32份木薯种质对疫霉根腐病的抗性评价和农艺性状分析

段春芳, 李月仙, 刘 倩, 宋记明, 易怀锋, 熊贤坤,张林辉, 沈绍斌, 严 炜, 刘光华

(云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所, 保山 678025)

32份木薯种质对疫霉根腐病的抗性评价和农艺性状分析

段春芳, 李月仙, 刘 倩, 宋记明, 易怀锋, 熊贤坤,张林辉, 沈绍斌, 严 炜, 刘光华*

(云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所, 保山 678025)

通过田间自然发病和室内离体接种方法对32份木薯种质进行了棕榈疫霉根腐病抗病性评价,结果表明,供试的32份木薯种质中,高抗种质7份,抗病种质7份,中感种质8份,感病种质7份,高感种质3份。其中高抗种质为‘H360’、‘华南11号’、‘华南8号’、‘H588’、‘桂热3号’、‘H873’和‘H971’;抗病种质为:‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’和‘H47’。对其中14份抗棕榈疫霉根腐病木薯种质的农艺性状进行了鉴定和评价,结果表明‘华南8号’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’可以进一步加以利用。

木薯根腐病; 棕榈疫霉; 抗病性评价

木薯根腐病是严重影响木薯产量和品质的重要病害之一,分布于世界各个种植区[1],可由一种或多种病原物引发[2]。据报道,引起该病害的主要病原菌有疫霉Phytophthoraspp.、那特斯拉菌Nattrassiamangiferae、镰刀菌Fusariumspp.、木栖柱孢霉Scytalidiumlignicola、木质层孔菌Fomeslignosus、齐整小核菌Sclerotiumrolfsii和可可球二孢Botryodiplodiatheobromae等[3-9]。2010年由棕榈疫霉Phytophthorapalmivora引起的木薯根腐病在我国海南儋州的‘华南205’上首次发现，发病率约为30%[10]。棕榈疫霉在印度Tamil Nadu地区造成50%以上的产量损失[11]。郭涵等[12]对棕榈疫霉引起的木薯根腐病防控药剂进行了筛选,从15种药剂中筛选出64%噁霜·锰锌WP、50%氟吗·乙铝WP和25%甲霜·霜霉威WP 3种抑菌效果较好的药剂。然而采用化学药剂防治木薯根腐病不仅加大了木薯种植成本,而且造成环境污染、病菌抗药性增强等问题。目前,抗病种质的利用是解决木薯根腐病危害的最好途径,本研究对32份木薯种质进行了抗棕榈疫霉根腐病鉴定,并对抗棕榈疫霉根腐病木薯种质的农艺性状进行分析,筛选出有较好抗性和农艺性状的优良木薯种质,可为今后的抗根腐病材料的有效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试病原菌

供试菌株CRHN01为疫霉属的棕榈疫霉Phytophthorapalmivora,由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所提供。CRHN01在PDA培养基平板中28℃培养7 d备用。

1.1.2 供试木薯

32份木薯种质从国内木薯研究机构及木薯种植地引进,保存于云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所木薯种质圃内。

1.2 试验方法

1.2.1 木薯种质种植

32份木薯种质于2011年3月种于云南省保山市潞江坝云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所科技示范园内,每份种质种15株,3次重复,种植株行距为0.8 m×1 m,木薯粗放管理,未做施肥处理。

1.2.2 木薯对根腐病的抗性评价

1.2.2.1 木薯根腐病田间调查

收获木薯时记录每株木薯鲜薯发病条数,用以下公式计算木薯根腐病发病率:

发病率(%)=发病木薯条数/木薯总条数×100;

将薯块中部横切,根据横切面的发病程度分级[13-14]:0级,薯块无病斑;1级，发病面积占薯块横切面积的比例小于1/4;2级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/4,小于1/2;3级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/2,小于3/4;4级,薯块全腐烂。

