苹果种质及杂种对炭疽菌叶枯病的田间抗性分析
2018-09-05张朝红陈东玫杨凤秋赵同生赵国栋赵永波
张朝红，陈东玫，杨凤秋，赵同生，赵国栋，李 扬，赵永波
（河北省农林科学院昌黎果树研究所，河北 昌黎 066600）
炭疽菌叶枯病（Glomerella leaf spot，GLS） 是由围小从壳菌（Glomerella cingulata） 侵染引起的苹果病害，主要为害苹果叶片，造成叶片早枯、脱落；还可侵染果实产生坏死性斑点，甚至落果[1，2]。近年来，GLS在巴西[3]、美国[4]、中国[5]和乌挂圭[6]等地普遍发生，且呈迅速蔓延的趋势[7]。
发掘抗病种质资源，选育抗病优良品种是防控GLS的重要途径。鉴定和评价苹果种质资源或杂种实生树对GLS的抗病性，是选育和利用抗病品种，防治GLS的基础。研究显示，生产栽培的金冠、嘎拉等品种极易受到GLS的为害[8]，富士杂种群体中存在明显的抗性分化[9，10]。但截至目前，尚未见到关于不同苹果种质GLS抗性水平研究的系统报道[11，12]。2016年和2017年受暑期连续降雨等不利气候的影响，河北昌黎苹果上GLS暴发流行。于是，项目组对基地保存的40份苹果品种（系）和8 000余株杂种分离群体的GLS田间抗性进行了调查与分析，旨为苹果GLS抗病新品种的进一步选育和推广提供指导。
1 材料与方法
苹果试材为河北省农林科学院昌黎果树研究所孔庄基地品种对比园内保存的40份品种（系） （表1），以及初选圃内保存的宫崎短枝富士×坂田津轻、坂田津轻×岩富10、嘎拉×昌红、新红星×宫崎短枝富士、宫崎短枝富士×新红星5个组合的8 000余株杂种分离群体。其中，苹果品种（系）于2009年定植，株行距4 m×2 m，树形为自由纺锤型；杂种分离群体于2009年定植SH中间砧，2010年嫁接杂种分离群体单株，株行距2 m×1 m，按“Y”字型整形。
表1 参试的40份苹果品种（系）及其来源Table 1 Apple germplasm and their origin
2016年和2017年每年的10月中下旬，以整株树体为单位，开展苹果品种（系）和杂种单株的田间抗性调查。GLS的为害程度分为5级，按照为害等级将苹果的抗病性分为抗、中感和感病3种类型（表2）。
表2 GLS为害程度的分级标准Table 2 Grading of apple GLS
采用DPS 7.05软件，对不同杂种群体同一为害等级单株比例进行方差分析，并采用LSD法进行多重比较；对同一杂种群体的抗病、感病单株间的比例分析进行卡方检验。
2 结果与分析
2.1 苹果种质的田间抗性分析
在调查的40份苹果品种（系）中，抗、感资源的田间抗性差异明显（表3）。其中，11份苹果资源（占27.5%）发病最为严重，其为害等级达到了4级水平，这些品种树冠的中下层甚至整个植株叶片落光，如苹锦[13]、金冠和华脆[14]等；22份资源（占55%） 植株未见受害症状，如葵花、向阳红、苹帅、苹艳[15]和秦阳[16]等。
表3 不同苹果品种（系）对GLS的田间抗性Table 3 Field resistance of apple cultivars or selections to GLS
2016～2017年连续调查发现，这40份苹果品种（系）中抗病资源22份、感病资源18份，抗感比（抗病资源数量/感病资源数量） 为1∶0.82，接近于1∶1。与此同时，‘岩富10×坂田津轻’组合的后代姊妹系间抗感比为0.80∶1，其中苹光、苹锦、19-38、16-22和20-50表现为感病，苹艳、昌苹8号、18-56和15-45则表现为抗病。
2.2 苹果杂种的田间抗性分析
连续2 a的田间抗性调查结果（表4）显示，5个杂种分离群体间存在着明显的抗性变异，其中，抗病单株比例为32.78%～91.47%，感病单株比例为0.90%～54.90%。不同杂交组合F1代的抗病单株比例，以新红星与宫崎短枝富士的正反交群体较高，达85%以上；其他3个组合为32.78%～48.19%，均较低。
经适合性检验，各组合的χ2（0.00～0.27） 均＜χ20.05（3.84），杂种分离群体中抗感比符合1∶1或1∶0的理论比值（表5），推断苹果GLS的抗性是由单基因控制的；宫崎短枝富士、岩富10、昌红、新红星等抗性亲本的基因型为rr，感病亲本嘎拉、坂田津轻以及金冠的基因型为Rr（杂合体），因此，在嘎拉及坂田津轻的杂种后代中抗病、感病单株的比例各占50%。
3 结论与讨论
目前，项目组保存着372份苹果种质资源（品种229份，砧木43份，野生资源100份）和30个组合的3.1万株苹果杂种分离群体。其中，施各庄基地种植的材料为3～5 a生的幼树；河北省农林科学院昌黎果树研究所院内种植的材料为3～10 a生的野生资源和砧木；只有孔庄基地种植的苹果品种（系）和杂种树均为8～9 a生的成龄树，具有GLS流行的条件，且在2016～2017年暴发，能真实反映苹果种质资源和杂种后代的抗病性差异。因此，本研究选取孔庄基地的调查数据进行分析。
GLS是近年我国苹果产区为害严重的病害之一，培育和种植抗病品种是防控病害的重要途径之一。据报道，金冠、嘎拉、秦冠和乔纳金等为高感品种，富士和红星等为高抗品种，尤其是富士在田间自然环境下几近免疫[2，9]。通过本研究，进一步明确了华脆[14]、岳苹[17]等新育品种的抗性水平；发现了一大批抗性资源，如苹艳[15]、昌苹8号和华红[18]等；推测出胜利（亲本组合为青香蕉×倭锦[19]）或是除金冠外的另一个感病材料。感病品种中，除胜利[20]外，其他品种均是金冠的芽变或其杂种后代如金矮生、坂田津轻、嘎拉等，它们的后代中抗病和感病单株各占50%，由此推测，GLS抗病基因是由隐性单基因控制的，这与刘源霞等[9]的研究结果相一致。因此，在今后杂交亲本选配时，应注意抗、感品种的互补，尽量避免后代杂种全部为感病单株。
表4 不同杂交组合F1代对GLS的田间抗性Table 4 Field resistance of F1generation from different cross combinations to GLS
表5 不同杂交组合F1代对苹果GLS的抗性表现Table 5 Field resistance performance of F1generation from different cross combinations to GLS
随着分子标记研究的日益深入，一些GLS抗性新标记如SSR[9]和SNP[21]的开发势必加速苹果GLS抗病育种的进程。
