江西番茄绵疫病的发生及种质资源的抗性鉴定

何烈干,邹 芬,熊正葵,涂玉琴,马辉刚*

(1.江西省农业科学院 植物保护研究所,江西 南昌 330200;2.南昌市农业科学院 经济作物研究所,江西 南昌 330038)

番茄原产于南美洲,现已成为全世界栽培面积最大的蔬菜之一,在我国南北方无论是露天还是温室均有广泛种植。近年来,随着番茄种植面积的不断扩大和大棚温室栽培的发展,绵疫病已成为威胁番茄安全生产的一种最为严重的世界性毁灭性病害。该病害的病原主要有3种:寄生疫霉(PhytophthoraparasiticaDast)、辣椒疫霉(P.capsiciLeonian)和茄疫霉(P.melongenaeSawada)[1]。番茄绵疫病在我国各省菜区均有发生,尤其是在保护地和阴雨潮湿的南方地区发生极其严重,一般年份减产25%～40%,严重时可达60%以上,甚至绝收[2-6]。江西是番茄种植大省,多年来绵疫病的发生为害对江西番茄的产量和质量造成了严重影响。目前,化学药剂防治仍是控制番茄绵疫病的一种主要措施,但化学农药的不合理大规模使用,不仅严重污染环境,而且还会引起病原菌种群结构的改变,易产生抗药性,已有很多研究报道了卵菌类病害对甲霜灵等苯基酰胺类杀菌剂已产生抗药性[7-10]。因此,选育和种植抗病品种是目前番茄生产上减轻和消除病菌抗药性的一种最为有效的途径[11-14],而其中的抗源材料的筛选又是抗病品种选育的前提和基础。本研究对江西省番茄绵疫病的发生情况进行了调查，并对番茄种质资源进行了抗病性鉴定,旨在了解江西番茄绵疫病的危害程度,为番茄抗病育种提供材料来源,进而为有效治理番茄绵疫病奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄种质材料共计82份,由南昌市农科院提供。供试病原菌为从江西露地栽培番茄的病株中采集分离纯化得到,通过回接试验确定为番茄绵疫病菌,并经形态学和分子鉴定，确定为辣椒疫霉菌(P.capsiciLeonian)。

1.2 试验方法

1.2.1 病害调查 于番茄青果期在江西主产番茄的10个市(县)进行番茄绵疫病发生程度的调查,每个市(县)调查3块番茄地,每块地(面积为667 m2左右)采取5点对角线调查法,每点调查20株,共调查100株,记录病株率、病叶率和病果率,并在每株的上中下部位各随机取1个果实,调查病情,记录病级并计算病情指数。病情分级标准:0级,果实上无病症;1级,果实病斑面积占总面积的0%～3.0%;2级,果实病斑面积占总面积的3.1%～10.0%;3级,果实病斑面积占总面积的10.1%～20.0%;4级,果实病斑面积占总面积的20.1%～50.0%;5级,果实病斑面积占总面积的50.0%以上。相关计算公式为：发病率(%)=病叶(果)数×100/调查的总叶(果)数；病情指数ID=[Σ(各病级的果实数×病级数)×100]/(调查的总果实数×5)。

1.2.2 室内试验设计 供试番茄种质资源的抗性鉴定试验在江西省农科院植保所温室内进行。每份材料选取饱满、健康的种子,在试验室内浸种2 h后进行适温催芽,在露白后播于营养钵中,每钵保证有1株健壮的幼苗；每份材料播种15株为1个重复,共设3个重复；肥、水管理按常规进行；当幼苗长至7～8叶时移至温控房内进行抗病性接种鉴定试验。

1.2.3 接种方法 将番茄绵疫病菌置于黑麦培养基上,在20 ℃恒温下黑暗培养14 d后,用玻片刮取菌丝并充分振荡，洗下孢子囊,过滤,用血球计数板调整浓度至5×104孢子囊/mL,然后放入10 ℃恒温箱中静置2 h左右,以保证游动孢子充分释放。采用喷雾接种法[15]接种,以番茄幼苗叶面有水滴而又不会掉落为佳。把已接种的幼苗置于(20±2)℃、相对湿度100%的空调房内黑暗培养24 h；然后每天光照14 h、黑暗10 h,保持空气相对湿度在75%以上,温度控制在20 ℃左右；在接种7 d后调查发病情况。