病情指数=∑(各病级薯块数×该病级值)/(调查总薯块数×最高病级值)×100。

1.2.2.2 室内离体接种

选取大小均一、无损伤鲜薯,用清水洗净鲜薯表皮土块,晾干后备用;用打孔器(孔径5 mm)在鲜薯中间部位纵向并排挖2～3 cm深的3个小孔,将备好的直径为5 mm的菌块放入其中2个孔内(菌丝面朝下),第3个小孔放入PDA培养基作为对照,盖上打孔时留下的木薯表皮,用脱脂棉覆盖接种处,脱脂棉喷无菌水保湿,把接种好的薯块放入保鲜盒内保湿。每个品种按上述方法接种3条鲜薯,接种7 d后横切薯块接种点,观察接种薯块的发病情况,统计病情指数。分级标准和抗性评价标准参考李超萍等[15],各分级标准如下:0级,发病面积占薯块横切面积的比例小于1/16;1级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/16,小于1/8;2级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/8,小于1/4;3级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/4,小于1/2;4级,发病面积占薯块横切面积的比例大于等于1/2,小于3/4;5级，发病面积占薯块横切面积的比例大于等于3/4。

计算出病情指数,根据病情指数将木薯种质抗病性划分为5个等级,DI≤20:高抗(HR);20.1≤DI≤40:抗病(R);40.1≤DI≤60:中感(MS);60.1≤DI≤80:感病(S);80.1≤DI:高感(HS)。

1.2.3 木薯抗病种质农艺性状分析

以‘华南205’为对照品种,对筛选出来的14份抗病木薯种质进行鲜薯产量和淀粉含量等主要农艺性状分析。14份木薯种质于2014年3月4日-5日种于云南省保山市潞江坝云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所科技示范园内,每份种质种植20株,3次重复,株行距为0.8 m×1 m,粗放管理,未做施肥处理。于2015年1月采挖木薯时测量木薯的株高、茎粗、鲜薯条数、鲜薯重以及淀粉含量等主要农艺性状。其中,株高、茎粗、鲜薯条数、鲜薯重按常规方法测量;鲜薯淀粉含量采用国际热带农业中心制定的公式计算[16]。

1.2.4 数据分析

发病率、病情指数、木薯产量、淀粉含量等农艺性状及采用Excel软件进行分析;利用DPS 7.5对试验数据进行方差分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 田间抗病性评价

于2012年2-3月,对32份木薯种质根腐病的田间发病率和病情指数进行调查和记录,各种质的抗病性评价结果见表1,由表中可以看出32份木薯种质发病率在0～56.08%之间,其中,种质‘镇沅引2’、‘C-17’、‘F520’、‘G51’、‘H798’、‘H629’ 和‘H872’发病率大于40%,为感病品种。‘H588’和‘华南11号’在田间未发病；发病较轻的有‘华南8号’、‘F556’、‘H360’、‘桂热3号’、‘C-4’、‘华南205’、‘南植188’、‘H867’、‘I545’、‘H502’、‘H1312’、‘H47’、‘H873’、‘GR911’‘G15’和‘新选048’等种质,其发病率均在20%以内。

表1 木薯种质在田间对根腐病的抗性评价1)

Table 1 Field evaluation of disease resistance of cassava toPhytophthorapalmivora

种质Germplasm发病率/%Diseaseincidence病情指数Diseaseindex种质Germplasm发病率/%Diseaseincidence病情指数Diseaseindex种质Germplasm发病率/%Diseaseincidence病情指数DiseaseindexH87256.08a43.67abcH97130.56abcde18.77abcdH86711.28cde9.12bcdH62953.57ab48.13abF1028.72abcde28.72abcd南植1889.65cde7.20bcdH79853.46ab45.27abH125523.66abcde23.66abcd华南2054.59cde4.97cdG5153.06ab52.06a新选04817.34abcde23.39abcdC-45.37cde4.29cdF52044.14abc33.83abcdG1517.31abcde16.67abcd桂热3号3.94cde2.08cdC-1743.20abcd41.08abcdGR91115.00bcde14.87abcdH3603.72cde1.67cd镇沅引242.67abcd40.59abcdH87314.54bcde13.06abcdF5562.58de1.56cdKU50Ⅱ36.00abcde35.87abcdH4714.31bcde10.91abcd华南8号1.30e3.20cd镇沅引135.76abcde32.17abcdH131213.95bcde9.21bcd华南11号0.00e0.00dH60933.72abcde33.43abcdH50213.12bcde11.14bcdH5880.00e0.00dC-1332.00abcde28.77abcdI54512.82bcde8.78bcd

1) 表中同列数据后标有不同字母的平均值按邓肯新复极差法测验差异显著(P<0.05)。 Different letters in the same column indicate significant difference by Duncan’s test at 0.05 level.

