜類蔬菜作物中加速開展起來，基因的功能研究工作也將得到進(jìn)一步的提升。

表1 白菜類抗根腫病基因位點(diǎn)及標(biāo)記信息

2.2 甘藍(lán)抗根腫病QTL定位研究

結(jié)球甘藍(lán)（L. var.，CC=18）簡稱甘藍(lán)，近年來研究人員對甘藍(lán)品種進(jìn)行廣泛的根腫病抗病性鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)感病的甘藍(lán)品種占大部分，而根腫病抗性資源很少。由于接菌的生理小種及研究的抗源材料的不同，甘藍(lán)抗根腫病遺傳規(guī)律的研究結(jié)果也不同，目前大多數(shù)研究認(rèn)為甘藍(lán)中的根腫病抗性是由幾個主效位點(diǎn)和微效位點(diǎn)控制的數(shù)量性狀，司軍等認(rèn)為甘藍(lán)根腫病抗性受到3 對以上基因控制，為不完全隱性。

迄今，甘藍(lán)中關(guān)于抗根腫病位點(diǎn)精細(xì)定位的報道較少，目前也沒有克隆出抗病基因。Nagaoka等利用不同根腫病抗性的甘藍(lán)DH 系構(gòu)建分離群體進(jìn)行QTL 定位，結(jié)果定位到了5 個QTL 位點(diǎn)，其中1 個主效QTL 位點(diǎn)的LOD 值為13.7，能夠解釋47%的表型變異。Lee 等利用Genotyping By Sequenceing（GBS）技術(shù)，通過構(gòu)建F群體進(jìn)行甘藍(lán)抗根腫病QTL 定位，一共獲得了抗2 號生理小種的1 個主效QTL 位點(diǎn)CRQTL-YC 和抗9 號生理小種的 2 個 主 效 QTL 位 點(diǎn) CRQTL- GN_1 和CRQTL-GN_2，其中抗2 號生理小種的CRQTL-YC位點(diǎn)能夠解釋47.1%的表型變異。孫超等通過比較基因組學(xué)手段，在甘藍(lán)中同源克隆出白菜的和基因，鑒定出1 個可能與抗根腫病相關(guān)的位點(diǎn)。張小麗篩選出1 個抗根腫菌4 號生理小種的甘藍(lán)近緣野生種B2013，通過與感病品種雜交，后代抗病鑒定結(jié)果表明其抗病性狀是多基因控制的數(shù)量性狀，且存在顯性的主效基因，并通過QTL-seq將抗病QTL 定位在甘藍(lán)C09 染色體560 kb 區(qū)域。Peng 等利用SNP 基因芯片在甘藍(lán)中檢測到23 個與抗根腫病相關(guān)的QTL 位點(diǎn)，可解釋6.1%～17.8%的表型變異。Dakouri 等通過BSR-seq 技術(shù)將甘藍(lán)抗根腫病3 號生理小種的主效基因定位到C07 染色體41～44 Mb 區(qū)間內(nèi)，通過比較區(qū)間內(nèi)基因組的注釋結(jié)果，進(jìn)一步將TIR-NBS-LRR 類型基因和確定為候選基因。

2.3 甘藍(lán)型油菜根腫病抗性研究

甘藍(lán)型油菜（L.AACC=38）是通過白菜與甘藍(lán)種間雜交，隨后加倍形成的異源四倍體，種內(nèi)遺傳變異非常少，對根腫病抗性較差，整體上缺乏高抗或抗病品種。傳統(tǒng)遺傳學(xué)研究認(rèn)為，甘藍(lán)型油菜的根腫病抗性是由1～2 個獨(dú)立的顯性基因控制，這些顯性基因在大量抗性材料中都存在。Chiang 等對甘藍(lán)型油菜抗根腫病研究發(fā)現(xiàn)，1 號和3 號生理小種的抗性均受單一顯性基因控制，而5 號生理小種的抗性是通過2 個隱性基因遺傳的。余青青等以人工合成甘藍(lán)型油菜為材料，對根腫病抗性進(jìn)行遺傳規(guī)律研究，發(fā)現(xiàn)該油菜的抗性受到一對顯性基因控制。Rahman 等發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)型油菜抗根腫病基因受1～2 個顯性基因控制。Diederichsen 等利用ECD04 和DH 群體發(fā)現(xiàn)1 個控制甘藍(lán)型油菜根腫病抗性的主效基因和至少2 個隱性基因。Werner 等應(yīng)用7 種不同的根腫病生理小種，定位到位于8 條染色體上的19 個QTL，這些QTL 對于不同的根腫病菌生理小種具有特異性。目前研究人員已經(jīng)在甘藍(lán)型油菜上發(fā)現(xiàn)一些抗病基因或QTL 位點(diǎn)，這些抗病位點(diǎn)大多與白菜和甘藍(lán)存在一定的同源關(guān)系，控制根腫病抗性的少數(shù)幾個起關(guān)鍵性作用的顯性基因很有可能來源于白菜的A 染色體組。

