抗白粉病豌豆种质资源田间筛选

陆建英, 杨晓明*, 王 昶, 杨发荣， 张丽娟

(1.甘肃省农业科学院作物研究所, 兰州 730070;2.甘肃省农业科学院作物畜草与绿色农业研究所, 兰州 730070)



抗白粉病豌豆种质资源田间筛选

陆建英1, 杨晓明1*, 王 昶1, 杨发荣2， 张丽娟1

(1.甘肃省农业科学院作物研究所, 兰州 730070;2.甘肃省农业科学院作物畜草与绿色农业研究所, 兰州 730070)

以国内外收集的436份豌豆资源为试验材料,在田间自然感病的条件下,每份材料选10株,每株调查上部10片叶的病情级别,计算病情指数,进行白粉病抗性鉴定。同时对鉴定出的抗白粉病豌豆材料进行主要农艺性状的调查记载,旨在筛选出抗白粉病的豌豆优良种质资源,为今后抗性材料的有效利用提供参考,以利于加速豌豆抗性遗传育种进程。鉴定结果显示,436份材料中，抗病资源35份,占8.03%,其中11份高抗(HR),占2.52%;6份抗病 (R),占1.38%;18份中抗(MR),占4.13%。综合抗白粉病性与农艺性状优良性,筛选出半无叶型豌豆抗白粉病资源‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,普通蔓生型豌豆抗白粉病资源‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可进一步加以利用。

豌豆; 白粉病; 种质资源; 鉴定

由豌豆白粉菌(ErysiphepisiDC.)引起的豌豆白粉病是一种世界范围内广泛分布的病害,对豌豆鲜荚和干籽粒的产量和品质都会造成严重的影响[1]。该病在温带及亚热带地区普遍发生, 特别是在白天温暖、夜间冷凉的气候条件下危害严重,可造成25%～50%的产量损失, 严重感染的豌豆品种损失可达80%以上[2-6]。在我国,豌豆白粉病在四川、新疆、内蒙古、黑龙江、安徽、福建、河南、台湾、广东、广西、甘肃、陕西、青海等省(自治区)的豌豆产区都有发生[7]。

为了控制豌豆白粉病的发生,农民频繁使用化学农药防治,对环境造成很大污染[8]。利用抗病品种是控制豌豆白粉病最经济、有效的方法[3,9]。为了加快豌豆抗病育种进程及提高育种效率,寻找符合目标性状的优良亲本是育种成败的关键所在,因此,抗病种质资源的鉴定筛选显得尤为重要。国内从20世纪80年代就已经开展了这方面的相关工作,但鉴定出的抗病种质却很少[7,10-11]。近年来,我国科技工作者大量收集整理豌豆种质资源,其中包括国外优良资源、国内新育成品种及一些地方资源,为今后豌豆抗病资源的鉴定筛选提供了有利条件。目前,我国大田生产中还没有应用白粉病抗性优异的豌豆品种[12],大多数豌豆品种都不同程度地感病[13],也有少数豌豆资源表现出抗白粉病性,但是缺乏优良的农艺性状[14-15]。因此,鉴定筛选既抗白粉病、农艺性状又表现优良的豌豆种质资源很有必要[16-18]，可以帮助传统育种者克服在白粉病基因转入豌豆优良种质时面临的带入其他不利基因的连锁累赘问题[13]。

本研究以搜集整理的来自国内外不同地区、不同类型的436份豌豆种质资源为试材,调查病情级别,计算病情指数,进行白粉病抗性鉴定,同时对鉴定出的抗白粉病豌豆材料进行主要农艺性状的调查记载,旨在筛选出抗白粉病的豌豆优良种质资源,为今后抗性材料的有效利用提供参考,加速豌豆抗性遗传育种进程。

1 材料与方法

1.1 豌豆资源

以2010-2012年收集的国内外不同地区、不同类型436份豌豆资源为试材,主要由甘肃省农业科学院作物研究所、云南省农业科学院粮食作物研究所、中国农业科学院作物科学研究所提供,感病对照‘L1417’和抗病对照‘L0313’由云南省农业科学院粮食作物研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 豌豆抗白粉病田间鉴定

试验于2012年和2013年在甘肃省农业科学院秦王川试验站豌豆白粉病抗性鉴定圃进行。每年3月底播种,每份材料种植2行,行长1.5 m,行距30 cm,试验材料顺序排列。每隔10份材料种植2行感病对照材料‘L1417’和2行抗病对照‘L0313’。6月底豌豆白粉病在感病材料上普遍发病,病情稳定后,对各供试豌豆材料进行病情调查, 每份材料选10株,每株调查上部10片叶的病情级别,计算病情指数,计算两年的平均值,进行豌豆白粉病抗性鉴定。病情分级及抗性划分标准参照彭化贤等[10],病情指数计算参照宗绪晓等[19]。