2.2 室内离体接种抗病性评价

不同木薯种质室内离体抗病性评价结果见表2,本次评价未发现免疫种质,其中高抗种质7份,分别为‘H360’、‘华南11号’、‘华南8号’、‘H588’、‘桂热3号’、‘H873’和‘H971’,占参试种质的21.9%;抗病种质7份,分别为‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’和‘H47’,占参试种质的21.9%;中感种质8份,占参试种质的25%;感病种质7份,占参试种质的21.9%;高感种质3份,占参试种质的9.4%。

表2 木薯种质对根腐病的室内离体抗病性评价

Table 2 Evaluation of resistance of cassava toPhytophthorapalmivoraby excised root tissue inoculation

种质Germplasm病情指数Diseaseindex抗性等级Resistancelevel种质Germplasm病情指数Diseaseindex抗性等级Resistancelevel种质Germplasm病情指数Diseaseindex抗性等级ResistancelevelH125583.33aHSI54555.56efghMSGR91129.59mnoRG1582.82abHSF52053.33fghijMSH50228.89mnoRC-1782.00abHSH86751.11ghijMSF55626.67nopR新选04880.00abS镇沅引148.00hijkMSH97120.00opqHR华南20573.64abcSH60945.00ijkMSH87320.00opqHRH79872.72bcSH87244.44ijkMS桂热3号20.00opqHR镇沅引268.75cdSH131242.22jkMSH58818.18pqHRG5166.67cdSH4740.00klR华南8号16.67qHRKU50Ⅱ65.00cdeS南植18838.00klmR华南11号15.30qHRC-1363.33cdefSF1031.11lmnRH36011.11qHRH62960.00defgMSC-430.00lmnoR

2.3 两种评价方法的比较

采用田间抗病性评价和室内离体接种抗病性评价综合评价了32份木薯种质,从表1和表2可以看出,各种质在不同的评价方法下病情指数有所不同,除了个别种质,田间评价和室内离体接种评价得出的抗感趋势是一致的。‘华南205’和‘G15’经室内接种鉴定为感病和高感,但在田间发病率和病情指数均很低。室内离体接种评价得出的14个抗病种质,在田间评价中表现较好,其病情指数在0～18.77%之间,均低于20%。各种质在两种评价方法下的病情指数的变动范围各不相同,室内离体接种的病情指数高于田间评价,说明室内各种质的感病程度高于田间自然感病程度,原因是室内接种尽量创造有利于病菌萌发、生长、致病的适宜条件,为病害的发生流行提供最有利的条件,而田间自然发病受诸多因素的控制和影响,所以病害的发生和严重度受到一定程度的限制。

2.4 抗病种质主要农艺性状分析

从表3可以看出,14份木薯种质株高为194.00～316.19 cm,对照‘华南205’株高为219.20 cm,株高比对照高的有10份,分别是‘H588’、‘H873’、‘F556’、‘H360’、‘南植188’、‘C-4’、‘F10’、‘H47’、‘H971’和‘H502’,株高最矮的是‘华南11号’,为194 cm。茎粗为24.59～35.67 mm,‘华南205’茎粗为28.16 mm。茎粗比对照‘华南205’粗的有5份,分别是‘华南11号’、‘H588’、‘C-4’、F10和‘H502’,茎最细的是‘南植188’,为24.59 mm。

