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生物技术通报 | 基于SSR分子标记的葡萄F1代杂交群体鉴定及灰霉病抗性遗传评价
发布时间：
2026-10-25
来源：
生物技术通报
基于SSR分子标记的葡萄F1代杂交群体鉴定及灰霉病抗性遗传评价
马文玲，刘国甜，李承男，陈明，单守明，尹晓
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0737
葡萄（Vitis vinifera L.）是世界上最重要的经济作物之一，我国葡萄栽植面积位居世界第三。然而，葡萄在生长发育过程中极易遭受多种病原菌的侵染。其中，由灰霉菌（Botrytis cinerea）引起的灰霉病是一种分布广泛的真菌病害，该病原菌侵染葡萄后，常导致叶片和果实表面形成灰白色霉层，并引发软化、失水甚至腐烂，严重影响葡萄的产量与品质，成为制约葡萄产业可持续发展的关键限制因素。目前，灰霉病的防治方法主要依赖于化学防治，但该防治方式不仅增加了经济成本，还导致了环境污染，并对人体健康造成潜在风险。因此，选育抗病、优质的葡萄新种质，已成为我国葡萄育种工作的重要任务。
近年来，借助分子标记技术和遗传群体的构建，葡萄灰霉病抗性育种取得显著进展。此外，CRISPR/Cas9技术可实现抗性种质的精准创制，为非转基因抗病材料的培育提供了新路径。在遗传规律方面，研究表明抗性在杂交后代中呈连续分布，符合数量性状遗传特征，且分离比因亲本背景而异。
杂交育种是葡萄品种改良最基础且应用最广泛的方法，通过选配具有目标性状的亲本进行人工授粉，经长期筛选可从后代中获得综合性状优良的新品种。在杂交后代真实性鉴定方面，传统的形态学鉴定易受环境和发育阶段影响，周期长且准确性有限。相比之下，SSR分子标记因其具有共显性、多态性高、重复性好等优点，已被广泛应用于葡萄品种鉴定、遗传多样性评价、图谱构建及辅助育种等各个环节，是葡萄遗传研究的重要工具。
尽管前人已对多个葡萄杂交组合进行F1代真实性鉴定，但以山葡萄‘北冰红’（Vitis amurensis Beibinghong）为父本、欧亚种‘赤霞珠’（Vitis vinifera Cabernet Sauvignon）为母本的种间杂交后代群体鉴定和抗性遗传仍未报道。
近日，《生物技术通报》在线发表了题为《基于SSR分子标记的葡萄F1代杂交群体鉴定及灰霉病抗性遗传评价》的文章。本研究以‘北冰红’为父本、‘赤霞珠’为母本，利用SSR分子标记对其F1代杂交群体进行真实性鉴定。在此基础上，对亲本及真实杂交后代开展灰霉病抗性鉴定和遗传评价，筛选高抗株系，以期为葡萄抗灰霉病育种提供理论依据和种质材料。
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本文主要包括以下几部分内容：
1 材料与方法
1.1 材料
1.2 方法
2 结果
2.1 双亲间SSR多态性引物的凝胶筛选
2.2 双亲间SSR多态性引物的毛细管筛选
2.3 杂交F1代群体的真实性鉴定
2.4 亲本和杂交后代表型比对
2.5 亲本间灰霉病抗性鉴定
2.6 ‘赤霞珠’ב北冰红’杂交群体灰霉病抗性鉴定
2.7 亲本和F1代接种灰霉菌的微观表现
2.8 ‘赤霞珠’ב北冰红’杂交群体灰霉病抗性的遗传评价
3 讨论
4 结论
