山东省2个大豆孢囊线虫群体生理小种鉴定及其烟草寄生性测定

赵洪海，管锡财，梁 晨，彭德良

(1.青岛农业大学 农学与植物保护学院，山东省植物病虫害防控重点实验室，山东 青岛 266109；2.中国农业科学院 植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193)

大豆孢囊线虫(HeteroderaglycinesIchinohe，soybean cyst nematode，SCN)是专性内寄生植物病原线虫，是世界上危害大豆最严重的植物病原物之一，在前10个大豆主产国造成的产量损失超过其他任何一种大豆病虫害[1-2]，仅在美国每年造成的大豆产量损失超过10亿美元[3]。SCN在我国黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、山东、河南、江苏、安徽等22个省(直辖市、自治区)均有发生[4]，每年大豆受害面积超过150万hm2，尤以我国东北和黄淮海大豆产区发生严重，一般减产30%以上，甚至绝收[5-6]。SCN在我国除为害大豆等多种豆科作物外，还可侵染烟草、地黄等作物[7-8]。

作为严格的专性寄生物，为害大豆的SCN存在多个生理小种[5，9]，但由于生产上品种更换，可能导致生理小种发生变异[10]。近期笔者在山东省诸城市发现了SCN 14号生理小种，是该小种在山东省的首次发现[11]，而山东省其他地区SCN生理小种类型的变化情况及其对烟草的寄生性尚不明确。本试验测定了即墨市和莒县大豆田间自然群体的生理小种类型及其对部分烟草品种的寄生性，为SCN综合治理技术方案中大豆抗病品种的合理利用和大豆-烟草轮作防控措施的科学实施提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料来源

2个SCN大豆群体分别采自山东省即墨市和莒县，分别用SCN即墨群体和SCN莒县群体表示。供试大豆品种共5个，其中4个为SCN生理小种鉴别寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763，1个为感病对照品种Lee，最初均由沈阳农业大学北方线虫研究所提供，而后由青岛农业大学植物线虫学研究室繁育。供试烟草品种共6个，为中烟100、云烟85、红花大金元、K326、NC55和NC95，均由中国农业科学院烟草研究所提供。大豆和烟草种植钵为210 mL容积的塑料水杯，杯高8.5 cm。

1.2 线虫接种和培育

2015年5月，每杯装灭菌沙壤土150 g后，移栽胚根长4～5 cm豆苗或3～4片真叶烟苗，每杯1株。同时进行线虫接种：在幼苗周围土壤上用玻璃棒打3个孔，孔深至根系水平，每孔置入5个压破的大小一致且饱满的孢囊，用水淋冲后压土封孔。每杯共接种孢囊15个(约含1 300个卵)，即最初孢囊群体密度(Pi)为10个/100 g。将种植杯置温室内在20～30 ℃环境下培育。大豆和烟草每个品种重复5次。

1.3 调查和统计方法

线虫接种35 d后，扣杯取根，检查根系上和土壤中白色雌虫并计数，并对根系中的线虫进行染色[5]、计数。记录每个品种处理形成的雌虫(Female)及每株根内二龄幼虫(J2)、三龄幼虫(J3)和四龄幼虫(J4)的数量。统计雌虫数量时将土壤中颜色变深的或变褐的孢囊也计算在内。在此试验中雌虫群体密度即为最终孢囊群体密度(Pf)，单位为个/100g。

SCN生理小种鉴定方法参考雌虫指数(Female index，FI)法：FI=(SCN在某个鉴别寄主上产生的平均雌虫数量/SCN在感病对照品种Lee上产生的平均雌虫数量)×100，当FI≥10时为感病，反之抗病。根据各鉴别寄主对待测SCN群体的抗感反应，确定其生理小种类型[5，9]。

SCN对烟草品种寄生性大小的测定采用繁殖系数(Reproduction factor，Rf)法：Rf=最终孢囊群体密度(Pf)/最初孢囊群体密度(Pi)。本试验中Pf即接种35 d后形成的雌虫群体密度。Rf值越大，寄生性越强[12]。

