梨成熟果实对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力的评价

赵 梅， 陶书田， 齐开杰， 陈盛君， 张绍铃

（南京农业大学梨工程技术研究中心，南京 210095）

梨 炭 疽 病 （pear anthracnose）和轮纹 病 （pear ring rot）是梨树两大主要病害。梨炭疽病菌为半知菌亚门刺盘孢属的胶孢炭疽菌［Colletotrichum gloeosporioides （Penz.）Sacc.］［1］，主要危害果实，使果实腐烂、早落、影响产量和品质。梨轮纹病菌为子囊菌亚门葡萄座腔菌属的梨生孢囊壳菌（Botryosphaeria berengeriana de Not.）［2］，主要危害枝干和果实，叶片受害比较少见。梨轮纹病除危害梨，还可危害苹果、山楂、桃等果树。培育和利用抗病品种是防治病害的最有效、最符合农业可持续发展要求的措施，因此鉴定梨品种对炭疽病菌和轮纹病菌的抗性是抗病育种的关键环节之一。目前，不同梨品种果实对炭疽病菌抗性的评价还未见报道，而对轮纹病菌抗性的评价虽有部分报道［3－5］，但所试验品种有限。病原菌在寄主体内扩展是导致其发病的重要阶段之一，因此研究寄主抗病原菌扩展能力对于评价其抗病性具有较好的指导意义。本研究对101份梨种质资源的成熟果实进行室内接种梨炭疽病菌和轮纹病菌，测定各梨品种果实对两种病菌的抗扩展能力。本研究首次利用聚类分析方法对梨成熟果实抗炭疽病菌和轮纹病菌扩展能力分类，该分类方法比较灵活，可以根据研究目的及研究对象而调整，使分类在定量和定性方面得到统一。同时，对梨果实抗病菌扩展能力及果实主要生理指标进行相关性分析。本研究不仅为梨优质生产技术提供理论支撑，还可为梨种质资源评价、筛选及抗性育种提供重要理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2012年7月－10月，以南京农业大学江浦梨资源圃的101个梨品种果实为试材。梨炭疽病菌和轮纹病菌由南京农业大学植物保护学院刘凤权课题组提供。

1.2 方法

1.2.1 样品采集

于各品种的成熟期采摘梨果实，不同梨品种成熟期的确定参考各品种往年成熟期和种子颜色变成褐色且果实组织没有衰老。每个品种选取长势中等、产量一致的5株树，在每株树冠外围不同方向随机选取5个大小一致、无病虫害果实，每个品种共计25个果实。10个果实用于接种炭疽病菌，10个果实用于接种轮纹病菌，5个果实用于测定该品种主要生理指标。

1.2.2 接种方法

取生长均一的梨炭疽病菌及轮纹病菌菌丝培养物，连同培养基用直径5mm打孔器采下菌饼。用酒精棉（75%乙醇浸泡）对梨表面进行消毒处理，在每个梨果实中偏上部针刺接种菌饼，每果接种2个菌饼，封口膜密封固定。接种后的果实置于28℃恒温培养箱内培养，培养6d，测量病斑直径。病斑直径越大，表明梨品种对病菌抗扩展能力越小。

1.2.3 果实主要生理指标测定

总酚含量的测定采用福林酚法［6］，以没食子酸为基准物质，计算梨果肉多酚含量。石细胞含量测定参照聂继云等［7］的冷冻分离法进行。木质素含量测定参照Sancho等［8］的方法。

1.3 数据处理

试验数据用SPSS13.0软件统计分析。依据病斑直径，运用欧氏最长距离法，对101个梨品种进行聚类分析。同时，对梨果实炭疽病病斑直径、轮纹病病斑直径与梨果肉总酚、石细胞以及木质素含量作相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同梨品种果实对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力及其生理指标变化特点

