砧用瓠瓜抗枯萎病相关性及杂种优势分析

廖建杰　张映卿　徐博娅　郑旭阳　阳燕娟　钟川　于文进

摘要：  枯萎病是一種严重危害瓜类蔬菜生产的土传病害，嫁接栽培是防治瓜类枯萎病的有效方法。该文研究了砧用瓠瓜种质幼苗生长指标与抗病性的相关性，并对抗病杂种优势进行了分析。结果表明：（1）砧用瓠瓜种质H041对西瓜枯萎病表现高抗（HR），对瓠瓜枯萎病表现抗病（R），种质H01、H05和杂交组合H01×H041、H041×H05、H05×H041对两种枯萎病均表现抗病（R）。（2）砧用瓠瓜幼苗接种西瓜枯萎病菌后，病情指数与下胚轴粗度呈显著负相关;接种瓠瓜枯萎病菌后，总根长、根系表面积与病情指数呈极显著负相关，表明砧用瓠瓜对枯萎病的抗病性与根系生长具有相关性，可以根据根系生长情况快速评价砧用瓠瓜对瓠瓜枯萎病的抗性表现。（3）分析砧用瓠瓜杂交组合的抗病性杂种优势显示，供试杂交组合H05×H041对西瓜枯萎病具备超中亲优势;杂交组合H01×H041和H02×H041对瓠瓜枯萎病抗性具有负向杂种优势。综合研究结果发现，种质H01、H041、H05兼抗西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病，且配制出的杂交组合表现抗性杂种优势，可作为选育抗两种枯萎病的砧木或栽培品种的抗源亲本，其中H041可作为优势骨干亲本。

关键词： 砧用瓠瓜， 西瓜枯萎病， 瓠瓜枯萎病， 抗病相关性， 杂种优势

中图分类号：  Q945文献标识码：  A

文章编号：  1000-3142（2020）02-0184-08

Abstract：  Fusarium wilt is a devastating soil-borne disease which had limited the production of gourd vegetables. Grafting cultivation is an effective method to control F. wilt. In order to obtain rootstock-used gourd germplasm with strong disease resistance and to select hybrid combinations， the correlation between seedling growth index and disease resistance was discovered， and the heterosis of disease resistance was analyzed. The results were as follows： （1） Rootstock-used gourd germplasm H041 showed high resistance （HR） to watermelon F. wilt and resistance （R） to clavated calabash F. wilt， respectively. And two rootstock-used gourd germplasm （H01 and H05） and three hybrid combinations （H01×H041， H041×H05 and H05×H041） showed resistance （R） to these two kinds of  F. wilt. （2） The di-sease index of rootstock-used gourd seedlings was significantly negatively correlated with hypocotyl coarseness after treating with watermelon F. wilt. And the root length and root surface area of the seedlings had significantly negative correlation with disease index after treating with clavated calabash F. wilt. This indicates that the resistance of the disease is correlated with root growth. The resistance of the disease can be evaluated rapidly according to root growth. （3） Furthermore， the disease-resistance hybrid heterosis of rootstock-used gourd germplasm showed that， hybrid combination H05×H041 showed negative mid-parent heterosis to watermelon F. wilt. H01×H041， H02×H041， H041×H01 and H05×H041 showed negative heterosis for resistance to clavated calabash F. wilt. In conclusion， rootstock-used gourd germplasm H01， H041 and H05 showed resistance against two kinds of F. wilt， and there was resistance heterosis on the hybrid combinations of these germplasms. Hence， H01， H041 and H05 could be used as rootstock or elite parents for resistance breeding against two kinds of F. wilt， and H041 could be used as the backbone parent.

