Creation and analysis of TMV⁃resistant flue⁃cured tobacco line TMV⁃3 based on variety Qushou 1

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20240735

Abstract

Abstract:

In order to targeted improve the resistance of flue-cured tobacco variety Qushou 1 to tobacco mosaic virus （TMV），Qushou 1 was used as the improved material，and the TMV-immune variety Va770 was used as the donor parent. Through hybridization，backcrossing，molecular markers combined with phenotypic screening，TMV-immune homozygous lines TMV-3 were obtained. The agronomic traits of TMV-3 were basically consistent with Qushou 1. Inoculation identification results indicated that the resistance of TMV-3 was immune to TMV. After TMV treatment，compared with Qushou 1，TMV-3 accumulated less reactive oxygen species，and the expression of TMV positive regulatory genes NtRAR1，NtNTF4，NtPR1 a，NtHAK1 and NtSGT1 were higher，negative regulatory gene TMV-CP was lower in leaves. In addition，the resistance of TMV-3 to black shank decreased. This study demonstrated that TMV-3，Qushou 1 directional improved line，was immune to TMV，and other traits were basically consistent with Qushou 1，which provided a material basis for the targeted improvement of virus disease resistance of Qushou 1.

Key words: flue-cured tobacco, tobacco mosaic virus（TMV）, Qushou 1, TMV-3 line

CLC Number:

S572

LI Xuejun, LI Jianhua, GUO Jing, WANG Yale, SUN Jiping, SUN Huan, PING Wenli, LI Lihua. Creation and analysis of TMV⁃resistant flue⁃cured tobacco line TMV⁃3 based on variety Qushou 1[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(2): 361-368.

