室内条件下向日葵列当和弯管列当在三种不同寄主上寄生能力的比较

柳慧卿 刘志达 王娜 石胜华 张键 赵君

关键词向日葵列当;弯管列当;不同寄主;寄生能力

向日葵列当Or06anche cumtana wallr.俗称毒根草、独根草和兔子拐棍，是列当科Orobanchaceae列当属Orobanche的双子叶一年生寄生性种子植物。成熟的列当种子散落在土壤中接触到寄主植物的根时，受根部分泌物的刺激而萌发形成胚芽管，胚芽管能够附着于寄主植物的根部吸收水分和营养，同时在根部形成膨大的瘤结。向日葵被列当寄生后，主要表现为植株茎秆变细，株高下降，花盘变小，籽粒的产量和含油量也显著降低，一般年份能够导致减产15%～30%，严重情况下达60%，甚至绝收。向日葵列当除了寄生向日葵外，还能在番茄、烟草、亚麻、艾属、苍耳、豆类和瓜类等植物上寄生，寄主范围比较广泛。

弯管列当Orobanche cernga Loefl.是一种寄主根部的恶性杂草，由于没有根和叶绿体，生长所需营养全部来源于寄主。弯管列当主要寄生番茄、向日葵、烟草、瓜类和蒿属等植物。不同的寄主被其寄生后会导致植株生长缓慢，矮化或枯死，造成农作物产量和品质的下降。弯管列当在番茄的各个生长阶段都可以寄生，从而导致番茄果实产量与品质下降，产量损失高达30%～80%。番茄除了能被弯管列当寄生外，还能被向日葵列当、大麻列当Q ramosaL、分枝列当Q aegyptiaca Pers.寄生。

目前，在烟草上能够寄生的列当主要有分枝列当、小列当0.minor Sm.、大麻列当及向日葵列当等。韩晓东等在新疆伊犁、霍城的烟草上发现了向日葵列当的寄生。据报道在河北的蔚县、辽宁的建平县、彰武县、北票市等地的烟草地块中也均发现了向日葵列当的为害。烟草受列当寄生后也表现为植株生长缓慢矮化，叶片变黄，变薄易碎;烟叶氮、钾含量、可溶性糖含量及总灰分量下降。

在我国，新疆、内蒙古、吉林、辽宁、黑龙江、西藏、青海、陕西、山西等省区均受到列当属植物的严重危害，其中新疆是受列当危害最严重的地区，每年给新疆农业生产造成的损失超过5亿元人民币，且发生面积还有进一步扩大的趋势。在新疆地区造成危害的既有向日葵列当，同时也有弯管列当，它们分别危害向日葵和加工番茄。弯管列当是新疆地区加工型番茄种植过程中的主要问题，同时加工型番茄也是向日葵的轮作对象，导致两种列当发生日益严重。

本研究在实验室条件下，利用培养皿滤纸和营养钵两种不同寄生体系，对比了向日葵列当和弯管列当在番茄、烟草、向日葵3种寄主上的寄生能力，比较了二者在相同寄主以及同一寄主不同品系上的寄生能力。

1材料与方法

1.1供试材料

供试烟草：本生烟Nicotiana benthamiana Domin，普通烟草N.tabacum L.‘NC89‘K326（由沈阳农业大学陈立杰老师提供）。

供试番茄Lycopersicon esculentum Miller：‘白果强丰（采购于金宇盛辉公司）;‘54‘五原大黄‘1102‘1104和‘966（由内蒙古农牧科学院蔬菜所提供）。

供试向日葵Helianthus annuus L.：食葵杂交种‘LD5009（购于北京凯福瑞种业公司）。

供试的向日葵列当种子采自内蒙古乌拉特前旗西小召镇的向日葵地块中，生理小种鉴定为G。

供试弯管列当种子采自新疆昌吉市加工番茄的地块中。

1.2试验方法

1.2.1培养皿滤纸寄生体系

1.2.1.1接种幼苗的准备

向日葵幼苗：将向日葵种子放在培养皿内，室温条件下用无菌水浸泡24h后，再冲洗2min，控水后（以倒扣培养皿不流水为好）用湿纱布包裹浸泡后的向日葵种子，然后置于室温下催芽。催芽期问每天需用无菌水将包裹的种子冲洗两次，促进种子萌发。种子萌发5d后的幼苗可用于列当接种。