101个梨品种果实炭疽病病斑直径和轮纹病病斑直径及其生理指标见表1。从表1可以看出：不同梨品种感病（炭疽病和轮纹病）后的病斑直径差异较大。其中，炭疽病病斑直径为0.6～4.0cm，均值为2.4cm；轮纹病病斑直径为1.8～6.7cm，均值为3.9cm。由此可知，总体上，轮纹病病斑直径平均比炭疽病病斑直径大，即梨种质资源对轮纹病菌的抗扩展能力低于对炭疽病菌的抗扩展能力。在所有供试梨品种果实中，‘巴梨’总酚含量最高，为0.859A／g，‘秋荣’总酚含量最低，为0.163A／g，101个梨品种果实总酚含量均值是0.323A／g；石细胞含量差异很大，含量变化范围在0.010～1.036g／100g，均值为0.233g／100g，大部分品种集中在0.1～0.65g／100g，占所有品种的77.8%，只有2个品种大于0.65g／100g，分别为‘白皮酥’和‘金川野生梨2号’；木质素含量变化范围为0.140～0.547A／10g，均值为0.303A／10g。

表1 炭疽病病斑直径、轮纹病病斑直径及其主要生理指标Table 1 The main physiological factors of fruits and lesion diameters of fruit anthracnose and ring rot

续表1 Table1（Continued）

续表1 Table1（Continued）

2.2 不同梨品种果实对炭疽病菌和轮纹病菌的抗扩展能力的聚类分析

根据101个梨品种果实炭疽病病斑直径的差异，进行不同梨品种果实对炭疽病菌抗扩展能力分类。以最长距离法λ＝7.0，可以将101个品种划分为5类，其结果绘成谱系（图1）。

图1 101个梨品种果实对炭疽病菌抗扩展能力聚类分析图Fig.1 Cluster analysis of anti－expansion capacity against the pathogens of anthracnose in fruits of 101 Pyrus species

其中第一类抗扩展性强，病斑直径为0.638～1.537cm，有14个品种，占测定品种的13.9%；第二类抗扩展性较强，病斑直径为1.645～2.153cm，有23个品种，占测定品种的22.8%；第三类抗扩展性中等，病斑直径为2.197～2.879cm，有41个品种，占测定品种的40.6%；第四类抗扩展性较弱，病斑直径为2.962～3.448cm，有17个品种，占测定品种的16.8%；第五类是抗扩展性弱，病斑直径为3.544～3.974cm，只有6个品种，占测定品种的5.9%。

以上述梨果实对炭疽病菌抗扩展能力的评价方法，进行梨果实对轮纹病菌抗扩展能力的聚类分析，101个品种也划分为5类，其结果绘成谱系（图2）。其中第一类抗扩展性强，病斑直径为1.856～2.755cm，有22个品种，占测定品种的21.8%；第二类抗扩展性较强，病斑直径为2.896～3.481cm，有17个品种，占测定品种的16.8%；第三类抗扩展性中等，病斑直径为3.578～4.550cm，有36个品种，占测定品种的35.6%；第四类抗扩展性较弱，病斑直径为4.689～5.996cm，有24个品种，占测定品种的23.8%；第五类抗扩展性弱，病斑直径为6.714～6.720cm，仅有2个品种，占测定品种的2.0%。

图2 101个梨品种果实对轮纹病菌抗扩展能力聚类分析图Fig.2 Cluster analysis of anti－expansion capacity against the pathogens of ring rot in fruits of 101 Pyrus species

聚类分析结果表明，对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力均为中等的梨品种最多，而对上述两种病菌表现为抗扩展性弱的品种最少。

2.3 梨果实对炭疽病菌和轮纹病菌的抗扩展能力与其主要生理指标相关性分析

对梨果实炭疽病病斑直径、轮纹病病斑直径与梨果肉总酚、石细胞以及木质素含量作相关性分析（表2），结果表明，炭疽病病斑直径和轮纹病病斑直径呈极显著正相关（R＝0.687＊＊），可见不同品种梨果对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力呈极显著正相关；果肉总酚含量与炭疽病病斑直径呈极显著负相关，与轮纹病菌病斑直径呈显著负相关，说明梨果肉总酚含量与果实对炭疽病菌抗扩展能力呈极显著正相关，与果实对轮纹病菌抗扩展能力呈显著正相关；果肉石细胞含量和上述两种病害的病斑直径均呈负相关，其中与轮纹病病斑直径达到极显著水平，表明果肉石细胞含量和梨果实对炭疽病菌抗扩展能力呈正相关，和梨果实对轮纹病菌抗扩展能力呈极显著正相关；而果肉木质素含量和这两种病害的病斑直径相关性不明显，说明果肉木质素含量和梨果实对这两种病菌的抗扩展能力相关性均不明显。