抗病性分级标准以菌体覆盖单叶面积的百分率分为0～9级。0级：叶片上无可见侵染;1级：0<菌体覆盖单叶面积<10%;3级：10%≤菌体覆盖单叶面积<35%;5级：35%≤菌体覆盖单叶面积<65%;7级：65%≤菌体覆盖单叶面积<90%;9级：菌体覆盖单叶面积≥90%。

病情指数=100×∑(各级病叶数×各级代表值)/(调查总叶数×最高级代表值)。

依据各材料两年鉴定结果的平均值,将白粉病抗病性分6级,评价标准为：病情指数0～2为高抗(HR); 2.1～15.0为抗病(R); 15.1～40.0为中抗(MR); 40.1～60.0为中感(MS); 60.1～80.0为感病(S); 80.1～100为高感(HS)。

1.2.2 主要农艺性状调查记载

对鉴定出的抗白粉病豌豆材料进行生育期、株型、株高、花色、粒色、单株荚数、单荚粒数、荚长、荚宽、脐色、主茎荚数、始花节位数、百粒重等田间和室内主要农艺性状调查记载及考种。

2 结果与分析

2.1 豌豆资源白粉病抗性鉴定结果

对436份豌豆资源进行田间白粉病抗性鉴定,两年的试验结果表明,抗病资源有35份,占参试材料的8.03%,其中18份为中抗(MR),占4.13%;6份抗病(R),占1.38%;11份高抗 (HR),占2.52%;其余401份材料均为感病材料,占参试材料的91.97%,其中高感材料(HS)348份,占79.82%;中感材料(MS)27份,占6.19%;感病材料(S)26份,占5.96%。国内供试种质资源的绝大多数对豌豆白粉病都是高度感病的,表明我国的白粉病抗病资源相对匮乏。

2.2 抗病材料的来源、主要农艺性状和病情指数

由表1可以看出,35份抗病材料生育期在92～105 d之间,平均96.7 d,其中<100 d的早、中熟材料占85.7%,≥100 d的晚熟材料占14.3%。株型大多数为直立(82.9%),少数为半蔓生(17.1%)。主茎节数9～22节,平均14.4节。花色大多数为白色(77.1%),少数为红色(22.9%)。株高为45～150 cm,平均94.1 cm,矮生型(株高<65 cm)有5份,占14.3%,中间型(株高65～<110 cm)有20份,占57.14%,高大型(株高110～200 cm)有10份,占28.57%。单株荚数为2～13个,平均6.7个。荚长5.0～8.0 cm,平均6.4 cm。单荚粒数4.0～8.0粒,平均5.4粒,其中7.0～8.0粒的有4份,占11.4%,其他31份单荚粒数≤6粒,占88.6%。粒色最多的为绿色(34.3%),其次为白色(28.6%),剩余为黄色、麻色、粉色、红绿。百粒重25 g以上的大粒材料有7份,占20%,25 g以下的有28份,占80%,其中20 g以下的小粒材料有12份。

抗病材料的病情指数为0.8～24.2,平均11.3。35份抗病材料来源包括来自云南、甘肃、青海的育成品种(系)及其地方资源,还有少数国外材料。而来源于甘肃的品种(系)就有23份,其中地方品种较多(12份),这说明甘肃省的豌豆地方品种中蕴含丰富的豌豆白粉病抗源。

3 结论与讨论

我国的豌豆种质资源收集及白粉病抗性鉴定工作一直在进行,但鉴定出的抗病品种很少。据报道,豌豆白粉病抗性是由单隐性基因er1、er2,显性抗性基因Er3控制的[20-25]。Tiwari等[26]鉴定出来自中国的豌豆资源‘JI 1951’携带抗白粉病基因er1,但该资源并未在中国被利用。近几年,随着国外抗病材料的引进,我国以抗病材料为杂交亲本也选育出一些品系,抗病资源明显有所增加。