Key words： rootstock-used gourd， watermelon Fusarium wilt， clavated calabash Fusarium wilt， disease resistance correlation， heterosis

瓠瓜（Lagenaria siceraria）又称瓠子、蒲瓜等，为葫芦科葫芦属，原产于非洲和印度，是一年生攀缘草本植物，在我国大部分地区普遍栽培，是我国重要的瓜菜之一（胡雪丹等，2016;张兆辉等，2017）。由于瓠瓜根系发达，抗病性好，常作为葫芦科作物嫁接砧木（孙胜等，2010），并广泛应用于西瓜嫁接栽培（别之龙，2011;陈晖等，2015;邢乃林等，2016）。

西瓜枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌西瓜专化型（F. oxysporum f. sp. niveum），侵染西瓜后引起植株萎蔫、生长受限，进而整株枯萎死亡，对西瓜生产造成严重损失（寇清荷等，2012）。瓠瓜枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌葫芦专化型（F. oxysporum f. sp. lagenariae），侵染植株后导致输导机能被破坏而引起植株萎蔫，最终枯萎死亡，田间植株发病率可达20%～40%，可造成毁灭性损失（王迪轩等，2018）。西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病均属于土传真菌病害，采用抗病的瓠瓜和南瓜为嫁接砧木，可提高接穗的抗病性，显著降低发病率和病情指数（徐敬华等，2004;李修宝等，2015）。陈文明（2016）研究表明，可采用变异统计和主成分分析法对幼苗性状进行综合评价，筛选抗病的砧用瓠瓜杂交组合。瓠瓜砧木嫁接西瓜对枯萎病的抗性表现可根据嫁接苗的生长指标和生理指标进行快速鉴定（鲍婉雪等，2017）。

本研究通过鉴定砧用瓠瓜种质资源对西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的抗性，研究砧用瓠瓜种质的幼苗生长指标与枯萎病抗性间的关系，筛选出抗病种质，配制具有抗病杂种优势的杂交组合，为开展多抗性砧木育种奠定基础。

1材料与方法

1.1 材料

选择8份不同果型的砧用瓠瓜高代自交系和8个杂交组合作为供试材料。种质H01、H02、H041、H05、H07、H11T、H13来源日本，Hb来源广西。果实形状H01、H041、H07、Hb为梨形，H02、H11T、H13为近圆形，H05为倒棍棒形;瓜把形状H01、H07、Hb为钝圆形，H02、H041、H05为溜肩形，H11T、H13为阔圆形，果实表面均无瓜棱（图1）。

供试的病原菌为尖孢镰刀菌西瓜专化型2号生理小种和尖孢镰刀菌葫芦专化型，由本课题组分离、保存作为接种源。

1.2 方法

1.2.1 田间种植在广西大学蔬菜科研基地分春秋两季连续种植砧用瓠瓜种质资源两年，选取亲本H01、H02、H041、H05配制若干杂交组合，以亲本最优值作为杂种优势分析对照标准品种。参考农业行业标准（NY/T2504-2013）《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南瓠瓜》观测株高、下胚轴粗度等幼苗性状和果实性状。

1.2.2 西瓜枯萎病接种用21孔穴盘播种砧用瓠瓜，待植株长至两叶一心时，采用室内苗期伤根灌注法进行接种西瓜枯萎病病原菌（羊杏平等 2013）。菌液浓度为1×107 cfu·mL-1 ，每株灌注10 mL菌液。每份种质和杂交组合分别接种42株，重复三次。接种室控制每天光照16 h，暗期8 h，光照强度8 000 lx，光期/暗期温度控制27 ℃/20 ℃，相对湿度70%～80%。接种后28 d，参考王汉荣等（2010）的方法，观察并统计植株的病级和病情指数。参考《全国西瓜抗病育种协作组的统一规定》进行抗性分级，病情指数DI≤10.00为高抗（HR），10.00

1.2.3 瓠瓜枯萎病接种参考农业行业标准（NY/T2504-2013）《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南瓠瓜》接种瓠瓜枯萎病病原菌。接种方法和环境控制与西瓜枯萎病相同，菌液浓度1×106 cfu·mL-1。抗病水平评价标准分为抗病（DI≤25），中抗（2055）。

