宁夏马铃薯主栽品种对黑痣病的抗性鉴定

王喜刚　郭成瑾　张丽荣　沈瑞清

摘要

为明确宁夏马铃薯主栽品种对黑痣病的抗性水平，利用田间和室内接种相结合的方法对供试马铃薯品种的抗病性进行评价。室内接种试验表明，供试的20份马铃薯材料中没有免疫及高抗品种，接种量与抗性水平呈负相关，其中‘陇薯7号，‘黑美人，‘青薯9号在接种量为5～15 g水平上表现为中抗。通过聚类分析，接种量为5 g和10 g时，以欧式距离13作为最佳聚类分割点，供试品种可分为3个类群。田间接种综合评价分析表明，不同品种间抗性存在显著差异，通过聚类分析，以欧式距离13作为最佳聚类分割点，试验品种可分为4个高感品种、11个中感品种和5个中抗品种。

关键词

马铃薯； 黑痣病； 抗病性鉴定； 聚类分析

中图分类号：

S 435.32

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017279

Identification of potato resistance to black scurf caused by

Rhizoctonia solani in Ningxia

WANG Xigang， GUO Chengjin， ZHANG Lirong， SHEN Ruiqing

（Institute of Plant Protection， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Ningxia Key

Laboratory of Plant Diseases and Pests Control， Yinchuan 750002， China）

Abstract

In order to evaluate the resistance of different potato cultivars to black scurf caused by Rhizoctonia solani， inoculation in field and laboratory were conducted in Ningxia. Laboratory inoculation identification indicated that none was immune in 20 tested potatoes. The inoculum sizes were negatively related to resistance levels. ‘Longshu 7， ‘Black Beauty and ‘Qingshu 9 showed moderate resistance at 5-15 g level of inoculum size. The 20 tested potato varieties were grouped into three groups at grouping point 13 of euclidean distance with the inoculum size of 5-10 g in clustering analysis. Field inoculation and comprehensive evaluation analysis indicated that disease resistance was different significantly by clustering analysis， and the 20 tested potato varieties were grouped into 4 highly susceptible cultivars， 11 moderate susceptible cultivars and 5 moderate resistant cultivars at grouping point 13 of euclidean distance.

Key words

potato； black scurf； identification of disease resistance； clustering analysis

馬铃薯黑痣病是由立枯丝核菌Rhizoctonia solani Kühn引起的土传病害，又称立枯丝核菌病、茎基腐病、丝核菌溃疡病、黑色粗皮病，以带病种薯和土壤传播，在世界各地马铃薯种植区都有发生[12]。随着我国马铃薯种植面积的进一步加大，该病害发生逐年加重，尤其在黑龙江、河北和内蒙古已上升为马铃薯第一大病害，一般年份即可造成马铃薯减产15%左右，个别年份可致使全田毁灭，严重影响着马铃薯的产量与品质，阻碍了马铃薯产业的发展[3]。在宁夏马铃薯主产区，随着马铃薯种植面积的扩大，重茬现象日益严重，土壤中病原菌数量逐年增加，使得这一病害由零星发生发展成为普遍发生。据调查，在宁夏南部山区马铃薯主产区黑痣病普遍发生，各市县平均发病率在50%以上，减产30%左右[4]。

目前，生产上防治马铃薯黑痣病主要是利用传统的化学药剂，防治效果不理想，不能从根本上控制该病害，且可能造成环境污染和农药残留，易使植物产生抗药性；选育和利用抗病品种是经济和有效的防治途径，但需有效的抗性鉴定技术对种质资源进行准确评价，由于马铃薯黑痣病病原菌腐生强，寄主范围广，目前在马铃薯材料中还没有发现免疫和高抗的品种，不同品种间抗、感病性存在差异[5，6]。张笑宇等[7]从形态、结构及生理生化方面探讨了内蒙古地区不同品种的马铃薯抗黑痣病机制，系统地研究了马铃薯抗黑痣病鉴定技术。近几年，国内外专家通过基因工程改良马铃薯对立枯丝核菌的抗性的研究越来越多，如Lorito等[8]将几丁质酶基因导入马铃薯，转基因植株不同组织中均呈现高水平的几丁质酶表达，其对立枯丝核菌也具有一定抗性。这些基因片段的克隆和特性研究为了解立枯丝核菌的致病机理和有效防治奠定了基础。