单株鲜薯数量以‘华南205’最多,平均为12.24条,其次是‘华南8号’,平均为11.01条。鲜薯数量最少的是‘H47’,平均为7.37条。单株鲜薯重比较结果显示,比‘华南205’高的有8份种质,依次是‘华南11号’、‘F556’、‘桂热3号’、‘C-4’、‘H360’、‘GR911’、‘F10’和‘华南8号’,单株鲜薯重分别为6.73、5.37、4.33、4.27、4.20、3.73、3.54、3.37 kg,如按株行距0.8 m×0.1 m,667 m2833株木薯来计算,该8份种质鲜薯产量分别是84.09、67.10、54.10、53.35、52.48、46.61、44.23、42.11 t/hm2。单株产量比‘华南205’低的有‘H47’、‘H502’、‘H873’、‘南植188’、‘H588’、‘H971’,分别为2.57、2.45、2.44、2.34、2.22、2.08 kg,折合单位面积产量分为32.11、30.61、30.49、29.24、27.74、25.99 t/hm2。由此可以看出,各个种质鲜薯产量存在显著差异。14份木薯种质中有11份种质块根的分布为水平伸长,2份种质块根的分布为垂直伸长,1份种质块根的分布为无规则;4份种质的结薯集中度为分散,10份种质的结薯集中度为集中。

从表3可以看出,14份木薯种质淀粉含量在18.31%～30.27%之间,各份种质之间存在显著性差异。淀粉含量比对照‘华南205’高的有5份,分别为‘华南8号’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’,淀粉含量依次为30.27%、29.07%、28.86%、28.11%、26.02%。其余9份木薯种质淀粉含量均比对照‘华南205’低。

表3 木薯种质主要农艺性状分析

Table 3 Agronomic characteristics of cassava germplasms in this study

种质Variety株高/cmPlantheight茎粗/mmStemdiameter单株鲜薯数量/条Rootnumberperplant单株鲜薯重/kgRootweightperplant块根的分布Distributionofcassavatubers结薯集中度Concentrationoftuberization淀粉含量/%StarchcontentH588(316.19±11.21)a (31.01±1.50)ab(8.83±0.76)cde(2.22±0.29)ef 水平伸长分散(23.52±1.98)cdH873(276.37±40.08)b(26.90±3.20)bc(8.30±0.62)e(2.44±0.36)def水平伸长分散(20.75±0.95)eF556(273.60±20.91)bc(27.58±0.78)bc(8.13±0.55)e(5.37±0.44)b垂直伸长集中(28.86±1.48)aH360(265.98±13.20)bc(25.11±3.90)c(7.90±1.13)e(4.20±0.56)bc无规则集中(26.02±1.30)b南植188(260.43±20.21)bcd(24.59±4.92)c(8.87±1.46)cde(2.34±0.43)ef水平伸长集中(24.13±1.47)bcC-4(256.07±15.30)bcde(29.91±2.96)bc(10.40±0.26)bc(4.27±0.64)bc水平伸长分散(28.11±1.47)aF10(248.40±9.8)bcdef (29.61±0.75)bc(8.20±0.78)e (3.54±1.71)cdef水平伸长集中(18.31±0.47)f H47(238.47±19.52)bcdef(27.85±4.67)bc(7.37±1.18)e(2.57±0.94)def水平伸长集中(21.30±1.10)deH971(236.91±11.90)bcdefg(26.21±0.79)bc(7.69±0.62)e(2.08±0.24)f水平伸长集中(23.26±1.36)cdH502(230.83±30.08)cdefg(28.75±4.67)bc(7.51±0.37)e(2.45±0.55)def水平伸长分散(22.13±1.95)cde华南205(219.20±40.09)defg(28.16±2.49)bc(12.24±2.05)a(3.23±1.16)cdef水平伸长集中(24.26±0.67)bc桂热3号(212.57±6.26)efg(25.65±1.01)bc(8.67±0.55)de(4.33±0.29)bc垂直伸长集中(22.74±1.30)cde华南8号(211.47±0.50)fg(26.33±0.50)bc(11.01±1.00)ab(3.37±0.32)cdef水平伸长集中(30.27±0.64)aGR911(210.32±34.34)fg(27.57±0.91)bc(7.94±0.16)e(3.73±0.32)cde水平伸长集中(29.07±0.53)a华南11号(194.00±24.33)g(35.67±2.37)a(10.33±0.58)bcd(6.73±0.15)a水平伸长集中(20.77±0.33)e