Figures/Tables 11

References 29

[1]	殷宁宁，余文，巫升鑫，等. 一种TMV抗性离体快速鉴定方法及其在烟草育种上的应用［J］. 分子植物育种，2023，21（24）：8144-8150.
	YIN N N， YU W， WU S X，et al. A rapid identification method for TMV resistance in vitro and its application in tobacco breeding［J］. Molecular Plant Breeding，2023，21（24）：8144-8150.
[2]	白亚琳，吴健，韩守栋，等. 基于CRISPR-CasRx的RNA病毒编辑体系构建［J/OL］. 分子植物育种，2024：1-12.（2024-01-05）. .
	BAI Y L， WU J， HAN S D，et al. Construction of RNA virus editing system based on CRISPR-CasRx［J/OL］. Molecular Plant Breeding，2024：1-12.（2024-01-05）. .
[3]	白静科，吴彦辉，牛龙龙，等. 河南烟草病毒病田间发生动态及种类监测分析［J］. 河南农业科学，2022，51（12）：90-96.
	BAI J K， WU Y H， NIU L L，et al. Research on the occurrence in fields and detection of tobacco viruses in Henan Province［J］. Journal of Henan Agricultural Sciences，2022，51（12）：90-96.
[4]	TAN Q W， NI J C， ZHENG L P，et al. Anti-tobacco mosaic virus quassinoids from Ailanthus altissima（Mill.）Swingle［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2018，66（28）：7347-7357.
[5]	李梅云，许美玲，焦芳婵，等. 不同类型烟草种质资源对TMV的抗性鉴定［J］. 烟草科技，2016，49（11）：7-13.
	LI M Y， XU M L， JIAO F C，et al. Tobacco mosaic virus（TMV）resistance characterization in new tobacco germplasm resources［J］. Tobacco Science & Technology，2016，49（11）：7-13.
[6]	申莉莉，贾海燕，何青云，等. 毒株、苗龄及温度对烟草苗期接种TMV试验的影响［J］. 植物病理学报，2021，51（4）：607-617.
	SHEN L L， JIA H Y， HE Q Y，et al. Effects of virus strain，seedling age and temperature in TMV inoculation of tobacco at seedling stage［J］. Acta Phytopathologica Sinica，2021，51（4）：607-617.
[7]	刘澄瑾，张洪雨，孙礼雪，等. 苯丙烯菌酮诱导烟草抗烟草花叶病毒（TMV）及对几种防御酶活性的影响［J］. 农药，2022，61（10）：767-770.
	LIU C J， ZHANG H Y， SUN L X，et al. Effects of isobavachalcone on the resistance to TMV and activity of defense enzymes of tobacco［J］. Agrochemicals，2022，61（10）：767-770.
[8]	王家川，吴国贺，冯月，等. 33份烟草品种（系）抗TMV病鉴定与评价分析［J］. 吉林农业大学学报，2016，38（6）：656-662.
	WANG J C， WU G H， FENG Y，et al. Identification and evaluation of resistance of 33 tobacco varieties（lines）to TMV disease［J］. Journal of Jilin Agricultural University，2016，38（6）：656-662.
[9]	邹正彪，祁进康，王德艳，等. 臭椿种子乙酸乙酯提取物抗烟草花叶病毒活性研究［J］. 重庆师范大学学报（自然科学版），2018，35（5）：115-119，2.
	ZOU Z B， QI J K， WANG D Y，et al. Study on anti-TMV activity of ethyl acetate extracts from seed of Ailanthus altissima ［J］. Journal of Chongqing Normal University（Natural Science），2018，35（5）：115-119，2.
[10]	白静科，牛龙龙，吴彦辉，等. TMV、CMV和PVY三重荧光定量PCR同步检测方法的建立［J］. 中国烟草科学，2023，44（5）：55-61.
	BAI J K， NIU L L， WU Y H，et al. Establishment of a triplex fluorescent quantitative PCR for simultaneous detection of TMV，CMV and PVY［J］. Chinese Tobacco Science，2023，44（5）：55-61.
[11]	WHITHAM S， DINESH-KUMAR S P， CHOI D，et al. The product of the tobacco mosaic virus resistance gene N：similarity to toll and the interleukin-1 receptor［J］. Cell，1994，78（6）：1101-1115.
[12]	冯吉，张俊杰，孙光伟，等. 抗TMV烤烟育种高世代材料的分子标记辅助选择［J］. 烟草科技，2018，51（11）：8-13.
	FENG J， ZHANG J J， SUN G W，et al. Molecular marker-assisted selection of TMV resistant gene in advanced generations of flue-cured tobacco［J］. Tobacco Science & Technology，2018，51（11）：8-13.
[13]	粟阳萌，童治军，李梅云，等. 一个与烟草TMV抗性基因N紧密连锁的共显性SSR标记［J］. 中国烟草学报，2017，23（2）：92-96.
	SU Y M， TONG Z J， LI M Y，et al. Co-dominant SSR marker closely linked to TMV resistance gene N of tobacco（Nicotiana tobaccum L.）［J］. Acta Tabacaria Sinica，2017，23（2）：92-96.
[14]	王永达，宋时洋，蒋彩虹，等. K326全基因组分子模块库构建及其农艺、抗病性状评价［J］. 中国烟草科学，2023，44（3）：1-9.
	WANG Y D， SONG S Y， JIANG C H，et al. Construction of the K326 whole genome molecular module library and evaluation of its agronomic and disease resistance traits［J］. Chinese Tobacco Science，2023，44（3）：1-9.
[15]	程立锐，王元英，蒋彩虹，等. 烤烟新品种中烟300选育及其特征特性［J］. 中国烟草科学，2019（3）：1-7.
	CHENG L R， WANG Y Y， JIANG C H，et al. Breeding and characteristics of a new flue-cured tobacco variety zhongyan 300［J］. Chinese Tobacco Science，2019（3）：1-7.