聚类分析是从数量方面对植物的抗病性及其他性状进行分类研究的重要手段，它将一批样品和变量按照其性质上的亲疏程度进行分类，欧式距离是聚类分析中一种应用较广泛的聚类距离法[910]。陈红梅等[11]在对马铃薯品种对镰刀菌干腐病优势病原的抗病性评价中以欧式距离21作为最佳聚类距离分割点，将试验品种分为11个抗病品种、17个中抗品种和 7个感病品种。

最近几年，我国对马铃薯黑痣病病原菌、各地病害发生率以及病害防治技术做了初步研究，但宁夏地区马铃薯品种对黑痣病的抗性研究尚未见报道，更缺乏系統的研究，还没有相对成熟的抗性评价方法，马铃薯资源的抗病性情况及抗病机制还不清楚。因此，为明确马铃薯主栽品种对黑痣病的抗性，本试验选择了宁夏南部地区主栽的20个不同马铃薯品种进行室内和田间抗性鉴定试验，以明确供试马铃薯品种对黑痣病菌的抗性水平，对马铃薯抗病育种及其防治具有重要的理论和实践意义，为更好地防治马铃薯黑痣病奠定基础。

1 材料方法

1.1 供试材料

供试病原菌：立枯丝核菌Rhizoctonia solani Kühn由宁夏农林科学院植物保护研究所分离、鉴定、保存。

供试品种：‘大西洋、‘夏波蒂、‘费乌瑞它、‘克新1号、‘荷兰15、‘陇薯3号、‘黑美人、‘冀张薯8号、‘青薯9号、‘庄薯3号、‘陇薯7号、‘青薯168、‘中薯17号、‘中薯18号、‘中薯19号、‘中薯21号、‘宁薯14号、‘宁薯15号、‘陇薯8号、‘天薯11号。

接种体的制备：100 g麦麸加200 mL蒸馏水搅拌均匀后装入500 mL的三角瓶中，121℃高压灭菌40 min，冷却后每瓶接种在PSA平板上培养4 d的立枯丝核菌菌饼10片（d=0.8 cm），于25℃黑暗培养30 d，直至产生大量的菌核，取出晾干。搓成粉末混匀备用。

1.2 试验方法

1.2.1 室内接种试验

试验菌种为立枯丝核菌，单株接种量设5、10、15、20 g共4个处理，以不接菌植株作对照。花盆土为灭菌土，土壤装盆前利用干热空气灭菌法180～200℃灭菌0.5～1 h。马铃薯种薯均用0.5%的KMnO4消毒20 min，每个品种栽种10盆，每盆栽种3个薯块，种植时将制备好的接种体按不同接种量分别均匀拌在花盆内，使种薯被带菌土所包围。在苗期调查出苗率，成株期调查病株率，计算病薯率、病情指数、相对抗病指数，根据相对抗病指数进行抗性评价。

1.2.2 田间接种试验

根据室内接种试验结果，田间抗性试验单株接种量设为10 g，播种方式为人工开沟播种，播种前将立枯丝核菌麦麸培养物按1∶10的比例与土壤混合，均匀撒入种子沟内，能使种薯被带菌土所包围。每份材料播3行，共50株，株距35 cm，行距70 cm，同一处理设在一个区内，每个品种3次重复，共60个小区。土壤为沙壤土，土壤肥力中等，试验不施肥，于苗期调查出苗率，成株期调查病薯率；收获期采用五点随机取样法，每小区取五点，每点取相连5株，共计25株，记录薯块病级数，计算病薯率及病情指数，进行新复极差显著性分析。

