野生菠菜为培育抗病栽培品种提供了新途径

华盛顿州立大学弗农山西北华盛顿研究与推广中心的研究人员在一篇新论文中证明，某些品种的野生菠菜对镰刀菌枯萎病具有抗性。这种真菌病害是商业化菠菜种子种植者长期面临的问题。研究人员还定位了与这种抗病性相关的植物基因组区域。

这一发现对华盛顿州西部和俄勒冈州的种子种植者具有重要意义。该地区是全球菠菜种子的重要产区，但由于土壤酸性，病原体长期以来一直是个难题。

"我们在筛选过程中发现了优异的抗病性，随后通过DNA测序追踪抗病基因的可能位置，这让我们感到非常、非常高兴，"植物病理学家林赛·杜托伊特表示。她在WSU弗农山NWREC从事种子作物病害防治研究已有25年。

尽管本月发表在《科学报告》上的新论文鉴定出了几种与镰刀菌枯萎病抗性相关的野生菠菜品种，但仍需更多研究来理解该抗性的遗传本质。不过，种子公司无需等待即可应用这些发现——他们可以立即开始用表现出抗性的野生菠菜品种培育杂交种。

"利用抗病性并不必然需要理解其作用机制，"杜托伊特说，"这是育种项目可立即使用的工具。"

全球范围内菠菜消费量持续大幅增长。在美国，过去20年间这种富含维生素的蔬菜人均消费量已翻倍有余，其中嫩叶菠菜市场需求尤为强劲。

美国本土菠菜作物主要在加利福尼亚、得克萨斯和佛罗里达等炎热干燥地区种植。但菠菜种子生产需要罕见的季节性条件组合——漫长干燥且不太炎热的夏季。因此，全球约五分之一的菠菜种子产自太平洋西北地区。

然而这些作物对镰刀菌枯萎病几乎毫无抵抗力。该病害通过根系侵入菠菜植株，阻塞其水分吸收能力。为应对此问题，种子种植者采取长期轮作（间隔十年以上才复种菠菜）等措施，并使用碳酸钙处理土壤以降低酸度。

即便如此，整个作物遭受昂贵"绝收"的风险始终存在。

在当前研究中，杜托伊特及其实验室的前博士后研究员桑贾亚·吉瓦利，对68种源自菠菜原产地（乌兹别克斯坦和塔吉克斯坦）的野生菠菜品种进行筛选，并与16个栽培品种进行比对。阿肯色大学的研究人员也参与了此项研究。

研究团队在多个野生品种中发现了强大的病原体抗性，随后定位了与最强抗性相关的染色体位置。这些被称为"数量性状基因座"的位点，可被育种者通过标记辅助选择（一种利用DNA标记筛选理想性状的技术）引入商业品系，从而增强对镰刀菌枯萎病的抵抗力。

该研究部分资金来自美国农业部国家食品与农业研究所的"特色作物研究计划"，同时还获得WSU CAHNRS哈奇项目及阿尔弗雷德·克里斯蒂安森蔬菜种子科学捐赠基金的支持。