胡萝卜种质资源的农艺性状及黑斑病抗性研究

曹琼文 付 玲 李成江 欧承刚 刘 波 赵志伟 任怀富 庄飞云

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100081）

胡萝卜是我国规模化、机械化种植发展较快的蔬菜作物之一，主要种植基地有山东青州和莱西、河北围场和沽源、内蒙古察右中旗、安徽萧县、河南通许等地。由于多年连作，栽培品种单一，胡萝卜黑斑病已广泛发生，严重地区可直接减产30%以上。黑斑病由胡萝卜链格孢菌（Alternaria dauci）引起，在温暖高湿的环境下极易发病（Pawelec et al.，2006），不仅能侵染胡萝卜，而且还危害茴香及萝卜等（Boedo et al.，2012）。发病初期在叶缘处或叶片表面产生不规则棕色或黑色病斑，随后病斑扩大至整个叶片和叶柄，病情严重时会导致整个地上部枯死（欧承刚 等，2009；方智远，2017），不利于大规模机械化采收（Rogers & Stevenson，2006）。且不同地区的病原物致病性存在较大差异（Rogers & Stevenson，2006；Boedo et al.，2011）。

化学防治只在胡萝卜黑斑病的发病初期有效（Ben-Noon et al.，2001；Rogers & Stevenson，2010）。通过筛选抗病品种才能确保胡萝卜生产的可持续性，而且可以减少农药的使用。不同胡萝卜品种资源对黑斑病的敏感性存在显著差异，国外报道有中抗材料，但没有发现免疫的品种（Corbaz &Perko，1995；Simon & Strandberg，1998；Ben-Noon et al.，2001；Boedo et al.，2012）。国内有关胡萝卜黑斑病的抗性资源筛选基本空白。本试验在安徽萧县种植基地对我国胡萝卜地方品种资源以及国外引进品种资源进行黑斑病抗性评价，以期建立相关鉴定方法，为黑斑病抗性育种提供重要素材及理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取160份种质资源，其中从中国农业科学院蔬菜花卉研究所国家蔬菜种质资源中期库选取我国胡萝卜地方种质114份（B0004～B0403），来自26个省、市、自治区；新收集国内地方品种资源24份（C1～C24）；国外购买引进品种11份（C25～C36）；自交系3份（C37～C39）；杂交组合8份（C40～C47）（表1）。根据根色划分，橘色类型64份，黄色类型27份，红色类型30份，紫红色类型30份，紫色类型3份，橘黄色类型1份以及白色类型（即野生资源）5份。以国外报道的中抗品种Bolero为对照。

1.2 试验设计

2017年8月初将胡萝卜种子播于安徽萧县孙圩子乡多年连作基地，采用随机区组设计，2次重复，小区长1 m，宽0.65 m，每小区种植50～60株，常规田间管理。分别在播种后70 d（T1）、90 d（T2）和110 d（T3），根据各小区的发病严重程度调查病级指数，具体分级标准参照Pawelec等（2006）的标准稍作调整（表2）。在T3时期，每小区随机选取5株，分别测量叶长、叶片数、地上部质量（FW）、单根质量（FW）、叶基盘宽、叶柄宽、根长和根粗等性状，具体测量方法参照庄飞云和朱德蔚（2007）的方法，叶柄宽采用游标卡尺测量距叶基盘约5 cm处叶柄的宽度。根据T3时期病级指数，采用SPSS20.0软件中UPGMA法进行聚类分析，并对各类群的农艺性状进行Duncan方差分析。

表1 供试胡萝卜种质资源

续表

表2 胡萝卜黑斑病病级指数分级标准

2 结果与分析

2.1 胡萝卜黑斑病的病级指数调查

从图1-A和1-B可看出，随着胡萝卜生长，黑斑病的病级指数逐渐增加，3个时期的病级指数呈极显著正相关，平均病级指数之间互呈显著差异，分别为0.9、1.8、2.1。T1时期胡萝卜种质资源最小病级指数为0，最大为3.25，25%的材料病级指数＜0.50；T2时期的最小病级指数为0，最大为4.50，25%的材料病级指数＜1.0；T3时期的最小病级指数为0.25，最大为4.50，25%的材料病级指数＜2.00。其中中抗对照品种Bolero（C36）3个时期的病级指数分别为0.25、1.50、3.25。

图1 胡萝卜种质资源的黑斑病病级指数分布及聚类分析

根据T3时期的病级指数将胡萝卜种质资源分成5类（表1，图1-C、D）：Ⅰ类抗性表现最强，病级指数为0.25～0.75，共21份，含有橘色6份、红色6份、黄色5份、紫红色3份以及白色1份，占供试材料的13.1%；Ⅱ类病级指数为1.00～1.75，共60份，占37.5%；Ⅲ类病级指数为2.00～2.75，共37份，占23.1%；Ⅳ类病级指数为3.00～3.50，共30份，占18.8%；Ⅴ类抗性表现最弱，病级指数为3.75～4.50，共12份，占7.5%。