表2 炭疽病病斑直径、轮纹病病斑直径与其生理指标相关性分析Table 2 Relative analysis of the lesion diameters of fruit anthracnose and ring rot and main physiological factors in pear fruits

3 讨论

梨炭疽病和轮纹病是梨树两大主要病害，是成熟期和贮藏期导致果实腐烂的重要原因［2－3］。为生产优质梨果，选择栽培抗病品种是最经济、有效的措施。不同寄主对病原菌的抗扩展能力对研究不同寄主对病原菌的抗性具有重要的指导意义。本研究对101个梨品种分别进行室内接种炭疽病和轮纹病，并通过聚类分析及相关分析等方法进行供试品种对两种病菌的抗扩展能力的评价和鉴定。结果表明，不同梨品种对两种病菌的抗扩展能力差异较大，总体上所测试的梨品种对轮纹病菌抗扩展能力低于对炭疽病菌的抗扩展能力。

本研究采用室内人工接种果实的方法进行梨品种果实对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力的评价，可以减少外界不确定性因素干扰以及进行果实套袋或菌体保湿等工作的人力和资源耗费［9］。但其结果是否与田间自然抗性鉴定结果具有很好的正相关，以及是否以室内人工接种鉴定更为准确，还有待进一步研究。

本研究首次采用聚类分析方法进行不同梨品种对病菌抗扩展能力的研究。聚类分析的功能是建立一种分类方法，它将一批样品或变量按照它们在性质上亲疏程度进行分类［10］。将供试品种划为若干类群，类群内具有相似的抗性反应组合，而类群间具有较明显的抗性反应差异。在本研究中，根据最长距离法（λ＝7.0），101个梨品种对炭疽病菌和轮纹病菌的抗扩展能力均可分为5类，即抗扩展性强、较强、中等、较弱、弱。不同梨品种果实对炭疽病菌抗扩展能力聚类分析结果表明，抗扩展性强的品种14个、抗扩展性较强的品种23个、抗扩展性中等的品种41个、抗扩展性较弱的品种17个、抗扩展性弱的品种6个，分别占供试品种的13.9%、22.8%、40.6%、16.8%、5.9%。梨果实对轮纹病菌抗扩展能力分类结果表明，抗扩展性强的品种22个，抗扩展性较强的品种17个，抗扩展性中等的品种36个，抗扩展性较弱的品种24个，抗扩展性弱的品种2个，分别占测定品种的21.8%、16.8%、35.6%、23.8%、2.0%。结果分析表明，在101个供试梨品种中，对上述两种病菌抗扩展能力均为中等的品种所占比率最多，而对上述两种病菌表现为抗扩展性弱的品种所占比率最少。

酚类物质是植物体内重要的次生代谢物质，其与植物抗病性密切相关［11］。植物积累酚类物质的来源主要有两个，一是寄主品种原始酚类物质的积累，二是在病原菌侵染后，宿主细胞迅速作出反应，酚类物质迅速积累［12］。刘海英等［13］对苹果成熟期果实进行轮纹病菌的接种，研究结果表明苹果果实总酚含量是果实轮纹病发病的负相关因子。本研究发现，梨果肉中总酚含量与梨果实对炭疽病菌抗扩展能力呈极显著正相关，与梨果实对轮纹病菌抗扩展能力呈显著正相关，研究结果与刘海英等［13］的结果较为一致。木质素是高等植物重要的结构物质，木质素的累积是抗病菌侵入的主要因素［11］。但本研究结果显示，梨果肉木质素含量与梨果实对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力相关性不明显，但是果肉中石细胞的含量与梨果实对炭疽病菌和轮纹病菌抗扩展能力呈正相关，其中与梨果实对轮纹病菌抗扩展能力相关性达到极显著水平。木质素是石细胞的主要成分，Ranadive等［14］发现‘Yuzuhada’梨果实石细胞中含有18%的木质素，而Tao等［15］报道‘砀山酥梨’石细胞中木质素含量高达30%。在本研究中，石细胞与果实对病菌抗扩展能力呈现负相关，是否主要是由于木质素的作用，还有待于进一步研究。

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