本研究以‘赤霞珠’（母本）ב北冰红’（父本）杂交组合的F1群体为材料，经48对SSR引物初筛与毛细管电泳精准分型，最终以分离类型为ab×cd的引物Z3M12完成群体真实性鉴定。在ab×cd分离模式下，后代基因型类别丰富，可清晰区分真实杂种、母本自交株及外源花粉污染单株，且毛细管电泳的分辨率显著优于常规琼脂糖凝胶电泳。经鉴定，106株F1后代中共确认真实杂种91株，真实率为85.85%；同时检测到母本自交苗4株及外源花粉污染后代11株。自交苗的产生可能与葡萄花期去雄不彻底或去雄与授粉间隔时间过长有关，而外源花粉污染则主要源于田间同期开花的其他品种及昆虫传粉活动。真实杂种叶片通常兼具双亲特征。然而，形态鉴定仅能在成株期开展，无法在苗期阶段对假杂种进行早期剔除。由此可见，SSR分子标记可实现杂交后代在苗期的快速、精准及批量化鉴定，有效剔除自交与污染单株，显著减少后续田间管理和抗性鉴定试验的工作量。值得注意的是，本研究仅利用1对SSR标记完成杂交后代真伪鉴定，虽能满足基本鉴定需求，但可能因为哑等位基因的存在而产生一定误差，从而导致共显性无法表现，同时也可能由于在减数分裂同源染色体重组过程中母本或父本的标记在子代中丢失，从而影响鉴定结果的可靠性。因此，后续研究可增加多对呈互补型分离的SSR标记，构建葡萄杂交群体特异性指纹图谱，以进一步提升污染单株的溯源精度和基因型分型分辨率。
在确认真实杂种群体的基础上，本研究进一步对该群体开展了灰霉病抗性鉴定与遗传解析，以明确该组合的抗性遗传规律及育种潜力。本研究经离体叶片接种鉴定结果表明，后代病斑面积呈连续分布，且可划分为高抗（HR）、抗病（R）、感病（S）、高感（HS）4种类型，未呈现符合单基因分离比（如1∶1、3∶1）的离散分布模式。从数量遗传学角度分析，连续变异是典型的数量性状遗传特征，其遗传基础在于抗病相关基因在双亲基因组中呈分散分布，经杂交重组后产生大量基因型组合，各基因的微效加性效应叠加形成连续的表型分布，这一表型分布特征与数量性状位点（QTL）控制的遗传模式一致。前人通过QTL定位研究认为，灰霉病抗性可能由少数主效QTL和多个微效修饰位点共同控制。然而，本研究采用的离体叶片接种法在操作中观察到部分叶片两侧病斑发育不完全一致，推测可能与接种孢子液局部浓度差异、叶片不同区域生理状态不均或保湿条件微环境波动有关，这种表型鉴定中的误差来源可能在一定程度上模糊了抗性等级的划分界线，增加了中间类型的比例。尽管如此，后代群体中连续变异的总体趋势仍较为明确，更符合多基因控制的遗传模型。但由于尚未进行QTL定位或分离群体分组分析（BSA），目前尚无法排除存在1‒2个主效基因与多个微效修饰基因共同作用的可能性，因此不宜过早断言其为多基因控制，后续可结合更稳定的接种体系和分子标记进行深入验证。
台盼蓝与DAB组织化学染色结果从细胞学层面直观揭示了不同抗性类型在防御响应上的差异。HS个体中菌丝、孢子大量增殖，H2O2染色信号较弱；而HR个体在侵染点表现出强烈的H2O2染色响应，同时有效抑制了孢子萌发和菌丝生长。前人在抗病转基因材料中曾报道类似的组织化学染色结果，但其抗性与H2O2积累的因果关系仍未明确；而又有研究明确指出，高抗白粉病的葡萄株系几乎所有附着胞下方的叶片表皮细胞都明显积累了H2O2，发生了过敏性细胞死亡，这与本研究结果一致。由于双亲均为杂合基因型，经杂交重组后产生了5株超亲高抗单株，说明通过‘赤霞珠’ב北冰红’杂交组合能够创制优于双亲的抗病新种质，具备良好的育种选择潜力，同时这些株系可作为后续抗病新品种选育、灰霉病抗性基因定位及分子标记开发的核心育种材料。然而，离体环境与田间自然发病条件存在差异，本研究仅采用离体叶片接种开展灰霉病抗性鉴定仍存在部分局限性，后续需结合田间接种及自然发病数据进行验证。
利用1对完全互补型SSR分子标记从106株‘赤霞珠’ב北冰红’F1代株系中鉴定出91株真实杂种，真实率为 85.85%，遗传多样性参数PIC为0.710，具有较高的多态性和信息量。亲本抗性差异明显，后代病斑面积连续分布，子代平均病斑面积低于亲中值，组合传递率为57.67%‒66.38%，遗传力为57.70‒66.40%，抗性分离出高抗病5株、抗病66株、感病17株、高感病3株，抗病及以上个体占78.02%，父本抗病基因可稳定传递。5株超亲高抗材料，可作为抗病育种和基因定位的核心种质。
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