1.2.4 幼苗生长指标测定接种病原菌后28 d取样，各编号随机选取5株测定其生长指标，取平均值。直尺测量株高，游标卡尺测量下胚轴粗，采用方正扫描仪（Founder Z2400）和根系分析软件（WinRHIZO 2009c）測量总根长和根系表面积（尹晓霞，2014）。

1.3 统计分析

利用Microsoft Excel 2007 和SPSS 18.0 软件进行数据的处理及作图，采用Duncans multiple-range test（P=0.01和P=0.05）进行相关性和多重比较分析。杂种优势分析方法参考卢庆善等（2002）。

2结果与分析

2.1 砧用瓠瓜种质接种西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的幼苗生长及抗病性表现

砧用瓠瓜幼苗接种西瓜枯萎病菌28 d，各生长指标差异显著（表1）。其中，H01株高最大（43.26 cm），Hb最小（14.26 cm）;H05下胚轴最粗（7.44 mm）;H05总根长和根系表面积最大，分别为459.65 cm、 89.35 cm2。H041对西瓜枯萎病表现为高抗（HR），H01、H05、H07、H11T、Hb等5份种质表现为抗病（R），H02、H13表现为中抗（MR）。

接种瓠瓜枯萎病菌28 d，砧用瓠瓜幼苗各生长指标差异显著（表2）。株高、下胚轴粗度最大的均为H01（32.86 cm、7.12 mm）;总根长和根系表面积差异显著，其中，H05最大（657.28 cm、135.21 cm2），H02最小（161.71 cm、27.91 cm2）。H01、H041、H05等3份种质对瓠瓜枯萎病表现为抗病（R），2份种质（H07、H13）表现为中抗（MR），H02、H11T、Hb表现为感病（S）。

2.2 砧用瓠瓜种质接种西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的幼苗生长与病情指数的相关性

接种西瓜枯萎病菌28 d，砧用瓠瓜幼苗的总根长与根系表面积存在极显著正相关，病情指数与幼苗下胚轴粗度呈显著负相关，说明茎部生长与西瓜枯萎病抗病性存在相关性（表3）。

接种瓠瓜枯萎病菌28 d，砧用瓠瓜幼苗的下胚轴粗度、总根长、根系表面积相互之间均存在呈极显著正相关，病情指数与下胚轴粗度呈显著负相关，与总根长、根系表面积呈极显著负相关（表3）， 说明砧用瓠瓜茎部和根系的生长与抗病性强弱相关，茎部和根系生长越好，病情指数越低，抗病性越强。

2.3 砧用瓠瓜杂交组合对西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的抗性表现

用4份砧用瓠瓜种质（H01、H02、H041、H05）配置出8个杂交组合，其抗病性鉴定结果见表4，对西瓜枯萎病表现抗病（R）和中抗（MR）的组合各4个;对瓠瓜枯萎病抗性表现为抗病（R）的组合6个，中抗（MR）的组合2个。其中，有3个组合对两种枯萎病均表现为抗病（R），分别是H01×H041、H041×H05、H05×H041，占供试材料37.5%，其余5个组合对两种枯萎病具有一定抗性，说明这些杂交组合对这两种病害具有良好的抗病和耐病能力。

2.4 砧用瓠瓜对西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的抗性杂种优势

接种西瓜枯萎病菌后，不同杂交F1代的病情指数大小差异明显，其中组合H05×H041的病情指数最低，为13.81，低于中亲值（两亲本的病情指数平均值），表现为负向中亲优势，说明其抗性杂种优势最强。其他供试组合的病情指数均高于中亲值，因此表现为明显的正向杂种优势，不具有抗性杂种优势（表5）。

表6显示杂交F1代对瓠瓜枯萎病的抗性杂种优势。所有参试的8个组合的病情指数均低于中亲值，表现为负向中亲优势，中亲优势率范围：-89.08%～-8.36%。其中，以H041为父本或母本的4个组合（H01×H041、H02×H041、H041×H01、H05×H041）的病情指数均低于最优抗病亲本H01的病情指数，且均表现为负向超高亲优势和负向超标优势，说明抗性杂种优势强。另外，2个组合（H01×H02、H041×H05）也表现为负向超标优势。H02×H041组合的负向中亲优势率、超高亲优势率、超标优势率最高，分别为-89.08%、-76.12%、-55.91%。以上结果说明，H041可作为抗枯萎病的优势骨干亲本。