本研究从436份材料中鉴定出35份抗白粉病材料,其中高抗材料有11份,包括1份来自美国的‘Ps510314’;5份来自云南的材料‘所364’、‘所427’、‘所430’、‘所480’、‘0430’;1份甘肃定西地方资源‘H21’;2份甘肃省农科院作物所选育的优良豌豆品系‘X9002’、‘RZ-1-1’及现有台湾品种‘黑眉’和抗病对照‘L0313’。 鉴定出抗病品种6份,包括‘1702’、‘063-1’、‘W13-2’、‘定褐’、‘所353’、‘所486’。其中,‘1702’是甘肃省农科院作物所选育的优良白豌豆品种,矮秆,百粒重26.05 g,无论从株型上还是其他农艺性状上都表现比较好,在甘肃、云南、贵州都有一定的推广前景。鉴定出中抗品种18份：‘6001’、‘9129’、‘DX04’、‘DX17’、‘DX18’、‘DX20’、‘DX21’、‘DX23’、‘DX25’、‘DX27’、‘DX28’、‘土色豌豆’、‘G13-14’、‘G13-6、‘G13-8’、‘G13-14y’、‘MP1811’、‘X53’。这些中抗资源中,9份为甘肃定西地方品种,如DX系列,大多属于蔓生型豌豆且株高较高,籽粒多麻黑色;‘6001’、‘9129’、‘X53’、‘G13-14’、‘G13-6’、‘G13-8’、‘G13-14y’来源于甘肃省农科院作物所育成品系;‘土色豌豆’来源于青海;‘MP1811’是引自加拿大的品种,矮秆,百粒重23.15 g,综合性状较好,这些抗病材料可作为抗病优良亲本备用。综合豌豆抗白粉病性与农艺性状优良性,筛选出半无叶型豌豆‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,蔓生型豌豆‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可进一步加以利用。

研究表明,大田和室内条件下,携带抗病基因er1的植株表现出完全抗性,而抗病基因er2则仅表现叶片抗性,且在发病严重时表现不耐病。另外,在整个生长周期中,抗病基因er2的抗性不稳定,当其单独存在时可能不能够表现抗性,但如果合并有er1基因则会增加豌豆白粉病抗性[27]。Tiwari等[28]的研究发现,温室条件下种植的品系‘JI 82’和‘JI 2480’在纽约表现为感病,而在加拿大却表现为抗病。之所以会出现这种结果,可能与抗性鉴定方法、接种程度及环境条件有关,也可能是抗病基因er2的不稳定造成。在本试验中,也有部分材料第一年表现抗病,而第二年白粉病发病严重时又有不同程度感病,这种抗性表达受环境影响较大、稳定性不够的情况可能与含有er2基因有关,这种材料一般不适宜在抗病育种中应用。因此,本试验中田间筛选出的抗病材料今后还需进一步结合室内人工接种鉴定及抗病基因的分子标记鉴定。如果筛选出的豌豆抗病材料的白粉病抗性都是来源于单一的隐性基因er2,那么我们还应该关心该抗性基因的稳定性和持久性。同时,抗病材料筛选过程中有可能在不同的地区环境下表现为不同程度的抗、感病,因此筛选时应该结合不同地域进行。

从豌豆抗病育种角度来看,好的抗病材料如果其农艺性状不佳,产量不高,则无法在生产上推广应用。因此,本研究通过分析抗病材料的主要农艺性状,为选择抗病材料的同时对其优良农艺性状加以筛选提供了理论依据,也使一些本身性状优良的抗病材料可以直接加以应用或是作为杂交核心亲本,对于大大减少育种家的工作量,加速豌豆育种进程具有重要意义。

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(责任编辑：王 音)

Screening for pea resources resistant to pea powdery mildew in field

Lu Jianying1, Yang Xiaoming1, Wang Chang1, Yang Farong2, Zhang Lijuan1

(1. Crop Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070,China; 2. Animal Husbandry, Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

In order to provide theoretical basis for the effective utilization of resistant materials in the future and speed up pea resistance heredity and breeding process, resistance of 436 pea accessions to powdery mildew were evaluated under naturally infected conditions in the field. Ten plants of each accession were selected to survey disease levels, disease resistance were evaluated and recorded,disease index was calculated, and agronomic traits of resistant accessions were also surveyed and recorded. The results showed that 35 accessions were resistant to powdery mildew accounting for 8.03%,11 accessions with high resistant accounting for 2.52%,6 accessions with resistant accounting for 1.38%,18 accessions with moderate resistant accounting for 4.13%,and the rest of 401 accessions with high susceptible. Based on resistance to pea powdery mildew and agronomic superiority, semi-leafless pea‘RZ-1-1’,‘X9002’,‘1702’,‘MP1811’, leafed pea ‘DX23’, ‘DX25’, ‘Dinghe’, ‘Heimei’, ‘Suo 427’ and‘Suo 430’were screened out for further effective utilization.

pea; powdery mildew; germplasm resources; identification

2014-04-20

2014-07-13

国家食用豆产业技术体系(CARS-09-G8)；国家自然科学基金(31160304);甘肃省中青年科技研究基金计划项目(145RJYA303);甘肃省农业科学院中青年基金项目(2014GAAS18);兰州市科技计划项目(2009-1-172)

S 435.24

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.03.030

致 谢： 云南省农业科学院粮食作物研究所包世英研究员、中国农业科学院作物科学研究所宗绪晓研究员在豌豆种质资源提供上给予了大力支持,谨致谢忱。

* 通信作者 E-mail:yangxm04@hotmail.com