3 结论与讨论

通过田间自然发病和室内接种抗病性评价结果得出‘H360’、‘华南11号’、‘华南8号’、‘H588’、‘桂热3号’、‘H873’、‘H971’ 表现为高抗；‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’、‘H47’表现为抗病性。该14份抗病木薯种质中产量最高的是‘华南11号’,单株鲜薯产量达6.73 kg,折合单位面积产量84.15 t/hm2,淀粉含量仅有20.75%,从株高、株型、田间开花挂果情况以及抗病性评价来看,‘华南11号’适合作为杂交育种的父本或者母本材料。综合产量和淀粉含量等木薯农艺性状,14份木薯种质中表现较好的是‘华南8号’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’。笔者参与的《木薯疫霉根腐病在我国的发生调查及59份种质的抗病性评价》[15]一文记载了22份抗病种质。各地引种木薯可参考上述筛选出的优质抗木薯根腐病种质,并有针对性地对筛选出来的优良抗病种质做进一步推广应用。

木薯抗病性评价可通过2种方法[5]:一种是田间评价,通过田间人工接种病原菌来评价抗病种质;另外一种是室内接种评价,通过木薯茎秆人工接种、鲜薯切薄片人工接种以及整个木薯块根人工接种等3种不同的接种方式来评价木薯根腐病抗病性,这3种不同的接种方法中整个木薯块根人工接种方法得到的结果与田间评价的结果最接近,CIAT[3]报道了采用了整个木薯块根人工接种方法成功筛选出抗P.drechsleri根腐病的木薯种质。田间人工接种的评价方法易受到接菌量不均一,土壤中木薯结薯的分布、方向等因素的影响[5],加上木薯收获期气候干燥,湿度小,不利于木薯根腐病发病,难以开展木薯根腐病抗病性评价工作。此外,接种后易造成木薯根腐病大面积发病的风险,加大木薯根腐病防治的难度。因此,本次根腐病抗性评价采用室内离体接种结果作为依据筛选抗病木薯种质。

目前,‘华南205’为主栽品种,室内离体接种评价结果中‘华南205’为感病品种。在云南,大部分木薯种植于荒山、荒坡[17],这加大了木薯根腐病的防治成本和难度,面对主栽品种结构单一、品种退化等严峻考验,发掘新的高产、高淀粉的抗根腐病品种具有重要意义,这一初步评价的基本数据为进一步选育抗病品种奠定基础。

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(责任编辑:杨明丽)

Comprehensive assessment of 32 cassava germplasms for resistance to root rot disease (Phytophthorapalmivora) and agronomic traits

Duan Chunfang, Li Yuexian, Liu Qian, Song Jiming, Yi Huaifeng, Xiong Xiankun,Zhang Linhui, Shen Shaobin, Yan Wei, Liu Guanghua

(InstituteofTropicalandSubtropicalCashCrops,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Baoshan678025,China)

Evaluation of 32 cassava germplasms for resistance toPhytophthorapalmivoraroot rot disease was investigated by field natural incidence survey and excised root tissue inoculation, and agronomic traits of resistant accessions were also surveyed. The results showed that 7 germplasms were highly resistant, 7 germplasms resistant, 8 germplasms moderately susceptible, 7 germplasms susceptible and 3 germplasms highly susceptible.‘H360’,‘South China 11’,‘South China 8’,‘H588’,‘Guire 3’,‘H873’and‘H971’ were highly resistant germplasms and ‘F556’,‘H502’,‘GR911’, ‘C-4’,‘F10’,‘Nanzhi188’and ‘H47’ were resistant germplasms to root rot. Based on the resistance to cassava root rot and agronomic superiority,‘South China 8’,‘GR911’,‘F556’,‘C-4’ and ‘H360’could be recommended for further utilization.

cassava root rot;Phytophthorapalmivora; disease resistance assessment

2016-02-03

2016-05-26

国家现代农业产业技术体系(CARS-12-ynlgh)；云南省科技惠民计划项目(2014RA062)；云南省技术创新人才培养对象培养项目(2011CI060)

S 435.33

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.025

致 谢： 感谢中国热带农业科学院环境与植物保护研究所李超萍老师在此次抗病性评价工作给予的指导和帮助。

* 通信作者 E-mail：rjslgh@ 126.com