利用统计软件SPSS 16.0对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 SCN即墨群体

接种35 d后，SCN即墨群体在5个大豆品种(4个生理小种鉴别寄主和1个感病对照品种Lee，下同)和6个烟草品种上的侵染和繁殖情况分别见表1，2。

SCN即墨群体在5个大豆品种上的繁殖系数(Rf)为0.05～9.03，平均为1.88，其中在感病对照品种Lee上的Rf高达9.03，品种Lee表现为高感。在生理小种鉴别寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763上SCN即墨群体的雌虫指数(FI)均小于10，表明这4个鉴别寄主均表现为抗病。参照SCN生理小种划分标准[9]，则可推断SCN即墨群体属于大豆孢囊线虫3号生理小种。另外，接种35 d后，4个鉴别寄主的根内存有少量J2、J3或J4，幼虫数量品种间差异不显著；感病对照品种Lee的根内存有大量幼虫，其幼虫数量与鉴别寄主均存在极显著差异(表1)。

接种35 d后，SCN即墨群体在6个烟草品种上的Rf为0.00～0.04，平均为0.01。该群体只在中烟100、NC55和NC95上产生极少数雌虫；在云烟85上既无雌虫形成，又无幼虫的侵入和发育。尽管在红花大金元和K326上不能形成雌虫，但在其根内有极少量侵入的J2(表2)。结果表明，SCN即墨群体对6个供试烟草品种无寄生性或寄生性极差。

表1 接种35 d后SCN即墨群体在大豆上的侵染和繁殖结果Tab.1 Infection and reproduction of SCN Jimo population on soybean in 35 d post inoculation

注：表中雌虫数、Rf数值、J2数和J3+J4数为5次重复的平均值±标准误；同列不同大写字母表示0.01水平差异显著性；Pi均为10个/100 g。表2-4同。

Note：The values for female number，Rf，J2 number and J3+J4 number are means of five replicates±SE；The different capital letters indicate significant difference at 0.01 level；The Piare all 10 cysts in 100 g of soil.The same as Tab.2-4.

表2 接种35 d后SCN即墨群体在烟草上的侵染和繁殖结果Tab.2 Infection and reproduction of SCN Jimo population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可见，SCN即墨群体为3号生理小种，在5个大豆品种上平均Rf为1.88，在6个烟草品种上平均Rf仅为0.01，前者是后者的188倍；在最敏感大豆品种Lee上的Rf高达9.03，在最敏感烟草品种中烟100上的Rf仅为0.04，前者是后者的226倍。

2.2 SCN莒县群体

接种35 d后，SCN莒县群体在5个大豆品种和6个烟草品种上的侵染和繁殖情况分别见表3，4。

SCN莒县群体在5个大豆品种上的繁殖系数(Rf)为0.05～5.28，平均为1.23，其中在感病对照品种Lee上的Rf高达5.28，品种Lee表现为高感。在Peking、PI88788和PI90763上SCN莒县群体的雌虫指数(FI)均小于10，这3个鉴别寄主表现抗病；在Pickett上FI(12.1)大于10，Pickett表现感病。参照SCN生理小种划分标准[9]，则可推断SCN莒县群体属于大豆孢囊线虫6号生理小种。另外，接种35 d后，4个鉴别寄主的根内存有少量J2、J3或J4，幼虫数量品种间差异不显著；感病对照品种Lee的根内存有大量幼虫，其幼虫数量与鉴别寄主均存在极显著差异(表3)。

表3 接种35 d后SCN莒县群体在大豆上侵染和繁殖结果Tab.3 Infection and reproduction of SCN Juxian population on soybean in 35 d post inoculation