[16]	刘勇，黄昌军，曾建敏，等. 抗PVY云烟87定向改良新品种云烟301的选育及特征特性［J］. 中国烟草学报，2020，26（3）：59-65.
	LIU Y， HUANG C J， ZENG J M，et al. Breeding and characteristic of PVY resistant new variety Yunyan301 obtained by directional modification on basis of of Yunyan87 as femal parent［J］. Acta Tabacaria Sinica，2020，26（3）：59-65.
[17]	连文力，李雪君，孙计平，等. 一种快速提取烟草叶片基因组DNA的方法：CN116103283A［P］. 2023-07-07.
[18]	商文静，吴云锋，赵小明，等. 壳寡糖诱导烟草防御酶系活性变化及PR-1 a基因表达研究［J］. 植物病理学报，2010，40（1）：99-102.
	SHANG W J， WU Y F， ZHAO X M，et al. Changes of defensive enzymes and PR-1 a gene expression of tobacco induced by chito-oligosaccharides［J］. Acta Phytopathologica Sinica，2010，40（1）：99-102.
[19]	赵正婷，盖晓彤，张俊蕾，等. 基于CP基因的云南烟草花叶病毒RT-LAMP快速检测体系的构建［J］. 山东农业科学，2024，56（5）：154-162.
	ZHAO Z T， GAI XT， ZHANG J L，et al. Development of reverse transcription loop-mediated isothermal amplification（RT-LAMP）system for rapid detection of Yunnan tobacco mosaic virus based on CP gene［J］. Shandong Agricultural Sciences，2024，56（5）：154-162.
[20]	郝兴安，杨焓. 链霉菌F01菌株对TMV的抗性及其发酵条件优化［J］. 西北农林科技大学学报（自然科学版），2023，51（5）：92-100.
	HAO X A， YANG H. Anti-TMV activity of F01 isolate of Streptomyces and the optimization of fermentation system［J］. Journal of Northwest A & F University（Natural Science Edition），2023，51（5）：92-100.
[21]	陈金，李梦狄，谢友，等. 不同品种（系）烟草普通花叶病（TMV）的抗病性鉴定［J］. 南方农业学报，2016，47（10）：1704-1708.
	CHEN J， LI M D， XIE Y，et al. Identification of different tobacco varieties（lines）resistance to tobacco mosaic virus［J］. Journal of Southern Agriculture，2016，47（10）：1704-1708.
[22]	吕晓琳，农世英，李俊霖，等. 二氢卟吩铁对烟草TMV的防治效果和产质量的影响［J］. 中国烟草科学，2023，44（1）：51-56.
	LYU X L， NONG S Y， LI J L，et al. Effects of iron chlorin e6 on enhancing disease resistance against TMV and improving output value and production of tobacco［J］. Chinese Tobacco Science，2023，44（1）：51-56.
[23]	刘勇，黄昌军，于海芹，等. 转录组测序评价烤烟N导入片段近等基因系的连锁累赘［J/OL］. 分子植物育种，2022：1-13.（2022-10-25）. ，
	HUANG C J， YU H Q，et al. Transcriptome sequencing evaluated the linkage drag of N introgression fragments near-isogenic lines in flue-cured tobacco［J/OL］. Molecular Plant Breeding，2022：1-13.（2022-10-25）. .
[24]	刘勇，于海芹，袁诚，等. 抗TMV短N导入片段烤烟近等基因系降低了抗性连锁累赘［J］. 分子植物育种，2025，23（7）：2219-2225.
	LIU Y， YU H Q， YUAN C，et al. Short N introgression fragments near-isogenic lines reduced the TMV resistance linkage drag in flue-cured tobacco［J］. Molecular Plant Breeding，2025，23（7）：2219-2225.
[25]	焦芳婵，童治军，方敦煌，等. 远缘杂交转育抗烟草花叶病N基因同源基因片段的初步研究［J］. 种子，2021，40（8）：132-135，140.
	JIAO F C， TONG Z J， FANG D H，et al. Preliminary study on N gene homologous gene fragment of resistance to tobacco mosaic disease in transbreeding based on distant hybridization［J］. Seed，2021，40（8）：132-135，140.
[26]	李永平，卢秀萍，王颖宽. 烤烟新品种云烟202的选育及特征特性［J］. 中国烟草科学，2005，26（4）：16-18.
	LI Y P， LU X P， WANG Y K. Breeding and selecting of flue-cured tobacco variety Yunyan202 and its characteristics［J］. Chinese Tobacco Science，2005，26（4）：16-18.
[27]	卢秀萍，李永平. 烤烟新品种云烟201的选育及其特征特性［J］. 湖南农业大学学报（自然科学版），2006，32（4）：378-381.
	LU X P， LI Y P. Selection and breeding of Yunyan201：a new variety flue-cured tobacco and its characteristics［J］. Journal of Hunan Agricultural University（Natural Sciences），2006，32（4）：378-381.
[28]	焦芳婵，肖炳光，李永平，等. 烤烟新品种云烟203的选育及特征特性［J］. 西南农业学报，2010，23（3）：625-628.
	JIAO F C， XIAO B G， LI Y P，et al. Breeding and characteristic features of the new flue-cured tobacco variety Yunyan 203［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2010，23（3）：625-628.
[29]	王春军，陈荣平，邱恩建，等. 烤烟新品种龙江912的选育及其特征特性［J］. 中国烟草科学，2010，31（5）：25-28.
	WANG C J， CHEN R P， QIU E J，et al. Breeding and characteristic features of the new flue-cured tobacco variety Longjiang 912［J］. Chinese Tobacco Science，2010，31（5）：25-28.