2.4 蘿卜根腫病抗性研究

與白菜、甘藍(lán)和甘藍(lán)型油菜相比，蘿卜（L. RR=18）的根腫病抗病性整體上更強(qiáng)。Diederichsen 等研究發(fā)現(xiàn)大部分蘿卜品種對根腫菌的抗性很有可能是由單個顯性位點(diǎn)控制的。Akaba 等以日本蘿卜為材料，接種根腫病2號生理小種，利用9 種類型的染色單體附加系進(jìn)行研究，結(jié)果表明，根腫病抗性基因存在于蘿卜的1條染色體上，不排除存在微效基因的影響。Kamei等用日本蘿卜和中國蘿卜雜交的95 個F群體進(jìn)行蘿卜根腫病抗病位點(diǎn)的QTL 分析，使用AFLP 和SSR 標(biāo)記構(gòu)建連鎖圖譜，結(jié)果表明該蘿卜的抗性由或與其緊密連鎖的基因控制，該基因與擬南芥第3 條染色體頂端區(qū)域的基因同源。Gan 等利用抗病蘿卜品種BJJ 和感病品種XNQ 雜交獲得的F群體，通過RAD-seq 技術(shù)定位到了分別位于8 號和9 號染色體上的5 個與根腫病抗病相關(guān)的QTL 位點(diǎn)，分別命名為、、、和。

3 十字花科栽培作物抗根腫病機(jī)制研究進(jìn)展

3.1 抗病R基因在植物抗病中的作用

當(dāng)病原體入侵時，植物自身會產(chǎn)生有效的機(jī)制來識別和應(yīng)對，植物抵抗病原體的模式有2 種：由起初的病原體相關(guān)分子模式（PAMP）觸發(fā)的免疫（PAMP-triggered immunity，PTI）和隨后的效應(yīng)因子觸發(fā)的免疫（effector-triggered immunity，ETI）。植物抗病基因（disease resistance gene，）編碼的R蛋白可以識別相應(yīng)的PAMP 和效應(yīng)因子，基因通常含有核酸結(jié)合位點(diǎn)（nucleotide binding site，NBS）、亮氨酸重復(fù)（leucine rich repeat，LRR）結(jié)構(gòu)，可以直接或間接地與病原菌的效應(yīng)因子結(jié)合，從而激發(fā)ETI 免疫反應(yīng)，這些基因使植物能夠識別外源病原體從而激活誘導(dǎo)防御。

迄今，根據(jù)基因和蛋白的序列和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將基因分為分為5 大類型：NBS-LRR（nucleotide binding site plus leucine richrepeat ）、LRR-TM（leucine-rich repeat plus transmembrane receptor）、STK（serine-threonine kinase）、RLK（recepetor-Iike kinase）和SA-CC（signal anchorplus coiled-coil），其中NBS-LRR 類型基因在植物抗病基因中占據(jù)著重要的地位，根據(jù)N 端結(jié)構(gòu)特征，可以將其分為2 個亞家族（TIR-NBS-LRR 和non-TIR-NBS-LRR）。目前，已經(jīng)在白菜上克隆出來的4 個根腫病抗性基因、、和都具有核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（nucleotide binding site，NBS）、亮 氨 酸 富 集（leucine-rich repeat，LRR）和TIR（drosophila toll or animal interleukin-1 receptors）結(jié)構(gòu)域。在白菜中基因是特異的、單一的、顯性的，而甘藍(lán)中存在的基因則具有更連續(xù)的抗性，包括主基因和次級基因的各種組合。

3.2 植物激素在根腫病反應(yīng)中的作用研究

植物激素在與病原菌互作過程中起著重要的作用，其中水楊酸（salicylic acid，SA）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）和乙烯（ethylene，ET）是植物抵御外界脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要調(diào)控因子，能幫助植物抵御病原菌的侵染；而生長素（indole-3-acetic acid，IAA）、細(xì)胞分裂素（cytokinin，CTK）和脫落酸（abscisic acid，ABA）等可能在某些病原菌侵染寄主時起到促進(jìn)作用。

在擬南芥中至少存在2 種應(yīng)答病原菌侵染的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：一種是抵抗活體營養(yǎng)型病原菌侵染的水楊酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，另外一種是茉莉酸和乙烯依賴的途徑，主要是抵抗腐生型病原菌的侵染。水楊酸和茉莉酸/乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在十字花科作物抵抗根腫菌侵染的過程中起著重要的作用，并且外源噴施SA 和JA 可以適當(dāng)減輕植株根腫病發(fā)病癥狀。Lovelock 等對花椰菜根腫病研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，在受侵染的根部噴施SA 可以促進(jìn)一些病程相關(guān)基因-及-等上調(diào)表達(dá)，減少植株根部腫瘤的形成，同時噴施SA 和JA 時，能顯著降低感病植株的發(fā)病癥狀。Ning 等在研究根腫病侵染結(jié)球甘藍(lán)的過程中發(fā)現(xiàn)，在抗感材料都受到根腫菌侵染后，與SA 和JA 信號途徑相關(guān)的基因在抗病材料中上調(diào)表達(dá)，而在感病寄主中下調(diào)表達(dá)。Galindo 等對不同根腫病抗性甘藍(lán)型油菜在根腫病侵染后的7、14、21 d 進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在抗病材料中與免疫功能相關(guān)的許多基因都與SA介導(dǎo)的反應(yīng)有關(guān)。Ji 等對根腫菌侵染后的大白菜進(jìn)行差異表達(dá)基因的研究發(fā)現(xiàn)，在16 個候選基因中有2 個是與SA 信號通路相關(guān)，同時還發(fā)現(xiàn)在SA處理后抗病寄主中SA 水平上升以及這2 個SA 信號通路相關(guān)的候選基因表達(dá)上調(diào)，說明SA 信號路徑參與了白菜與根腫菌的互作過程。