3讨论与结论

尖孢镰刀菌西瓜专化型2号生理小种致病力强，对西瓜易造成严重危害，生产上多数选用瓠瓜作为嫁接砧木防治西瓜枯萎病，该病原菌不仅对西瓜具有较强的侵染性，对瓠瓜也具有侵染性（Lin et al.，2010;King et al.，2010;Su et al.，2012;孟佳丽等，2018）。目前，对西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病均具有抗性的砧用瓠瓜品种还未见有报道。本研究鉴定出抗西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的砧用瓠瓜种质3份，其中，H041对西瓜枯萎病表现高抗，对瓠瓜枯萎病表现为抗病，H01、H05对两种枯萎病均表现为抗病。同时，筛选出兼抗两种枯萎病的3个杂交组合（H01×H041、H041×H05、H05×H041）。说明砧用瓠瓜对西瓜枯萎病具有较强的抗性，但对瓠瓜枯萎病的病情指数、抗性水平均存在差异。

侯茜等（2015）研究西瓜抗病品種幼苗接种西瓜枯萎病菌后根系的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）、几丁质酶（CHT）等的活性与抗病性呈正相关，并且PAL、PPO等的活性可作为反映西瓜种质对西瓜枯萎病抗性的指标。郭卫丽等（2016）对抗病和感病的两种中国南瓜在白粉病抗性鉴定的研究中得出，在不同时期的幼苗性状与病情指数间存在相关性。本研究探讨了西瓜枯萎病菌和瓠瓜枯萎病菌侵染条件下，砧用瓠瓜幼苗的病情指数与生长指标的相关性，结果进一步说明：砧用瓠瓜幼苗接种西瓜枯萎病菌后，植株下胚轴粗与抗病表现呈显著负相关，但其余生长指标无相关性，说明砧用瓠瓜对西瓜枯萎病的抗病性采用生长指标进行快速鉴定有待进一步研究。相反，在接种瓠瓜枯萎病菌后，除株高外，其余生长指标与抗病性表现呈现负相关，说明砧用瓠瓜植株的根系生长强弱能够直接反映地上部生长势，并表现出较强的抗病性。因此，可见下胚轴粗度、总根长、根系表面积作为砧用瓠瓜对瓠瓜枯萎病抗性表现评价指标的可行性， 同时可避免通过表型观测造成植株病情分级的误差。

该试验表明，大多数杂交组合对西瓜枯萎病具有不同程度的抗性表现，其中，组合H05×H041表现为负向中亲优势，其余组合病情指数多高于双亲，并没有表现出较强的杂种优势，此研究结果与陈文明（2016）对砧用瓠瓜杂交一代对西瓜枯萎病的抗性杂种优势分析的研究结果相一致。相反，参试组合对瓠瓜枯萎病均表现出较强的抗性，且多倾向于高值亲本，甚至高于亲本值。所有组合的抗性均表现负向中亲优势，其中以H041为父母或母本的4个组合（H01×H041 、H02×H041、 H041×H01、H05×H041）表现出负向超高亲优势和负向超标优势。说明砧用瓠瓜杂交F1代对瓠瓜枯萎病抗性表现出较强的抗病性杂种优势。砧用瓠瓜杂交F1代对两种枯萎病抗性表现的差异，是否与病原菌侵染后植株生理反应有关联，还有待于进一步对此进行研究。

综合研究结果，砧用瓠瓜种质H01、H041、H05兼抗西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病，作为亲本配制出的杂种F1代表现较强的抗病性杂种优势，可作为抗西瓜枯萎病和瓠瓜枯萎病的砧用瓠瓜或栽培品种的抗源亲本，其中H041可作为优势骨干亲本。

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（責任编辑 李莉）