探秘草莓白粉病抗性遗传密码：发现关键 QTL 助力草莓育种新突破

草莓白粉病（PM）严重威胁全球草莓生产，为探究其抗性遗传机制，研究人员对重建草莓群体开展全基因组关联（GWA）和多变量分析。结果发现多个与 PM 抗性相关的数量性状位点（QTL），这为草莓抗白粉病育种提供了重要依据。

　　草莓，作为深受大众喜爱的水果，在全球广泛种植。然而，白粉病（Powdery Mildew，PM）却如同草莓种植路上的 “拦路虎”，给草莓生产带来巨大损失。这种由专性寄生真菌 Podosphaera aphanis 引起的病害，不仅会让叶片出现卷曲、坏死等症状，还会严重影响果实品质和产量，导致果实卖相不佳，甚至无法上市。目前，虽然部分商业品种对白粉病有一定抗性，但在实际种植中，仍需大量使用杀菌剂来控制病情。频繁使用杀菌剂不仅增加种植成本，还可能造成环境污染，并且病原菌对杀菌剂的敏感性也在逐渐降低。因此，深入了解草莓对白粉病抗性的遗传机制，寻找新的抗性基因，对培育更具抗性的草莓品种至关重要。

为了解决这些问题，来自芬兰自然资源研究所（Natural Resources Institute Finland，Luke）等机构的研究人员开展了相关研究。他们以重建（ReC）草莓群体为研究对象，这些草莓是由八倍体祖先种 F. chiloensis 和 F. virginiana 杂交而来，具有丰富的遗传多样性。研究人员通过多年的田间试验和温室试验，对草莓叶片和果实的白粉病抗性进行评估，并结合全基因组关联分析（Genome-Wide Association，GWA）等技术，深入探究草莓白粉病抗性的遗传基础。该研究成果发表在《Theoretical and Applied Genetics》上，为草莓抗白粉病育种提供了重要的理论支持和实践指导。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：一是构建并评估草莓群体，利用 F. chiloensis 和 F. virginiana 的预选材料杂交构建 ReC 草莓群体，包含 319 个 F₁基因型个体，并在田间和温室进行种植评估；二是进行表型数据的收集与分析，对叶片和果实的白粉病症状进行评分，并通过统计分析得出多种表型数据；三是开展基因分型和关联分析，利用基因芯片对 ReC 个体进行基因分型，结合多种 GWA 模型分析标记与性状的关联。

研究结果如下：

1. 表型变异分析：对 13 个全同胞后代的 319 个 ReC 草莓 F₁幼苗进行评估，发现不同后代、年份和表型事件之间存在显著差异。叶片白粉病（LPM）症状在 2020 年较为严重，2021 和 2022 年相对较轻。同时，LPM 和果实白粉病（FPM）之间存在正相关，且二者的广义遗传力较高，表明大部分变异由遗传控制。
2. QTL 定位分析：运用多种 GWA 模型，共检测到 76 个与 LPM 相关的标记 - 性状关联（MTAs）和 14 个与 FPM 相关的 MTAs。通过综合分析，鉴定出多个稳定的 QTL，其中位于 3B 染色体上的 q.LPM.Rec - 3B.2 是一个主效 QTL，在叶片和果实白粉病抗性中均发挥重要作用，且在不同环境下表现稳定。
3. 非加性效应分析：通过对非加性遗传效应的 GWA 分析，发现部分 QTL 存在非加性效应，表明遗传变异中存在显性、隐性和超显性等多种遗传模式，这有助于更深入地理解草莓白粉病抗性的遗传机制。
4. 候选基因分析：在 3B 染色体的主效 QTL 区域内，研究人员鉴定出多个候选基因，如 MLO 基因家族的 FaMLO10 和 FaMLO11、EXO70 亚基家族基因 EXO70H4、含有亮氨酸 - 丰富重复（LRR）结构域的基因以及 PMR5 相关蛋白基因等，这些基因可能在草莓白粉病抗性中发挥关键作用。
5. 有利等位基因的累积效应分析：研究发现，携带更多抗性相关等位基因的 ReC 个体对白粉病的抗性更强，表明多个 QTL 的有利等位基因具有累积效应，共同提高草莓的白粉病抗性。

研究结论和讨论部分指出，该研究利用多模型 GWA 在草莓中鉴定出多个与白粉病抗性相关的 QTL 区域，为草莓抗白粉病育种提供了宝贵的遗传资源。主效 QTL q.LPM.Rec - 3B.2 的发现尤为重要，其在不同环境下稳定存在，且包含多个可能的抗性基因。未来研究可进一步对这些候选基因进行精细定位和功能验证，并将其抗性等位基因整合到草莓育种计划中，通过标记辅助选择等手段，培育出更抗白粉病的草莓品种。此外，研究还发现草莓白粉病抗性存在非加性遗传效应，这为理解复杂性状的遗传机制提供了新的视角，也为后续研究提供了方向。总之，该研究成果为草莓抗白粉病育种开辟了新道路，有望推动草莓产业的可持续发展。