杉木第3代种子园亲本抗炭疽病能力初探

杨柏群，胡德活，郑会全*，刘伟新，吕宇宙

(1.韶关市曲江区国有小坑林场，广东 韶关 512162；2.广东省森林培育与保护利用重点实验室／广东省林业科学研究院，广东 广州510520)

杉木(Cunninghamia lanceolata)为杉科(Taxodiaceae)杉木属(Cunninghamia)植物，是中国特色乡土针叶树种，也是中国亚热带地区最主要的商品林树种之一[1—2]。该树种对病虫害具有较强的耐受性，鲜有大规模病虫害发生的报道，但整个生活史中，常遭受多种病害侵扰，如立枯病、炭疽病、溃疡病、顶枯病、梢枯病、赤枯病、根腐病、球果坏死病等[3—4]。针对杉木病害，现有研究主要集中在致病菌株分离鉴别及发病规律与防治措施等方面[5—8]。对于多数报道常提及的炭疽病害，谭松山等[9—10]于二十世纪七十年代率先开展了杉木抗炭疽病机制及抗炭疽病亲本筛选工作，为杉木抗病育种研究提供重要参考。但后续40年间，有关杉木抗病育种研究仅有少量报道[11—13]。

目前，我国杉木高世代育种研究获得可喜进展，良种增产效果显著，种植面积逐年递增[2]。但近年来一些地区的个别杉木良种林分出现明显病害，虽属少数，也引起了育种者的关注。加快杉木抗病育种进程，降低未来杉木商品林建设的病害风险将是育种者亟待思考的问题。基于自然发病林分筛选抗病株系可有效促进杉木抗病育种工作[9,13]。本研究以广东省杉木第3代种子园建设早期一处小型园区(2 hm2)自然发生的炭疽病害为契机，对园内不同亲本的抗炭疽病能力进行比较分析，以期为杉木高世代亲本的抗病选育工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查对象

调查区为广东省杉木第3代种子园建设早期位于韶关市曲江区国有小坑林场的一处小型园区(113°35'E，24°15'N)，属亚热带季风气候区，年均气温20.3 ℃，年日照时数1706 h，年均积温6529.4 ℃，年均降雨量1530 mm，每年霜期约15 d，园区土层厚度＞1 m，肥力中等。2015年11月嫁接成园，面积2 hm2，株行距3 m × 4 m。种子园建园亲本56个，依据生长、材质、结实能力等性状指标从广东杉木第3代育种群体中遴选获得。按种质水平分，第3代种质亲本33个，包括cx837、cx838、cx839、cx840、cx841、cx842、cx843、cx845、cx846、cx847、cx848、cx850、cx851、cx852、cx853、cx855、cx856、cx857、cx858、cx859、cx860、cx861、cx862、cx865、cx868、cx869、cx870、cx871、cx872、cx873、cx874、cx875、cx876等；第2代种质亲本8个，包括cx567、cx569、cx570、cx571、cx572、cx573、cx574、cx578等；第1代种质亲本15个，包括cx27、cx67、cx80、cx100、cx180、cx190、cx200、cx484、cx539、cx561、cx575、cx576、cx577、cx579、cx731等。园内亲本嫁接无性系顺序错位排列，具体建园和管理方法按广东省地方标准DB44/T 1533-2015《杉木种子园营建技术规程》执行。园内总嫁接株数1660株，各亲本嫁接株数23～34株不等。

1.2 调查方法

2016～2019年，持续监测种子园嫁接株的健康情况，炭疽病由广东省林业科学研究院田龙艳博士鉴定[4]。2018年初发病情况较为普遍，当年3～6月对园区炭疽病害情况进行全面调查。2019年病害情况减弱，不再调查。种子园亲本感病率为亲本嫁接无性系中有炭疽病症的分株数量占亲本嫁接无性系分株总数百分比；参考沈宝仙等[13]方法初步确定亲本的抗病能力：抗病强类别，感病率≤15.0%的亲本；抗病中等类别，15.1%≤感病率≤30.0%的亲本；抗病能力弱类别，感病率≥30.1%亲本。