1.2.4 病情调查 按照以下标准进行单株病害分级：0级，无病症;1级，0%<叶面积发病率≤5.0%,形成较细的病斑;2级，5.0%<叶面积发病率≤15.0%,有限制型坏死病斑;3级，15.0%<叶面积发病率≤30.0%,茎部上无病症;4级，30.0%<叶面积发病率≤60.0%,茎部上形成较小的病斑;5级，60.0%<叶面积发病率≤90.0%,茎部上有扩展型病斑;6级，90.0%<叶面积发病率,茎部受损严重或植株死亡。

相对病情指数和相对抗性指数的计算公式如下：相对病情指数=IDm×100/IDCK； 相对抗性指数=1-IDm/IDCK。其中,m为供试的种质资源；设病情指数最高者为对照。

依据相对抗性指数来评价番茄种质资源对绵疫病的抗性,共分为5个级别:高抗(HR)，0.90～1.00;抗病(R)，0.70～0.89;中感(MS)，0.50～0.69;感病(S)，0.30～0.49;高感(HS)，0～0.29。

1.2.5 田间自然病圃抗性鉴定 田间自然病圃建在江西省农科院良种场内。对供试的82份试验材料进行催芽播种,播后2个月移植到试验场内,薄膜覆盖栽培,每份材料种植1个小区,单个小区种植80株幼苗,小区面积为20 m2,重复3次,设高感品种为对照,试验采用完全随机区组排列。在移植前施足基肥,在番茄整个生育期内不追肥,不施用任何防治病害的药剂。于青果期待供试材料充分发病时调查各参试材料的绵疫病发生程度,以病情最重材料为对照。病害分级标准参照1.2.1中的分级标准。

2 结果与分析

2.1 番茄绵疫病的发生情况

于2019年6月中旬在江西省南昌县、进贤县、丰城市、九江县、德安县、万载县、高安市、弋阳县、余江县、乐平市等10个市(县)进行了番茄绵疫病的发生程度调查,所调查品种均为当地大面积种植的主栽品种,调查结果见表1。从表1中可以看出,调查地番茄绵疫病发生较为严重,平均病株率为52.7%,病株率最高的达63.6%,最低的为32.7%;平均病果率为20.9%,病果率最高的达33.1%,最低的为10.8%;平均病叶率为7.3%,病叶率最高的达11.9%,最低的为1.9%;平均病情指数为7.7,病情指数最高的达12.1,最低的为3.5。在调查的品种当中,娜塔莉发病最轻,R-106次之,欧冠和6629(弋阳)病情最重,病情指数均超过了10。

2.2 番茄材料苗期在室内对绵疫病的抗性

对82份番茄材料进行了苗期抗绵疫病性鉴定,结果见表2。调查结果表明,供试材料间的抗病性差异较为显著,所有材料的相对抗性指数在0～0.77之间,平均相对抗性指数为0.265,属于高感级别,其中表现高感的材料有53份,占供试材料的64.63%;表现感病的材料有17份,占供试材料的20.73%;表现中感的材料有9份,占供试材料的10.98%;表现抗病的材料有3份(16-96、16-36b和Y18),占供试材料的3.66%；在试验中未发现高抗材料。

表1 江西省番茄绵疫病的发生情况

表2 不同番茄种质资源对绵疫病的室内抗性鉴定及评价结果

2.3 田间自然病圃抗性鉴定结果

同时对82份番茄材料进行了田间自然病圃抗绵疫病性鉴定,结果见表3。调查结果表明,供试材料间的抗病性差异较为显著,所有材料的相对病情指数在23.5～100.0之间,平均相对病情指数为76.9；相对抗性指数在0～0.77之间,平均相对抗性指数为0.23,属于高感级别。在供试材料的抗感性方面,表现高感的材料有59份,占供试材料的71.95%;表现感病的材料有14份,占供试材料的17.07%;表现中感的材料有7份,占供试材料的8.54%;表现抗病的材料有2份,为16-96和Y18,占供试材料的2.44%；没有鉴定到高抗材料。