1.3 调查项目及计算方法

出苗率=（出苗数/播种数）×100%；

病薯率=（带病块茎数/调查总块茎数）×100%。

按Woodhall等[12]的分级标准调查黑痣病病级，计算病情指数和相对抗病指数，利用相对抗病指数进行评价。

马铃薯黑痣病块茎病情分级标准：

0级，薯块上无病斑；

1级，病斑小，病部面积占整个薯块面积5%以下；

3级，病斑较小，病部面积占整个薯块面积5%～10%；

5级，病斑较小或个别较大，病部面积占整个薯块面积11%～25%；

7级，病斑大小均有分布，病部面积占整个薯块面积26%～50%；

9级，病斑大小均有分布，病部相连面积占整个薯块面积的50%以上。

病情指数和相对抗病指数计算公式：

病情指数=Σ（各级病薯数×相对级数值）×100/（调查总薯数×9）；

相对抗病指数=1-所测品种病情指数/发病最重品种病情指数；

相对抗病指数评价标准：

1 免疫（I）；

0.80～0.99 高抗（HR）；

0.60～0.79 中抗（MR）；

0.40～0.59 中感（MS）；

0.00～0.39 高感（HS）。

1.4 数据处理及分析

采用Excel和DPS数据处理系统进行数据分析，根据最适聚类分析结果，以最佳聚类距离的适当大小作为分割点[13]，依据接种后的块茎病情指数与病薯率之间的线性关系，对20个供试品种进行了系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 室内接种对黑痣病的抗性研究

2.1.1 马铃薯不同品种对黑痣病的室内抗性评价

由表1可知，用麸皮做基质培养马铃薯黑痣病病菌能产生大量的菌丝和菌核，并能有效地诱发马铃薯黑痣病。室内接种处理的20个马铃薯品种没有免疫及高抗品种。在不接种时供试的20份马铃薯材料发病普遍较轻，病情指数最大的为‘大西洋，感病材料发病较轻，抗、感性状难以区分。根据相对抗病指数在接种量为5 g时表现为中抗的有‘黑美人、‘青薯9号、‘庄薯3号和‘陇薯7号，占供试品种总数的20%；表现为中感的品种有7个，占供试品种总数的35%；表现为高感的品种有9个，占供试品种总数的45%。在接种量为10 g时表现为中抗的有‘黑美人、‘青薯9号、‘庄薯3号和‘陇薯7号，占供试品种总数的20%；表现为中感的品种有6个，占供试品种总数的30%；表现为高感的品种有10个，占供试品种总数的50%。接种量为15 g时抗性表现为中抗的有‘黑美人、‘青薯9号、和‘陇薯7号，占供试品种总数的15%；抗性表现为中感的品种有4个，占供试品种总数的20%；抗性表现为高感的品种有13个，占供试品种总数的65%。在接种量为20 g时，20份材料病情指数都达到最大，与接种量5～15 g时的抗性表现相比，抗、感品种所占比例差距大，表明20 g的接种量用于品种抗病性鉴定时，菌量较大，感病品种分布较多，此接种量用于接种鉴定马铃薯黑痣病抗性不合理。因此，本试验仅用接种量5～15 g的试验结果进行室内试验分析，田间接种试验每株接种量选择10 g进行接种鉴定。

2.1.2 不同接种量对不同品种马铃薯黑痣病抗病性聚类分析

利用DPS数据处理软件欧式距离法进行病情指数与病薯率相关性聚类分析，结果表明，20个供试马铃薯品种病情指数与病薯率相关性数据在不作转换、聚类距离采用欧式距离、聚类方法采用最长距离法时所得聚类效果与接种结果吻合度最好。由图1可知，接种量为5 g时，以欧式距离13作为聚类分割点，可将20个马铃薯品种分为3类。第1类9个品种：‘大西洋、‘中薯18号、‘夏波蒂、‘克新1号、‘中薯19号、‘冀张薯8号、‘费乌瑞它、‘中薯21号、‘中薯17号；第2类 7个品种：‘荷兰15、‘天薯11号、‘陇薯8号、‘宁薯15号、‘陇薯3号、‘青薯168、‘宁薯14号；第3类4个品种：‘黑美人、‘青薯9号、‘陇薯7号、‘庄薯3号。综合考虑接种后的块茎病情指数和相对抗病指数，将第 1 类定为高感品种、第2类定为中感品种、第3类定为中抗品种。

2.2 不同马铃薯品种对黑痣病田间抗性研究

2.2.1 不同马铃薯品种对黑痣病的田间抗性

由表2可知，供试20份马铃薯品种在田间均发病，但发病程度有一定的差异，其中对黑痣病表现为中抗水平的品种有‘黑美人、‘青薯9号、‘庄薯3号、‘陇薯7号和‘宁薯14号，占供试品种的25%；表现为中感水平的品种有‘费乌瑞它、‘荷兰15、‘陇薯3号、‘青薯168、‘中薯17号、‘中薯18号、‘中薯19号、‘中薯21号、‘宁薯15号、‘陇薯8号和‘天薯11号，占供试品种的55%；表现为高感水平的品种有‘大西洋、‘夏波蒂、‘冀张薯8号和‘克新1号，占供试品种的20%。

