33份黄瓜核心种质对枯萎病的抗性评价及遗传特性研究

2018-02-02李亚莉岳宏忠张东琴

甘肃农业科技 2018年1期

李亚莉，侯栋，岳宏忠，张东琴

（甘肃省农业科学院蔬菜研究所，甘肃兰州 730070）

黄瓜是世界范围内广泛栽培的重要蔬菜作物之一，中国黄瓜栽培面积位居全国保护地栽培面积之首，对中国蔬菜市场的稳定和蔬菜的均衡供应起到了非常关键的作用［1］。土传病害是植物病害研究领域的难题［2］，而在黄瓜栽培中，枯萎病是一种严重的土传病害［3］。黄瓜枯萎病由尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum Owen）引起，又名萎蔫病、蔓割病、死秧病，是一种由土壤传染，从根或根茎部侵入，在维管束内寄生的系统性病害［4-7］。由于土传病害以土壤为媒介进行传播，具有极强的隐蔽性，同时尖孢镰刀菌对不良环境具有较强抵抗力，以菌丝体、厚垣孢子等在土壤中存活5～6 a之久［8］，在土壤和空气中能够存活10 a以上且仍具有很强的致病力［9］，在温度、湿度和pH等适宜的条件下，能重新快速繁殖，导致病害发生。该病一旦发生将产生严重的经济损失，病害发生严重时甚至绝收，因此黄瓜枯萎病的防治一直是黄瓜病害防治的难点［10-11］。目前，没有防治黄瓜枯萎病的特效药，轮作倒茬虽然有效，但给蔬菜生产者的茬口安排带来了实际困难；嫁接防治枯萎病要掌握一定的嫁接技术，且成本较高，相比之下，选育抗病品种才是防治黄瓜枯萎病最经济、安全、高效的措施［12-13］。而种质资源的抗病性鉴定及明确抗性遗传规律是选育抗病品种的基础。2015—2016年，甘肃省农业科学院蔬菜研究所以保存的33份黄瓜核心种质为试材，通过苗期接种和成株期自然感染两种方法，客观评价其抗病、感病水平，以期筛选出一些抗病种质，进一步明确黄瓜枯萎病的抗性遗传特性，将利用杂交、回交等遗传改良手段，实现材料的快速创新，为选育抗枯萎病的黄瓜品种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黄瓜种质33份及6份F1代杂交组合。对照抗病品种为迷你1号，感病对照品种为京研2号，以上材料均由甘肃省农业科学院蔬菜研究所黄瓜育种课题提供。供试菌种为尖孢镰刀菌黄瓜专化型［Fusarium oxysporum（Schl.）f.sp.cucumerinum Owen.］生理小种4号，由北京农林科学院蔬菜研究中心提供。

1.2 试验方法

1.2.1 苗期抗性鉴定苗期抗性鉴定采用胚根接种法［14］，稍有改动。孢子悬浮液的制备：将保存备用的菌种接种到PDS培养基中，待培养皿中布满菌丝后，倒入少许灭菌水，刮取菌丝，用双层纱布过滤，除去菌丝，将滤液经5 000 rpm离心10min，取其沉淀物，加蒸馏水稀释成1×106个/mL的孢子悬浮液，备用。接种方法：将催芽后胚根长约1cm的种子，浸入配制好的孢子悬浮液中30min，然后倾出孢子悬浮液，将种子播于育苗盘中。试验随机区组排列，3次重复，每重复10株苗。每天视基质湿度适量浇水，并随机挪动育苗盘，观察幼苗的发病情况。在感病对照品种发病盛期进行调查，调查2次，求平均值。病情调查及分级：0级，无病症；1级，胚轴及子叶症状轻微，子叶失去光泽；2级，植株轻度萎蔫，胚轴出现坏死斑，或一片子叶黄化；3级，植株中度萎蔫，子叶下垂或僵化；4级，植株严重萎蔫，倒伏枯死或不出苗（烂种）。