接种35 d后，SCN莒县群体在6个烟草品种上的Rf为0.00～0.65，平均为0.16。该群体在云烟85、NC95、NC55、中烟100和K326上可产生不同数量的雌虫。在云烟85上产生的雌虫数量最多，Rf达0.65；在NC95上产生的雌虫数量次之，Rf为0.16；在其他烟草品种上Rf均不到0.10。在红花大金元上未见雌虫产生，但有极少量J2的侵入(表4)。结果表明，SCN莒县群体对云烟85和NC95有一定的寄生性，而对其他4个供试烟草品种寄生性极差或无寄生性。

表4 接种35 d后SCN莒县群体在烟草上的侵染和繁殖结果Tab.4 Infection and reproduction of SCN Juxian population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可见，SCN莒县群体为6号生理小种，在5个大豆品种上平均Rf为1.23，在6个烟草品种上Rf平均为0.16，前者是后者的8倍；在最敏感大豆品种Lee上的Rf为5.28，在最敏感烟草品种云烟85上的Rf为0.65，前者是后者的8倍。与SCN即墨群体相比，SCN莒县群体总体上对供试烟草品种的寄生性明显较强。

3 讨论

SCN寄主范围较广，主要包括大豆(Glycinemax)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、绿豆(Phaselousradiata)、红小豆(Vignaangularis)、白羽扇豆(Lupinusalbus)、百脉根(Lotuscorniculatus)、胡枝子(Lespedezaspp.)、草木樨(Melilotusspp.)等在内的150余种豆科植物，还可以侵入豆科以外其他22科的植物并且甚至可以发育成雌成虫，但这些非豆科植物均不是SCN的真正寄主或适合寄主[13-14]。在美国烟草是SCN的非寄主[3]，SCN 3号生理小种J2不能侵入烟草品种NC95的根系[15]。在我国SCN可以侵染烟草，在多数烟草品种上的Rf超过1.00；田间侵染烟草的SCN群体对大豆的寄生性很差，在最敏感大豆品种上的Rf仅为0.44，而田间侵染大豆的SCN群体对烟草几乎无寄生性，在最敏感烟草品种上的Rf仅为0.10[11]。本试验表明，原寄生在大豆上的SCN即墨群体和莒县群体在大豆品种Lee上均能很好地繁殖，前者对6个供试烟草品种几乎均无寄生性，而后者对部分供试烟草品种(云烟85和NC95)却有一定寄生性。

SCN群体间存在明显的寄生性分化，根据其对大豆特定品种的寄生性差异，可分成不同的生理小种[9]。理论上SCN存在16个生理小种，美国已报道的生理小种数量最多，有1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，15号共计14个小种，其中3，6号为优势小种[16]。我国已报道的生理小种数量次之，有1，2，3，4，5，6，7，9，14号共计9个小种，3号和4号为优势小种[5，10，17]。山东省属于黄淮海夏大豆产区，SCN小种类型较为复杂，已报道有1，2，4，5，7，14号共6个小种。本试验将采自即墨市(隶属青岛市)大豆田的SCN群体鉴定为3号小种，将采自莒县(现隶属日照市，原隶属临沂市)大豆田的SCN群体鉴定为6号小种，是这2个小种在山东省的首次发现。

田间发生的SCN群体通常是混合群体，一般不存在单一的生理小种，只是某个生理小种占优势[10，18]。在寄主抗性的选择压力下，SCN生理小种的变异常有发生[10，16]。大田生产条件下连续数年种植抗SCN大豆品种后，黑龙江省安达地区3号小种可变为1号或14号小种[19-21]，大庆地区3号小种可变为4号、6号或14号小种[21-22]。本研究则表明，山东省出现了毒性最弱的3号小种，而迄今之前10～20年，毒性最强的4号小种是山东省SCN的优势生理小种之一。究其原因，可能与山东省大豆生产效益低下、种植面积下滑、农民长期留种而品种混乱、优质/抗病品种更新缓慢等有关[23-24]。鉴于此，有必要扩大SCN生理小种鉴定范围，为山东省抗病大豆品种的选育和合理布局提供依据，为山东省乃至我国大豆产业可持续发展创造条件。