表3 不同番茄种质资源对绵疫病的田间抗性鉴定结果

2.4 室内接种和田间自然病圃鉴定结果的比较

通过对比分析室内接种抗性鉴定结果和田间自然病圃鉴定结果可知,田间自然病圃的相对病情略重于室内接种鉴定的,所有材料在田间鉴定中的平均相对病指为76.9,而室内鉴定的平均相对病指为73.5。在抗感级别方面,田间鉴定试验中高感、感病、中感、抗病的材料分别为59、14、7和2份,分别占供试材料的71.95%、17.07%、8.54%和2.44%;室内接种鉴定试验中高感、感病、中感、抗病的材料分别为53、17、9和3份,分别占供试材料的64.63%、20.73%、10.98%和3.66%；在82份材料中,有70份材料在田间和室内试验中表现出的抗感类型是一致的,占供试材料的85.37%。由此可知,室内与田间抗性鉴定结果基本一致,室内抗性鉴定结果基本能反映田间自然发病情况。

3 结论与讨论

对江西省内万载、高安、乐平等10个番茄种植大县(市)进行了番茄绵疫病发生程度的调查,其中病果率在10.8%～33.1%之间,病株率在32.7%～63.6%之间,病情指数在3.5～12.1之间,说明江西的番茄绵疫病发生较为严重,这主要是由当地的种植模式和施药不合理造成的。据调查,对象田块中70%以上的为茄科类蔬菜连作,势必诱发病原菌周而复始地恶性循环侵染植株；而在防治药剂选择方面,大部分农户习惯长期施用单一药剂(如甲霜灵等),极易增加病菌群体对该药剂产生抗药性的风险,国内外已有诸多研究报道了某单一药剂的致病疫霉抗性群体的产生[16-20]。另外,在每年的5月份左右,江西大部分地区的日平均气温在20 ℃以上,夜平均温度在10 ℃以上,且降水量偏多,相对湿度高,这种温湿度条件极有利于绵疫病菌孢子囊的产生和游动孢子的萌发,从而导致该病害的暴发流行。

在番茄苗期抗性鉴定试验中,供试的82份材料对绵疫病的抗性差异性显著,抗性最弱的材料的病指高达95.2,抗性最强的材料的病指仅为21.9；共筛选到抗病材料3份(16-96、16-36b和Y18)。在田间自然病圃试验中,供试材料间的抗病性差异同样显著,其相对病情指数分布在23.5～100.0之间,共鉴定到抗病材料2份(16-96和Y18)。通过对比分析番茄苗期抗性鉴定试验结果和青果期田间自然病圃鉴定试验结果可知,供试材料的相对病情指数和抗感类型基本一致,苗期鉴定结果可代表成株期抗感性,因此,在大量材料的抗性鉴定试验中,可采取苗期接种试验来评价其抗病性,既准确又高效。

目前,防治番茄卵菌病害的常规方法有栽培技术管理、施用杀菌剂和选育抗病品种[21-23]。针对绵疫病严重威胁到江西省番茄安全生产的现状,采取措施预防和控制该病害的发生流行已迫在眉睫。首先,在番茄绵疫病的常发区、重发区,应实行茄科蔬菜与非茄科蔬菜之间的轮作或水旱轮作,这样可以大大减少病原菌在土壤中的存量,从源头上降低病害侵染的几率。其次,化学防治仍然是目前番茄生产上控制绵疫病的主要措施,该方法具有见效快、防效高、易操作等优点,但化学药剂的长期、单一使用,极易引起病原菌抗药性的增强，导致防效降低、用药量和用药次数增加、农药残留超标、成本增加等诸多问题。已有研究表明,很多地区番茄绵疫病菌对甲霜灵和苯霜灵类杀菌剂产生了抗药性；在江西,近年来甲霜灵类杀菌剂一直是防治番茄绵疫病的主要药剂,但是防治效果不甚理想,其原因可能是病原菌已对甲霜灵等产生了抗药性,因此,要采取甲霜灵与其他药剂(如霜脲氰、烯酰吗啉和嘧菌酯等)之间轮换搭配使用。最后,在江西省防治番茄绵疫病的措施中,基于化学药剂可能失效和栽培管理水平较为低下的现状,栽培抗病品种就成为防治番茄绵疫病的最经济有效的措施,而选育抗病材料是抗病品种选育的前提和基础，筛选出的抗病材料既可为抗病育种提供种质资源,又可为研究抗病机理提供材料。在本试验中，材料16-96和Y18在两种方法中均表现为抗病,其成熟期果实粉红色,果硬圆,裂果及畸形果极少,平均单果重在220～260 g,每穗4～6果,因此可作为抗绵疫病品种在江西省内种植或作为进一步培育抗绵疫病品种的亲本材料。因番茄绵疫病菌生理小种种类较多且具有明显的分化现象和易变异等特点,因此筛选抗性材料是一项长期复杂的工作。