1.2.2 成株期抗性鉴定于每年3月中旬播种，待黄瓜苗长至两叶一心时，移栽到甘肃省农业科学院蔬菜研究所多年重茬、枯萎病多发的塑料大棚中自然诱病。鉴定圃人工开畦，四周设宽1 m的保护区，畦宽60cm，沟宽60cm，畦长3.3 m，3次重复，随机区组排列，小区面积4 m2，每小区24株。生育期对黄瓜的性型、瓜皮色、瓜形、瓜刺色、瓜瘤大小、瓜刺瘤稀密进行调查，性型分为强雌和雌雄，瓜皮色分为绿、浅绿、白绿，瓜形分为短圆筒、短棒，瓜刺色均为白色，瓜瘤大小分为无、中、大，瓜刺瘤稀密分为稀、密。于黄瓜拉秧前调查枯萎病的病情指数，每小区24株全部调查，每株连根拔起，记载发病严重度。分级标准［15］：0级，根、茎、叶生长正常；1级，1/4以下根、茎变黄，植株稍有矮化；2级，1/4～1/2根、茎变黄，下部叶脉褪色；3级，1/2～3/4根、茎变黄，茎基纵裂；4级，3/4以上根、茎变黄或直接枯萎死亡。

1.2.3 病情指数计算公式

病情指数=Σ（病情严重程度×株数）/（最高病情严重程度×调查总株数）×100

1.2.4 抗性评价标准抗性评价标准［16］：高抗（HR），0＜DI≤10；抗病（R），10＜DI≤30；中抗（MR），30＜DI≤50；感病（S），50＜DI≤70；高感（HS），DI＞70。

2 结果与分析

2.1 黄瓜种质对枯萎病的抗性反应

评价结果（表1）表明，供试黄瓜种质对枯萎病的抗性存在差异，对照“迷你1号”表现为抗病，而“津研2号”表现为高感。在33份黄瓜种质中，具有高抗枯萎病的种质3份，占9.09%，抗病种质11份，占33.33%，中抗种质7份，占21.21%，感病种质10份，占30.30%，高感种质2份，占6.06%。

2.2 黄瓜枯萎病抗性分布频率分析

进一步分析黄瓜种质的抗性分布频率（表2），结果表明，33份黄瓜种质中，华北型黄瓜3份，均为中抗；欧洲温室型和欧洲华南杂交型高抗种质所占比例较高，分别为26.00%和16.67%；14份华南型黄瓜，未发现高抗种质，且感病和高感种质所占比例分别为50.00%、14.29%，均高于欧洲温室型和欧洲华南杂交型，说明具有欧洲温室型亲缘关系的黄瓜种质较华南型种质抗枯萎病。强雌黄瓜高抗和抗病种质所占比例分别为13.33%和53.33%，均高于雌雄黄瓜；雌雄黄瓜感病和高感种质所占比例分别为38.89%和11.11%，均高于强雌黄瓜，说明强雌黄瓜较雌雄黄瓜抗枯萎病。绿、浅绿和白绿黄瓜中抗以上所占比例依次降低，分别为90.00%、66.67%和50.00%，且绿皮黄瓜高抗种质所占比例为30.00%，23份浅绿和白绿黄瓜的抗性水平均未达到高抗，说明皮色较绿的黄瓜对枯萎病的抗性较强。3份短棒型黄瓜种质，均为中抗；短圆筒黄瓜中抗以上的占比为60.00%，感病和高感种质占比为40.00%。33份黄瓜种质均为白刺，高抗、抗病、中抗、感病、高感种质所占比例分别为9.09%、33.33%、21.21%、30.30%、6.06%。无瘤、中瘤、大瘤黄瓜种质中抗以上所占比例依次降低，分别为75.00%、61.90%、50.00%，且无瘤黄瓜高抗种质所占比例为37.50%，25份中、大瘤黄瓜种质，抗性水平均未达到高抗，说明无瘤黄瓜较中瘤和大瘤黄瓜抗枯萎病。瓜刺瘤稀的种质感病和高感所占比例分别为33.33%和6.67%，均高于瓜刺瘤密的种质，且瓜刺瘤密的种质高抗所占比例为11.11%，高于瓜刺瘤稀的种质，说明瓜刺瘤密的黄瓜种质较刺瘤稀的种质抗病。

