我国向日葵列当生理小种的组成与分布

云晓鹏 苏雅杰 杜磊 田晓燕 高红宇 张光 韩丽 白全江

摘要：为明确我国向日葵列当（Orobanche cumana Wallr.）生理小种的种类与分布，通过盆栽鉴定的方法，对我国内蒙古、新疆、河北、山西、陕西、黑龙江、吉林、甘肃等8个地区62个样点的向日葵列当生理小种构成进行鉴定，鉴定结果显示，内蒙古、新疆、河北等地区的生理小种种类比较丰富，分别为7、6、5种。内蒙古以高毒力的F和G小种为主，占65%以上;新疆以C小种为主，占42%，同时高毒力的F和G小种也混合发生，约占34%;河北以A和C小种为主，占50%以上，高毒力的F和G小种约占30%;吉林、陕西、黑龙江、山西等地区均以A小种为主，占比均超过了40%，吉林有高毒力的F小种，约占29%，陕西有少量的E小种;甘肃仅有F小种。种植抗列当向日葵品种时，须要充分考虑当地生理小种的构成，以延缓新的生理小种产生。

关键词：向日葵列当;生理小种鉴定;分布;优势小种;种群结构

中图分类号：S451  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2021）01-0012-09

Abstract：To determine theirtypeand distribution，physiological races ofsunflower broomrape （Orobanche cumana Wallr.） collected form 62 sampling sites in Inner Mongolia，Xinjiang，Hebei，Shanxi，Shaanxi，Heilongjiang，Jilin and Gansu were identified through pot trials. Several physiological races were foundin Inner Mongolia，Xinjiang and Hebei，with 7，6 and 5 types respectively. In Inner Mongolia，races F and G with high virulence were the dominant types，accounting for more than 65% of the samples;in Xinjiang，dominant race C accountedfor 42% with races F and G accounting for 34% also occurring. In Hebei，races A and C were dominant accounting for more than 50% followed by races Fand Grepresenting 30%;in Jilin，Shaanxi，Heilongjiang and Shanxi，race A was dominant accounting for more than 40%. Race F was present in Jilin （29%） and the only one identified in Gansu;a few race E broomrapes existed in Shaanxi. Before planting anti-broomrape sunflower，full consideration should be given tothe composition of local physiological races to delay occurrence of new physiological race types.

Key words：Orobanche cumana;physiologic race identification;distribution

向日葵列當（Orobanche cumana Wallr.）主要分布在中欧、东欧和亚洲[1]，属双子叶植物纲列当科一年生全寄生性草本植物，寄生于寄主的根部，主要寄生的对象是向日葵，还可以危害西瓜、甜瓜、豌豆、蚕豆、胡萝卜、芹菜、烟草、亚麻、番茄等植物[2]。在我国，向日葵列当主要分布在内蒙古、新疆、甘肃、陕西、山西、河北、黑龙江、吉林等地区，其中在内蒙古和新疆发生危害尤为严重，对当地向日葵的生产造成了巨大损失[3-5]。向日葵列当存在明显的生理小种分化[6]，从20世纪80年代开始国外育种科学家陆续从野生向日葵资源中获得了Or1～Or7抗性基因，成功转育到栽培向日葵中，同时也鉴定、命名了A～G各生理小种。

向日葵列当在我国历来就有分布，1964年就有向日葵列当在新疆发生危害和防治的报道[7-9]。1978年马毓泉将1959年采自内蒙古包头市石拐区五当召、1959年采自乌兰察布土木尔台、1965年采自凉城县和1975年采自达尔罕茂明安联合旗的列当标本鉴定为向日葵列当，这是内蒙古关于向日葵列当鉴定最早的报道[10]。1996年董百春首次对吉林的向日葵列当进行生理小种鉴定，结果为A小种[11]。2015年之后Shi等对我国新疆、内蒙古、甘肃、吉林、黑龙江、河北等地区的29份向日葵列当样本进行生理小种鉴定，认为我国A～G小种均有发生[12-14]。