2 结果与分析

2.1 种子园炭疽病发生情况

种子园建园后1年(2016年)，一些嫁接株出现炭疽病症。少量植株病害严重，其大部分末枝和针叶枯死，主干和顶梢虽绿，但健康状态不佳，植株整体生长情况差(图1: A)。发病株疏除病枝后，翌年生长情况有所恢复，抗性有所增强，但局部枝叶仍有炭疽病症，种子园中少数严重株濒临死亡。总体而言，建园后前两年(2016～2017年)，炭疽病的发生对种子园影响不大。嫁接2.5年后(2018年)，种子园炭疽病发病事件增多，42.5%嫁接株出现炭疽病症，一些植株病害较严重，中下部枝叶枯死，并有向顶部蔓延趋势(图1: B)，虽不致死，但炭疽病对种子园母株健康影响较大。2018年下半年，强化了种子园抚育及树体管理工作，植株健康情况好转。2019年，炭疽病害情况减弱。

2.2 不同亲本抗炭疽病能力比较

图1 杉木第3代种子园炭疽病害严重株Fig.1 The Chinese fir plantlets with severe anthracnose in third-generation seed orchard

图2 杉木第3代种子园建园2.5年时嫁接株炭疽病发病情况Fig.2 The anthracnose incidence of two and half years old grafted plantlets in the Chinese fir third-generation seed orchard

图3 杉木第3代种子园不同亲本的炭疽病感病率Fig.3 Infection rate of anthracnose in different breeding parents in Chinese fir third-generation seed orchard

在监测期内(2016～2019年)，嫁接后2.5年发病率较高，是调查种子园不同亲本抗炭疽病能力的较好时机。经观察，种子园不同嫁接株炭疽病害发生情况差异较大，大致可分为感病严重、略感、不感病三种情况(图2)。由于每个亲本的嫁接无性系中均存在感病株(感病严重、略感)和抗病株(不感病)，将感病严重和略感株归并计算感病株数量，统计不同亲本的感病率(图3)。结果发现，不同亲本感病率差异较大(9.1%～81.8%)。cx731、cx841、cx859、cx872、cx876等5个亲本感病率均在15.0%以下，属抗病强类别；cx67、cx484、cx561、cx573、cx838、cx845、cx855、cx856、cx874等9个亲本感病率介于15.1%～30.0%间，属抗病中等类别；其余42个亲本感病率均高于30.1%，为抗病能力弱类型，其中cx842抗病能力最差，感病率81.8%。

3 讨论

本研究对广东省杉木第3代种子园建设早期一处小型园区(2 hm2)自然发生的炭疽病害进行跟踪调查发现，园内不同亲本(n=56)抗炭疽病能力差异较大，初步确定其中5个亲本(cx731、cx841、cx859、cx872、cx876)具有较强的抗炭疽病能力，这些亲本是开展杉木抗炭疽病育种研究的重要候选材料。

谭松山等[9]早期以杉木种子园自然发生炭疽病害为契机开展调查，选出3个抗性最强的亲本。本研究为杉木种子园自然感病条件下筛选抗病亲本提供新材料，但还需对所选亲本进行人工接种测试工作，同时对其子代(如半同胞子代)抗病情况进行测定，从而系统评价其抗病能力。事实上，杉木种子园常有零星炭疽病害发生，但危害程度不高，发生明显流行性病害的情况并不多见。炭疽病害流行发生具有一定的时间尺度，且可能受多种因素影响，如本研究所调查的园区于2016、2017年均有炭疽病害发生，但对种子园影响不大，直至2018年上半年时炭疽病发病事件增多，但2019年炭疽病害明显减弱。这其中可能与立地、降水季节性增多、抚育与树体管理程度有关。值得一提的是，相同的建园亲本在另一园区内却鲜有炭疽病害发生，这说明种子园炭疽病的流行需要在特定的条件下才会发生。董炽良等[11]对杉木无性系测定林中13个无性系进行抗炭疽病能力测试时也发现，在适宜杉木生长的生境条件下，参试无性系不发生炭疽病，但在炭疽菌孢子大量存在、针叶受伤、具有病原菌侵染的适宜温湿度时，各无性系会发生不同程度的炭疽病害。

近期，广东省加大杉木第3代种子园的建设力度，亲本选择综合了生长、材质、花期花量与结实能力等性状指标，还考虑其抗病性尤其是抗炭疽病能力。参照本调查结果，研究团队剔除了原15个抗病能力弱的亲本，新建的杉木第3代种子园有望在抗病(抗炭疽病)能力方面有所提升。为加快杉木抗病育种进程，未来应扩大收集各类型抗病种质，并利用基因组选择技术提高育种效率，同时强化杂交育种工作，尽快选育出速生优质高抗杉木新品系。