华南型黄瓜自交系白粉病抗性与光合特性的关系

金海军 胡继军 卜立君 丁小涛 余纪柱 张红梅

摘    要： 为了筛选抗白粉病强的华南型黄瓜种质资源，以17份华南型黄瓜自交系为材料进行白粉病喷雾接种，调查并测定了自交系材料的病情指数、相对叶绿素含量和光合指标。结果表明，根据白粉病病情指数，自交系材料‘C0503和‘C1216属于高抗，‘15C-18为抗病，‘01JM-1为中抗，其他为高感或感病。这4份材料在发病后保持着较高的相对叶绿素含量（50%以上）和较高的光合速率（20 ?mol·m-2·s-1以上），气孔导度和蒸腾速率的下降幅度较小。对白粉病抗性强的材料光合性能也强，自交系材料‘C0503‘C1216‘15C-18和‘01JM-1可以作为品种选育的抗病性材料加以利用。

关键词： 黄瓜; 自交系; 白粉病; 病情指数; 抗性鉴定; 光合指标

中图分类号：S642.2   文献标志码：A   文章编号：1673-2871（2020）02-027-04

Relationship between powdery mildew resistance and photosynthetic characteristics of cucumber inbred lines of South China type

JIN Haijun1， HU Jijun2， PU Lijun3， DING Xiaotao1， YU Jizhu1， ZHANG Hongmei1

（1.Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology / Horticultural Research Institute， Shanghai Academy of Agricultural Sciences， Shanghai 201403， China; 2.Shanghai Funong Seed Industry Co.， Ltd，Shanghai 201209， China; 3. Shanghai SunqiaoYijia Agricultural Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201210， China）

Abstract： In order to screen Southern China type germplasm with strong powdery mildew resistance， the disease index， relative chlorophyll content and photosynthetic indexes of inbred lines were investigated and measured by spraying powdery mildew on 17 cucumber inbred lines. The results showed that the inbred lines ‘C0503 and ‘C1216 belonged to high resistance type， ‘15C-18 was disease resistance type， ‘01JM-1 was mid-disease resistance type and others were all high susceptibility or susceptibility type according to disease index of powdery mildew. After the onset of disease， these 4 materials maintained higher relative chlorophyll contents （more than 50%）and higher photosynthetic rate （more than 20 mol·m-2·s-1）， while stomatal conductance and transpiration rate decreased slightly. Therefore， the photosynthetic abilities of materials with strong resistance to powdery mildew were also strong. Inbred lines ‘C0503‘C1216‘15C-18 and ‘01JM-1 could be used as disease-resistant materials for breeding.

Key words： Cucumber; Inbred line; Powdery mildew; Disease index; Resistance identification;Photosynthetic index

白粉病是黄瓜生产上的一大病害，具有潜育期短、侵染频繁、流行性强等特点[1]。不论温室、大棚还是露地栽培黄瓜均可发生，条件合适的情况下，几天就可以传遍整个大棚[2]。白粉病主要侵染叶片，影响植株光合作用，进而影响果实品质和产量，造成大量减产[3]。张英昊[4]研究认为，重度感染白粉病的烟草叶片叶绿素含量和光合速率相比正常叶片明显下降;不同番茄品种在感染白粉病后，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均下降，感病较重的下降幅度大[5]，研究认为净光合速率的下降与白粉病侵染造成叶绿素含量降低有关[6-7];白建瑞[8]通过对小麦抗感白粉病材料的研究发现，抗病性植株的光合速率和氣孔导度高于感病性植株。筛选抗白粉病甚至免疫的黄瓜材料，实现种质材料的快速创新，进而培育出高度抗白粉病的黄瓜新品种，是控制病害发生的最有效、最根本的途径[9]。华南类型黄瓜相对于欧洲类型黄瓜极易感染白粉病，并且华南类型黄瓜中高抗白粉病的品种也比较少，因此，笔者通过对17份华南型自交系材料进行白粉病接种，研究各自交系材料的病情指数、相对叶绿素含量和光合指标，以期筛选出高抗白粉病的优良育种材料，为抗病品种的选育及其推广利用提供必要的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

华南型黄瓜自交系材料17份（表1），由上海市农业科学院园艺研究所黄瓜课题组提供。黄瓜白粉病菌（Sphaerotheca fuliginea）采集自田间自然感病的黄瓜叶片，吹去发病叶片上的杂物和老孢子，在20～24 ℃的条件下保湿培养24 h，将新长出的孢子用毛笔刷入无菌水中，配制成10×10倍显微镜下每个视野10～15个孢子的悬浮液用于接种[10]。

1.2 方法

1.2.1 育苗与管理 试验在上海市农业科学院园艺所设施园艺重点实验室进行。2018年2月25日将17份自交系材料播种于营养钵中，基质配比为V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=7∶2∶1。4月1日，幼苗1叶1心时，利用喷雾接种法进行接种，手持喷雾器将孢子悬浮液均匀喷于叶面，以雾滴布满叶面但不流失为宜。试验设3次重复，每重复10株，以喷清水为对照。接种后置于ESW-1000型全自动智能人工气候箱（杭州钱江生化仪器公司生产）中进行培养（白天25 ℃、夜晚18 ℃、光照强度在600 ?mol·m-2·s-1 12 h、湿度为80%）。接种10 d后调查病情指数，测定叶片相对叶绿素含量和光合指标。

1.2.2 白粉病病情指数调查 接种10 d后调查各材料的白粉病病情指数。白粉病分级标准为[11]：0级，无病斑;1级，病斑占叶面积1/16以下;3级，病斑占叶面积1/16～1/8;5级，病斑占叶面积1/8～1/4;7级，病斑占叶面积1/4～1/2;9级，病斑占叶面积1/2以上。白粉病病情指数计算公式如下：病情指数（DI）=Σ（各级病株数×病级数）/（植株总数×最高病级数）×100。白粉病抗性评价指标依据病情指数（DI）划分为高抗（HR）：DI≤20;抗病（R）：2080。