基因	正向引物（5′→3′）	反向引物（5′→3′）
TMV-N367	ACTTTTGGCGTACTTCCTTT	ACTTTTGGCGTACTTCCTTT
TM508-007	CACCATGGTTTGGCTTTCAT	GCAAAATGCAAAAAGGCAAT

基因	正向引物（5′→3′）	反向引物（5′→3′）
TMV-N367	ACTTTTGGCGTACTTCCTTT	ACTTTTGGCGTACTTCCTTT
TM508-007	CACCATGGTTTGGCTTTCAT	GCAAAATGCAAAAAGGCAAT

基因	正向引物（5′→3′）	反向引物（5′→3′）
NtRAR1（正调控基因）	AAACAAGGGCTGTGGTAAGA	CTCATCCGGTCATGGAAGATAG
NtNTF4（正调控基因）	TCACAACGGTGAAATCCAAG	TCGGGTTAGATCCGAAAGAG
NtPR1 a（正调控基因）	ACAGCTCGTGCAGATGTAGGT	GCTAGGTTTTCGCCGTATTG
NtHAK1（正调控基因）	ATCCACACCGAGCTTGTTTCAGGA	TGGGTCCAATTCTTCCCACCAAGA
NtSGT1（正调控基因）	GGTGGATCAGTGAGATGTATGG	CAACACCCTCTCGTGGAATATAG
TMV-CP（负调控基因）	GTTAGGTTCCCTGACAGTGACTTT	GTTCGCCTGATTTTCAACTTCT
L25（内参基因）	CCCCTCACCACAGAGTCTGC	AAGGGTGTTGTTGTCCTCAATCTT

基因	正向引物（5′→3′）	反向引物（5′→3′）
NtRAR1（正调控基因）	AAACAAGGGCTGTGGTAAGA	CTCATCCGGTCATGGAAGATAG
NtNTF4（正调控基因）	TCACAACGGTGAAATCCAAG	TCGGGTTAGATCCGAAAGAG
NtPR1 a（正调控基因）	ACAGCTCGTGCAGATGTAGGT	GCTAGGTTTTCGCCGTATTG
NtHAK1（正调控基因）	ATCCACACCGAGCTTGTTTCAGGA	TGGGTCCAATTCTTCCCACCAAGA
NtSGT1（正调控基因）	GGTGGATCAGTGAGATGTATGG	CAACACCCTCTCGTGGAATATAG
TMV-CP（负调控基因）	GTTAGGTTCCCTGACAGTGACTTT	GTTCGCCTGATTTTCAACTTCT
L25（内参基因）	CCCCTCACCACAGAGTCTGC	AAGGGTGTTGTTGTCCTCAATCTT

品种（系）	株高/cm	有效叶数	茎围/cm	节距/cm	最大叶长/cm	最大叶宽/cm
渠首1号	133.7±1.23 a	20.1±2.05 a	10.8±0.65 a	6.0±0.03 a	72.0±2.62 a	32.8±3.26 a
TMV-3	134.1±1.03 a	20.3±1.25 a	11.0±0.25 a	6.0±0.02 a	72.1±2.42 a	33.1±3.16 a