2.2.2 马铃薯不同品种对黑痣病抗病性的聚类分析

利用DPS数据处理软件欧式距离法进行病情指数与病薯率相关性聚类分析，结果（图4）表明，20个供试马铃薯品种病情指数与病薯率相关性数据在不作转换、聚类距离采用欧式距离、聚类方法采用最长距离法，以欧式距离13作为最佳聚类分割点，将供试品种分为3个类群，第1类群包括‘大西洋、‘夏波蒂、‘克新1号、‘冀张薯8号，田間抗性试验表现为高感，占供试品种的20%；第2类群包括‘费乌瑞它、‘荷兰15、‘陇薯3号、‘青薯168、‘中薯17号、‘中薯18号、‘中薯19号、‘中薯21号、‘宁薯15号、‘陇薯8号和‘天薯11号，田间抗性试验表现为中感，占供试品种的55%；第3类群包括‘宁薯14号、‘庄薯3号、‘青薯9号、‘陇薯7号和‘黑美人，田间抗性试验表现为中抗，占供试品种的20%。

3 结论与讨论

本研究鉴定了宁夏南部地区马铃薯主栽品种对黑痣病的抗性，通过对供试的20份马铃薯品种的室内和田间抗性鉴定结果可以看出，供试品种中没有对马铃薯黑痣病免疫和高抗的品种，室内鉴定试验表明，供试马铃薯品种间存在抗病性差异，接种量为10 g时，20%的品种表现为中抗，30%的品种表现为中感，50%的品种表现为高感。田间抗性鉴定结果表明，25%的品种表现为中抗，55%的品种表现为中感，20%的品种表现为高感，同一水平下田间鉴定与室内鉴定表现为中抗水平的品种基本一致。此外在调查中发现马铃薯品种的抗性与病害的潜育期呈正相关，病菌在抗病品种中的潜育期较长，在感病品种中较短，马铃薯块茎表皮颜色较深的品种较抗病。

对同一种品种来说，室内接种比田间自然发病严重，病情指数高，造成这种差异的原因很多，一方面室内接种鉴定的病原菌数量比较充足，温度相对稳定，湿度较高，有利于病害发生，而田间抗性鉴定病菌侵染受到外界环境条件、土壤性质、土壤微生物环境等因素的影响。因此，为避免一些田间自然条件对抗性鉴定结果的影响，本试验首先采用室内接种的方法对马铃薯抗黑痣病进行抗性评价，然后通过田间接种进行验证，结果基本反映了不同马铃薯品种的抗病性程度。张笑宇[7]采用田间接种和室内鉴定相结合的方法对28份马铃薯材料抗病性鉴定表明，品种间存在显著差异，但没有免疫和高抗的品种，红皮等马铃薯块茎表皮颜色较深的品种较抗病，白皮品种感病。陈爱昌等[5]采用田间自然发病方法对 19 个马铃薯品种（系）进行了抗黑痣病比较试验，结果表明‘心里美是唯一一个没有染病的品种，原因可能是紫色表皮抗病。

选用抗病品种是综合防治各种病害的重要措施之一，因此对抗黑痣病菌鉴定的马铃薯品种范围应进一步扩大，并针对不同地域适合种植的品种分区域分品种进行抗性评价，从而为抗病育种提供抗病品种及亲本材料，加强对黑痣病抗性水平基因工程与田间筛选相结合的研究对于控制马铃薯黑痣病具有非常重要的意义。本研究筛选出的4份中抗品种‘青薯9号、‘庄薯3号、‘陇薯7号和‘黑美人是田间抗性较好的材料，适宜在宁夏马铃薯种植区推广种植，筛选出的抗病品种可用作马铃薯黑痣病抗病育种的资源，为今后抗性基因的生产及应用奠定基础，本试验的结果对于综合防治马铃薯黑痣病具有重要的指导价值。

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（责任编辑：杨明丽）