多數(shù)研究認(rèn)為植物激素包括IAA 和CTK 促進(jìn)根腫病菌侵染寄主，在侵染過程中，IAA 和CTK 信號途徑均表現(xiàn)活躍，引起受侵染的植株根部IAA 和CTK 含量顯著上升，IAA 水平的上升可導(dǎo)致植株的細(xì)胞壁松弛、細(xì)胞伸長，最終可造成植株根部形成腫瘤。Xu 等對接種根腫菌后的甘藍(lán)型油菜研究發(fā)現(xiàn)，接菌后3 d 和7 d 植株根部游離的IAA 水平提高，同時與IAA 合成相關(guān)的一些基因在根腫菌侵染早期被誘導(dǎo)表達(dá)，另外，向接種后的植株噴施外源IAA 可顯著提高根毛的侵染率，而阻礙IAA傳導(dǎo)途徑可以有效減輕植株發(fā)病癥狀。

3.3 其他抗性機(jī)制在根腫病反應(yīng)中的研究

近年來，伴隨著一些高通量測序技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為研究十字花科作物根腫菌侵染過程中涉及防御反應(yīng)相關(guān)的代謝和信號網(wǎng)絡(luò)應(yīng)答機(jī)制提供了有效措施。譚翀通過對大白菜根部接種前后差異基因的表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，根腫菌侵染后的根部與胼胝質(zhì)合成相關(guān)的基因均下調(diào)表達(dá)，與胼胝質(zhì)降解相關(guān)的基因上調(diào)表達(dá)，說明胼胝質(zhì)可能參與大白菜響應(yīng)根腫菌的侵染過程。最近，Chen 等對大白菜近等基因系進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)PAMPs、鈣離子泵入、激素信號、PR、轉(zhuǎn)錄因子及細(xì)胞壁重塑等相關(guān)基因在不同抗感材料之間呈現(xiàn)差異表達(dá)，說明這些基因在根腫菌侵染初級階段的寄主-病原菌互作過程中起作用。Yuan 等對根腫菌侵染不同時期的大白菜進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與防御酶、生長素、病程相關(guān)蛋白、抗病蛋白、細(xì)胞壁組織與生物合成、和轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)的基因與根腫病抗性有關(guān)。Zhang 等對抗病甘藍(lán)野生種及感病青花菜進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果顯示，寄主對根腫菌的防御反應(yīng)在早期被誘導(dǎo)且相關(guān)途徑在侵染14 d 時受到抑制，與細(xì)胞壁成分、硫甙葡萄糖苷合成及植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因均在侵染早期表達(dá)，且大多數(shù)基因在抗病材料中上調(diào)表達(dá)。Verma 等利用miRNA 測序手段對甘藍(lán)型油菜根腫病的發(fā)生過程進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)miRNA 的靶基因主要涉及轉(zhuǎn)錄因子、激素相關(guān)基因及植物防御反應(yīng)相關(guān)基因等。

4 展 望

十字花科作物作為我國栽培總量最大的蔬菜和油料作物，高發(fā)的根腫病嚴(yán)重影響著產(chǎn)量。因此，選育抗病品種及探索抗病機(jī)制顯得尤為重要。中國現(xiàn)階段白菜類蔬菜、甘藍(lán)類蔬菜、甘藍(lán)型油菜、蘿卜育種中的基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)相對薄弱，除了在大白菜中根腫病抗性基因報道的較多，在甘藍(lán)和油菜中抗根腫病基因研究目前仍然還是處于QTL 初級定位階段，還未有明確的基因被報道，根腫病抗性的分子機(jī)制尚不完全清楚。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用生物技術(shù)手段選育抗病品種及解析抗病機(jī)制已經(jīng)成為今后的研究趨勢，為在基因水平上認(rèn)識植物與根腫菌的互作機(jī)制創(chuàng)造了有利條件，目前已有很多研究人員通過組學(xué)等測序手段研究預(yù)測了根腫菌侵染后植物體內(nèi)基因或蛋白間可能的調(diào)控機(jī)制，但是關(guān)于這些機(jī)制研究的內(nèi)容還是處于初級階段，關(guān)于功能的研究較薄弱。因此，需進(jìn)一步加大對基礎(chǔ)研究的投入力度，建立更準(zhǔn)確的十字花科作物根腫病生理小種的鑒別體系，明確國內(nèi)病原生理小種的分布情況。同時結(jié)合高通量測序技術(shù)、數(shù)量性狀定位及生物信息學(xué)分析手段，加快對抗性基因的克隆及功能研究。