2.2 胡萝卜种质资源主要农艺性状调查

从图2可以看出，不同胡萝卜种质资源的叶基盘宽的变异范围为8.1～35.8 mm，平均值15.0 mm。叶柄宽的变异范围为2.7～9.6 mm，平均值4.2 mm。叶长的变异范围为25.7～75.3 cm，平均值56.4 cm。叶数的变异范围为2.8～11.8片，平均值6.7片。地上部质量的变异范围为6～176 g，平均值37 g。根粗的变异范围为14.8～52.7 mm，平均值36.5 mm。根长的变异范围为9.0～25.4 cm，平均值17.0 cm。单根质量的变异范围为40～292 g，平均值144 g。地上部质量/单根质量的变异范围为0.06～0.90，平均值0.26。

图2 胡萝卜种质资源的农艺性状分布

2.3 不同类群胡萝卜种质资源农艺性状的方差分析

通过对不同类群胡萝卜种质资源的农艺性状进行方差分析（表3），Ⅰ类材料的平均叶长最长，达到64.2 cm，显著高于其他类群，而抗性最弱的Ⅴ类只有47.0 cm；Ⅰ类的平均叶数最多，达到8.6片，显著高于其他类群，而Ⅴ类只有4.4片；Ⅰ类的叶柄宽和叶基盘宽最大，分别为4.7 mm和18.1 mm；地上部质量表现出相似规律，Ⅰ类地上部质量达到56.0 g，显著高于其他类群，相当于Ⅴ类的3.5倍；单根质量最大的为Ⅲ类，达到156 g，但与Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ类之间差异不显著，Ⅴ类最小，只有122 g；Ⅰ类根长显著高于其他类群，达到19.3 cm，最短的为Ⅴ类，只有15.1 cm；根粗各类群之间差异不显著。

表3 不同类群胡萝卜种质资源农艺性状的方差分析

3 结论与讨论

黑斑病是国内胡萝卜生产上广泛发生的主要病害之一，培育抗病品种迫在眉睫，但关于胡萝卜黑斑病的致病性及抗性资源研究薄弱。建立准确评价种质资源、育种材料及品种组合的抗性方法是抗病育种的前提。抗病性鉴定方法通常采用田间鉴定和人工接种鉴定。前者一般在天然病圃或人工病圃进行，天然病圃为多年重茬种植而导致病害发生严重的地区（方智远，2017）。采用病圃鉴定对育种材料和品种进行全面、严格的评估，能够准确反映实际抗病性水平，可以满足大批量的试验材料鉴定，能进行多年重复试验，但易受环境条件影响，因此病圃内必须种植抗感对照品种，作为抗性程度评价标准。人工接种鉴定一般用于可控的试验条件，如温室、大棚、人工气候室等，不易受环境影响，但由于发病条件和病原菌的不同，其鉴定结果与自然条件下的抗性表现存在偏差（Pryor et al.，2002；段玉琪 等，2004；孙现超 等，2011；张亮，2016）。

本试验利用的天然病圃位于安徽萧县孙圩子乡地区，种植胡萝卜已逾20 a，黑斑病危害已超过10 a，特别是近5 a种植的感病品种的病级指数基本达到4以上，这也导致该区域的种植面积大幅缩减，严重地块减产1/2左右。本试验中的C36为抗病对照品种（Pawelec et al.，2006；Rogers & Stevenson，2010；Boedo et al.，2012），在 T2和 T3时期的病级指数分别为1.50和3.25，与国外报道结果基本一致（Lecomte et al.，2012），这说明该地区可以作为病圃进行胡萝卜抗性资源筛选及鉴定工作，其黑斑病致病程度与国外研究结果基本相当（Rogers &Stevenson，2010）。

试验材料抗性程度的定量分级主要采用发病率、严重度和病情指数等3种指标（方智远，2017）。病情指数是表示群体平均抗病性的综合指标，这是目前应用最多的衡量指标，特别是抗性遗传定位，但是对于特大群体或者大批量材料鉴定显得极为繁琐。而严重度通常采用分级方式，也称为病级指数（Pawelec，2006），调查便捷直观、效率高，非常适合田间大批量试验材料的抗性鉴定（王子斌 等，2009），可应用于胡萝卜黑斑病抗性的鉴定（Pawelec et al.，2006；Le Clerc et al.，2009）。本试验结果表明，随着胡萝卜的生长，各材料的病级指数逐渐增加。基于T3时期的病级指数，将160份胡萝卜种质资源划分为5类，其中抗性最强的第Ⅰ类有21份，其地上部的主要农艺性状显著优于其他类群，如平均叶数和地上部质量分别为抗性最弱的Ⅴ类的2倍和3.5倍。抗病性强的品种地上部表现较好，这与Simon和Strandberg（1998）的研究结果基本一致。此外，不同抗性品种间黑斑病危害程度与叶片黄化情况密切相关（Rogers & Stevenson，2010）。考虑后期材料生长会出现早熟叶片黄化，或者秋冬早霜引起的叶片冻害黄化等症状，极易与抗性调查混淆，建议选择T2时期作为抗性调查时期。