表1 不同黄瓜种质资源对枯萎病的抗性

表2 不同生态类型、性型、瓜条性状的黄瓜种质资源对枯萎病的抗性

2.3 黄瓜枯萎病抗性遗传特性分析

由表3可以看出，通过对6份黄瓜自交系配制6份杂交一代的观察，杂交一代对黄瓜枯萎病的抗性程度取决于双亲抗性的高低。自交系材料的枯萎病病指在7.50～80.83范围内，杂交一代的病指在13.33～45.67，并且呈现出抗性加强的趋势。由杂交一代的枯萎病病指可知，双亲自交系只要有1个抗病，杂交一代就表现抗病，其抗病能力介于双亲抗病均值与高抗病亲本之间，由此可以说明枯萎病抗性基因是由多基因控制的数量性状，并且这种性状可以稳定的遗传给下一代。

表3 亲本及杂交1代的病情指数及超中亲值比较

3 小结与讨论

黄瓜种质对枯萎病的抗性存在差异。在供试的33份黄瓜种质中，具有高抗枯萎病的种质3份，占9.09%；抗病种质11份，占33.33%；中抗种质7份，占21.21%；感病种质10份，占30.30%；高感种质2份，占6.06%。进一步分析黄瓜种质的抗性分布频率，表明具有欧洲温室型亲缘关系的黄瓜种质较华南型种质抗枯萎病，强雌黄瓜较雌雄黄瓜抗枯萎病，皮色较绿的黄瓜对枯萎病抗性较强，无瘤黄瓜较中、大瘤黄瓜抗枯萎病，瓜刺瘤密的黄瓜种质较刺瘤稀的黄瓜种质抗病。3份短棒型黄瓜种质均为中抗，短圆筒黄瓜中抗以上所占比例为60.00%，感病和高感种质所占比例为40.00%。33份黄瓜种质均为白刺，高抗、抗病、中抗、感病、高感种质所占比例分别为9.09%、33.33%、21.21%、30.30%、6.06%。

目前认为黄瓜枯萎病有4个生理小种，来自美国、以色列和日本的3个菌株分别鉴定命名为生理小种1、2、3号［17］。我国普遍流行的为生理小种4号［18-20］。国内外黄瓜枯萎病苗期抗性鉴定方法主要有菌土法、胚根接种法、灌根法、浸根法和病原菌毒素滤液浸苗法5种，国外以菌土法和灌根法使用最普遍［17，21-22］，国内采用较多的是胚根接种法、浸根接种法、灌根接种法［18，23-25］。菌土接种法较简单，但病原在基质中的浓度均一性难以掌控。病原菌毒素滤液浸苗法操作繁琐，灌根接种法效果较差，应用较少。浸根接种法效果较好，但接种较繁琐，接种拔苗时容易伤根，试验结果难以排除伤根造成萎蔫的可能。而胚根接种法具有操作简便，试验时间短，病害症状明显易调查，结果可靠的特点，所以本试验采用胚根接种法。本试验成株期抗性鉴定在甘肃省农业科学院蔬菜研究所多年重茬、枯萎病多发的塑料大棚中进行，该地区属于枯萎病常发区，且枯萎病发生非常严重，说明鉴定结果是可信的。与苗期人工接种相比，通过田间自然感染枯萎病，能客观反应成株期黄瓜种质对枯萎病的抗性水平。本研究表明，33份黄瓜核心种质，高抗种质仅占5.9%，说明枯萎病高抗种质很少。因此，应不断收集国内外黄瓜种质资源，持续鉴定和筛选抗枯萎病的种质资源，为选育抗枯萎病的品种奠定基础。本研究表明，不同生态类型、性型、瓜皮色、瓜形、瓜刺色、瓜瘤大小、瓜刺瘤稀密的黄瓜种质对枯萎病的抗性反应不同，因此，在搜集抗枯萎病的黄瓜种质时，可以参考这些性状进行，可使搜集工作更加有效。

自交系本身的抗病性强弱在很大程度上决定了杂交一代抗性的高低，所以应建立起培育具有强抗病性的杂交一代的高效选择体系。本研究表明，黄瓜枯萎病抗性为数量性状遗传，抗性为显性基因控制，抗病与感病亲本的杂交一代抗病性介于双亲抗性均值与强抗病亲本之间，抗病性表现出中亲优势，没有发现超亲优势。但也有研究表明黄瓜枯萎病抗性遗传有超亲优势［26］，这可能与所选材料的不同有关。在生产中应选择性状优良的抗病性自交系配制杂交一代。其抗病性的强弱往往取决于双亲自交系的来源、区域差别及抗病性的强弱。

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