1.2.3 叶片相对叶绿素含量测定 利用SPAD-502型手提式相对叶绿素含量测定仪进行测定。

1.2.4 叶片光合指标测定 利用LI-6400型光合仪（美国LI-COR公司）在9：00—11：00测定黄瓜第1片真叶的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），测定时光照强度约800 ?mol·m-2·s-1，CO2体积分数为（400±10） ?L·L-1。

1.2.5 数据处理 试验数据采用Microsoft Excel 2003绘图，用SPSS 19.0统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 白粉病病情指数调查

4月8日发现接种的第1片真叶上开始有病斑，4月10日各材料充分发病，材料间抗性差异明显。调查结果表明，有14个自交系材料的病情指数都超过了50，3号和10号的病情指数最低，仅为5.45和5.71，对白粉病表现为高抗;15号为抗病;14号为中抗，其他为高感或感病（表2）。

2.2 发病株与对照株相对叶绿素含量的差异

从图1可以看出，对照材料的相对叶绿素含量，14号最高，为57%;1～5、8～11和13～15号材料的相对叶绿素含量也达到了50%以上，显著高于其他自交系材料。接种白粉病病菌后，所有材料的叶绿素含量都有所下降，6、7、10、12、15和16号的叶绿素含量下降幅度较小，都在7%以下;11、13和17号的叶绿素含量降幅显著高于其他材料，分别为14.36%、18.79%、15.72%。

2.3 接种植株和对照植株叶片光合作用参数的变化

由表3可以看出，黄瓜幼苗接种白粉病菌后，发病叶的Pn值明显下降，下降较多的自交系材料为6、7、11号，分别下降了70%、40%、42%。不同自交系材料正常植株的Pn值差异也较大，其中3、10、14、15、17号的Pn值都达到了20 ?mol·m-2·s-1以上，显著高于其他材料，最高的为3号，Pn值为22.14 ?mol·m-2·s-1;最低的为2号，Pn值为14.80 ?mol·m-2·s-1。发病植株的Pn值与对照相比下降幅度较小的有3、10、12、14、15、17号，分别下降了12.78%、14.94%、4.11%、10.67%、14.15%、14.18%。发病植株Pn值最高的为3号，为19.31 ?mol·m-2·s-1，最低的为6号，仅有4.73 ?mol·m-2·s-1，显著低于其他自交系材料。17份自交系材料中大部分材料叶片的Ci值在感染白粉病后有所增加，但2、6、10、16号与对照相比有所下降，除了6号外，其他4个材料的Ci值显著低于对照。所有材料的发病叶的Tr值和Gs值与对照相比都有所下降，病情指数较小的3、10、14和15号的下降幅度显著小于其他材料。

3 讨论与结论

对华南型黄瓜种质资源进行白粉病抗性鉴定，可以为抗源筛选和抗病育种服务。笔者对17份华南型黄瓜种质资源材料进行白粉病抗性鉴定，结果表明，3号（‘C0503）和10号（‘C1216）为高抗白粉病材料，15号（‘15C-18）为抗病材料，14号（‘01JM-1）为中抗材料。

前人研究表明，黄瓜叶片光合系统对白粉病十分敏感[12]。叶绿素在光合作用中起吸收光能的作用，既是光能的“捕获器”，又是光能的“转换器”，其含量直接影响光合作用的强弱[4，13-14]。在对烟草[4]和黄瓜[12]的研究中都发现感染白粉病菌的烟草和黄瓜叶片，葉绿素含量和光合速率明显下降，李小玲等[15]研究认为，甜瓜抗白粉病能力与叶绿素含量有一定的正相关，韩庆典等[16]在对不同抗性小麦品种接种白粉病菌后发现，感病品种光合速率低的原因与相对叶绿素含量降低幅度较大有关。本试验中，黄瓜叶片感染白粉病后，叶片上被大小不等的白色菌斑覆盖，发病较重的整个叶片上都布满了白色菌斑，并且叶片发黄，使得叶片中相对叶绿素含量和光合速率明显降低。抗性较强的4份材料有着较高的叶绿素含量和光合速率，这与前人的研究结果一致。

植物在进行光合作用时，气孔可以控制水分的蒸发，气孔导度是一个动态参数[5，8]。本试验中黄瓜发病叶片的气孔导度低于对照，这与叶片面积受损，水分容易丢失，病菌的代谢产物对叶片气孔通导能力产生了一定程度上的影响有关[16]。3、10、14和15号材料的气孔导度下降幅度较小，这与其抗性较强有关。黄瓜接种叶片的蒸腾速率相比对照也有所下降，并且抗性强的材料下降幅度小，这与吴昊等[5]在番茄上的研究结果一致。而张英昊[4]研究认为，烟草叶片感染白粉病菌后蒸腾速率增加，随着感病程度加重，蒸腾速率又有所降低，但还是高于正常叶片。白建瑞[8]研究发现，感病小麦叶片的蒸腾速率高于抗病品种。植物叶片感染白粉病后蒸腾速率或增加或降低的这种不一致性可能与品种或测定时间有关。17份自交系材料中，小部分材料Ci值下降，大部分材料在感病后Ci值有所增加，说明非气孔因素应该是黄瓜叶片光合作用降低的主要原因之一。

综上所述，抗病性强的黄瓜自交系材料有着较高的叶绿素含量和较强的光合性能，是选育抗病品种的优良材料。通过抗病品种的合理布局、轮换等栽培技术措施，可以抑制白粉病的发生与流行。

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