《Journal of Phytopathology》：Phenotypic Validation and SSR Marker Association in Sesame Germplasm Contrasting for Dry Root Rot (Macrophomina phaseolina) Tolerance
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本研究聚焦芝麻（Sesamum indicum L.）重要病害——干腐病，其致病菌主要为菜豆壳球孢菌。作者通过牙签接种法对初步筛选获得的17份芝麻种质进行抗性表型验证，鉴定出1份高抗材料和9份中抗材料。同时，利用SSR标记进行分析，在26个标记中发现ZMM1307与抗性显著关联。该研究为芝麻干腐病抗性育种提供了宝贵的种质资源和有效的分子标记，对利用标记辅助选择培育抗病品种、实现芝麻可持续生产具有重要意义。
引言：芝麻生产与干腐病威胁
芝麻是一种古老的油料作物，以其高品质的油脂和含有的芝麻素等生物活性物质而备受青睐。然而，其生产常受到多种生物胁迫的严重影响，其中由菜豆壳球孢菌引起的干腐病是导致严重减产和经济损失的主要病害之一，严重时产量损失可达约80%。该病原菌是一种全球分布的坏死性真菌，在干旱地区危害尤为严重，主要侵染作物生长后期。它能在土壤和植物残体中存活，分泌细胞壁降解酶和多种毒素，侵入并破坏寄主组织，在维管系统中形成微菌核，阻塞木质部导管，阻碍水分和养分的运输，最终导致植株枯萎死亡。使用杀菌剂既不经济也不环保，而生物农药对许多种植者而言又难以获取。因此，培育和利用耐/抗病品种是防治芝麻干腐病最现实、经济且环保的策略。这迫切需要鉴定出具有干腐病耐/抗性的芝麻种质资源，以用于培育抗病品种。
材料与方法：从表型鉴定到分子标记筛选
植物材料：研究基于2020年至2022年三个季节在四个地点对5986份芝麻种质进行的大规模初步筛选结果，从中选择了在各地点均表现稳定耐病或感病的17份芝麻种质进行后续的表型验证。其中包括10份初步鉴定为耐病的种质和7份感病种质。
病原菌培养与接种体制备：从田间感染干腐病的芝麻植株根系分离出病原菌，经形态学和翻译延伸因子EF-1α基因序列比对，确认为菜豆壳球孢菌。采用牙签接种法制备接种体：将无菌木制牙签置于病原菌活跃生长的培养基表面，培养5天使真菌在牙签上定殖。
表型筛选：在网室条件下，对4周龄的芝麻植株进行人工接种，使用病原菌定殖的牙签刺入每株芝麻茎的基部。接种后观察症状发展，并于接种4周后使用五点病害发生率量表进行最终病害评分。该量表将病害反应分为1级（抗病，发病率1-10%）、3级（中抗，11-20%）、5级（中感，21-30%）、7级（感病，31-50%）和9级（高感，51-100%），并记录了相应的病斑大小。
分子研究：从每个种质的15天龄幼苗中提取基因组DNA。使用先前报道的与干腐病相关的26对SSR引物，对17份芝麻种质进行多态性筛选。通过聚合酶链式反应扩增，琼脂糖凝胶电泳分离产物，并根据条带模式在耐病和感病种质间进行比对分析，计算每个SSR引物的多态性信息含量。
结果与讨论：鉴定抗性种质与关联标记
表型验证结果：在人工接种条件下，17份芝麻种质对菜豆壳球孢菌表现出四种病害反应类型：抗病、中抗、感病和高感。其中，种质EC347078表现出最高的抗性，病害评分仅为1级（发病率6.66%），病斑大小在第五天仅为0.43 cm。另有9份种质（如IC205669、IC500861、IC511141等）表现为中抗，病害评分为3级（发病率13.33%-20%），病斑大小在0.77-0.93 cm之间。其余7份种质表现为感病或高感，病害评分在7-9级之间（发病率43.33%-86.66%），病斑大小在1.43-2.77 cm之间。研究观察到，在抗病和中抗种质中，病斑扩展在接种后48小时内即受到抑制，至第五天病斑大小仍被控制在1.0 cm以内。而在感病和高感种质中，病斑在24小时内即可达到1.0 cm，并持续快速扩展。这种差异可能与植物自身的免疫反应有关，抗病植株可能通过快速激活由病原相关分子模式触发的免疫和效应因子触发的免疫途径，从而限制病害发展。
基因型验证结果：在测试的26对SSR引物中，有17对表现出多态性。其中，引物ZMM1307在耐病与感病芝麻种质间显示出显著关联。该标记位于第13号连锁群的一个稳定数量性状基因座内，先前被报道与对菜豆壳球孢菌的抗性相关。其多态性信息含量值最高，为0.700，表明这是一个信息量丰富的标记。其他多态性标记的多态性信息含量值在0.218到0.508之间。
结论：为抗病育种提供资源与工具
本研究通过人工接种条件，对初步筛选出的17份芝麻候选种质进行了干腐病抗性表型验证，成功鉴定出1份抗病种质和9份中抗种质。同时，通过SSR标记分析，发现标记ZMM1307与干腐病抗性相关联。这些经过表型验证的抗/耐病芝麻种质以及鉴定出的关联标记，可作为宝贵的遗传资源，用于通过标记辅助选择培育具有干腐病抗性的芝麻品种，这对于维持芝麻产量和生产力的可持续性具有重要意义。研究强调了在抗病育种中，利用具有不同等位基因或基因的多种抗源，以及通过分子标记辅助的聚合育种来叠加与抗性相关的基因组区域的重要性，以应对病原菌变异，实现持久抗性。