番茄和烟草的幼苗：在育苗穴盘（54cmX28cm×5cm，14×7穴）中播种番茄与烟草的种子，每穴播种3粒，待出苗后留1株壮苗。将培育1周或3周的番茄或烟草幼苗从育苗穴中带土取出，用无菌水冲干净根部后用于列当的接种。

1.2.1.2列当种子的准备

将滤纸剪成12cmX12cm正方形，再称取2mg（约400粒）的列当种子，用毛笔铺在滤纸1/3～2/3的位置。在改造的12cm×12cm正方形塑料培养（在培养皿一侧边缘用加热的接菌针割出孔洞，以便植物幼苗接入）内铺上厚度约为3cm的脱脂棉，并用自来水润湿至将培养皿竖起来培养皿内没有积水为好;再将铺有列当种子的滤纸铺在脱脂棉上备用。

1.2.1.3列当的接种

取向日葵幼苗以及苗龄为1周的番茄或3周的烟草幼苗，将子叶置于皿外，根置于铺有列当种子的12cmX12cm正方形培养皿内盖好皿盖。用锡箔纸包好培养皿，垂直放置在培养箱内进行培养（温度23～27℃、空气相对湿度40%～60%、光照时长16h/d）。每皿放置2株幼苗，每个处理设置5个重复。培养期间只用水浇灌幼苗的根系。15d后在显微镜下计数100粒列当种子中萌发的种子数量，计算列当种子的萌发率。30d后统计列当寄生的瘤结数，并计算每皿平均寄生的列当瘤结数。

1.2.2营养钵寄生体系

将基质、蛭石、沙子按2：1：1的比例充分混匀配制成培养土。先在营养钵（15cm×13cm）中装入1/3的培养土;再把培养土按照相应列当种子重量比为1：1000混匀后装在已裝有1/3营养土的营养钵中;再在其上装入1/3的培养土，用水浇透备用。

将寄主植物的种子播种在上述接种有相应列当种子的营养钵内。将营养钵置于日光温室中（温度15～28℃，空气相对湿度40%～60%，光照时长14h/d）进行共培养。待寄主出苗后，每钵保留1株壮苗，每个处理设置5次重复。在播种125d分别将向日葵和番茄植株从营养钵中拔出，用水将根部冲干净，分别统计寄主植物根部寄生的向日葵列当和弯管列当的瘤结数，并计算平均单株寄生列当的数量。

2结果与分析

2.1向日葵列当在不同寄主上的寄生效率

向日葵、烟草和番茄的根系都能够刺激向日葵列当种子的萌发，但是种子萌发所需要的时问以及萌发率有所不同（图1）。接种7d后能够观察到列当种子在向日葵根系周围萌发，而接种10d和15d后才分别在番茄和烟草根系周围观察到列当种子的萌发;接种20d后列当种子萌芽率的统计结果表明，向日葵列当种子在向日葵上的萌发率为17.3%，显著高于在烟草和番茄寄主上的萌发率4.70%。而接种30d后，列当寄生瘤结数量的统计结果表明，向日葵上列当平均每皿寄生的瘤结数量为4.7个;而番茄上平均寄生的瘤结数为1.0个，烟草上仅为0.7个。由此可见，尽管向日葵列当可以在向日葵、番茄和烟草上寄生，但是在向日葵上的寄生效率显著高于在烟草和番茄上（图2）。

2.2向日葵列当在烟草和番茄不同品系上的寄生效率

基于向日葵列当在向日葵上的寄生效率高于在番茄和烟草上的结果，我们继续探究番茄和烟草的不同品系或品种对向日葵列当的寄生效率是否有影响。对烟草不同品系的研究结果表明，接种15d后，列当种子在寄主向日葵上的萌发率为17.3%，而在3种烟草即本生烟、‘K326和‘NC89上的萌发率分别为4.7%、4.7%和4.3%，沒有显著差异（图3）。接种后30d寄生瘤结数量的统计结果表明，当向日葵上平均每皿寄生的瘤结数为7.7个时，本生烟和‘K326的平均每皿寄生的瘤结数量仅为0.7个，而在‘NC89上尽管观察到向日葵列当种子萌发，但是却没有观察到向日葵列当寄生瘤结的形成（图3）。

向日葵列当在不同番茄品系上接种13d后种子萌发率统计结果表明，向日葵列当种子在寄主向日葵上的萌发率为48.7%时，在供试的5个不同的番茄品系‘966‘五原大黄‘1102‘1104和‘54上的萌发率分别为17.3%，14.3%，6.0%，6.0%和5.0%（图4）。接种30d后向日葵列当在向日葵上平均每皿寄生的瘤结数量为17.3个，而在上述5个番茄不同品系上平均每皿寄生瘤结的数量从高到低顺序为‘五原大黄‘54‘1104‘1102‘966，寄生的瘤结数分别为6.3、5.3、5.3、4.3和4.3个，且5个品系问没有显著差异。

2.3向日葵列当与弯管列当在不同寄主上的交互侵染

2.3.1向日葵寄主

向日葵列当和弯管列当在向日葵上寄生效率的比较结果如图5所示。接种125d后，向日葵列当在向日葵上平均每株寄生的瘤结数为25.2个，而弯管列当在向日葵单株上平均寄生的数量为27.6个（图6），二者差异不显著，说明不论是向日葵列当还是弯管列当都能够高效寄生在向日葵根系上。

2.3.2番茄寄主

向日葵列当和弯管列当在番茄上的寄生效率的比较结果如图7所示。接种125d后，弯管列当在番茄上平均每株寄生的瘤结数量为16.3个，而向日葵列当在番茄上平均单株的寄生数量仅为2.5个，说明弯管列当在番茄根系上的寄生效率显著高于向日葵列当。

3讨论

由于向日葵列当是目前向日葵生产中的主要病害，严重限制向日葵产业的发展，而弯管列当也是新疆加工型番茄种植过程中存在的主要问题。为了明确向日葵和番茄是否能够互为轮作对象，本研究利用两种不同的室内列当寄生体系对向日葵列当和弯管列当对番茄、向日葵、烟草3种寄主的寄生能力进行了研究，结果表明尽管番茄和烟草的根系也能够刺激向日葵列当种子的萌发，但其在番茄和烟草上的萌发率显著低于在向日葵上的萌发率;相应的，向日葵列当在番茄和烟草上寄生的瘤结数显著低于向日葵上，表明向日葵列当在向日葵上的寄生能力显著高于烟草和番茄;而弯管列当在向日葵和番茄上有着相同的寄生能力。这一研究结果不仅预示着相比弯管列当，向日葵列当具有一定的寄主专化性，对于在向日葵列当和弯管列当普遍发生的地区轮作对象的选择具有一定的指导意义。

此外，本研究中我们所选用的向日葵列当采自内蒙古乌拉特前旗西小召镇，其生理小种鉴定为G小种，是目前我国乃至世界向日葵产区最高级别的小种类型;而新疆地区向日葵列当小种级别低于G小种，仅仅是E小种，因此利用高级别向日葵列当小种类型进行交互侵染研究能够具有一定代表性。

在上述研究中，我们采用了两种实验室已经建立的列当寄生体系，在室内条件下研究了向日葵列当和弯管列当在番茄、烟草、向日葵3种寄主的寄生能力，发现培养皿滤纸体系更为高效，如在营养钵体系下弯管列当接种向日葵59d后才观察到列当的出土，但是同样的试验在培养皿滤纸体系下，接种15d后便可观察到弯管列当在向日葵根部的寄生，因此，相比营养钵体系，培养皿滤纸体系可以作为一种高效的室内列当寄生体系用于后续的列当和寄主互作机制以及不同向日葵品种抗列当水平鉴定的研究。