目前我国主要种植食用型向日葵（食葵），2000年前油用型向日葵杂交种在我国已经普及，2000年后食葵杂交种因其长势一致、单产高，开始在我国大面积推广，初期以进口杂交种为主，2005年在内蒙古巴彦淖尔市销售的食葵品种有2/3是国外进口杂交种[15]。随着杂交种在内蒙古和新疆的大面积推广，向日葵列当先后在内蒙古和新疆大面积持续暴发。2008年笔者所在的团队对向日葵产区进行有害生物调查，发现巴彦淖尔市向日葵列当发生严重，之后新疆向日葵产区也迅速蔓延，向日葵列当显著降低了向日葵的产量和品质，影响其商品性，大大降低了向日葵的销售价格。寄生植物在与寄主协同进化过程中形成了新的、毒力更高的生理小种，甚至能抵抗生产中常用抗性品种的抗性。为了有效降低向日葵列当的危害，须要明确我国不同地区发生的生理小种的种类，分析不同生理小种的分布规律，为选择性推广对应的抗性品种提供基础数据。本研究利用国外向日葵列当鉴定系（油用型），对2010—2015年采自我国主要向日葵产区的向日葵列当样本进行鉴定，以明确我国向日葵列当生理小种的种类及分布情况。

1 材料与方法

1.1 试验材料

向日葵列当样本于2010—2015年采自我国8个省（区）21个地级市（盟）38个县（旗、区）的62个样地，其中新疆3个市有7份样本，甘肃1个市有1份样本，陕西1个市有9份样本，内蒙古8个地级市（盟）有27份样本，山西3个市有3份样本，河北1个市有7份样本，黑龙江2个市有2份样本，吉林2个市有6份样本，共计62份列当种子样本，每个样本为该采集地随机取样的向日葵列当种子的混合样本。

国际通用的6种向日葵列当生理小种鉴别寄主分别为Kruglik A-41（Or1）、B-RO-02A（Or2）、Record（Or3）、LC1002B（Or4）、LC1003B（Or5）和RO-B-54（Or6），均含有不同抗性基因，AD-66为对任何向日葵列当生理小种都无已知抗性的易感对照向日葵。鉴别寄主由内蒙古农业大学赵君教授和黑龙江农业科学院黄绪堂研究员提供。采用向日葵列当国际通用鉴别寄主对不同地区的混合样本进行接种鉴定，鉴别寄主对不同生理小种的抗感反应不同，表现为寄生或不寄生，抗感反应见表1[14]。

1.2 试验方法

1.2.1 鉴定前准备工作 分别准备耕地土、蛭石、沙子（25目过筛），按耕地土 ∶ 蛭石 ∶ 沙子=2 ∶ 1 ∶ 1（质量比）配制成培养土备用;待鉴定列当种子混合样按200 mg 列当种子（约6万粒）兑 0.4 kg 培养土，将列当种子与土壤混合均匀，制成接种物备用;鉴别寄主种子于试验播种前1 d在25 ℃水中浸种3 h，再放到铺有湿润滤纸的培养皿中，将培养皿放置在25 ℃的培养箱中过夜催芽。

1.2.2 接种共培养 将7 cm×7 cm黑色营养钵底敷上1层滤纸，钵中先装入1/2钵体制备好的培养土，将制备好的接种物撒在钵的中部，接种 10 g/钵（约1 500 粒/钵列当种子）。然后再装入剩余1/2钵体的土覆盖。每个营养钵中播种2 粒发芽正常的鉴别寄主种子，然后覆土压实，浇透水。每种待鉴定列当种子的接种物在每个鉴别寄主上接种10钵，将播种好的营养钵做好标记，放在人工气候室（温度18 ℃，湿度40%，光照14 h）内共培养。

1.2.3 鑒定统计 鉴别寄主出苗后定苗1株/钵，播种后45 d将各处理鉴别寄主苗取出，用清水冲洗干净根部土壤，观测每种待鉴定列当是否寄生各鉴别寄主。寄生标准为与向日葵根部已建立寄生关系形成列当肉质茎或在根部形成瘤节，不寄生标记为R，寄生标记为S，统计被寄生的向日葵株数和寄生的列当数量，计算寄生程度（平均每株向日葵寄生列当数，寄生程度=列当数/调查的向日葵植株数。不同地区采集的向日葵列当混合样（可能包括不同生理小种），接种到不同鉴别寄主上，由于同一个鉴别寄主对不同的生理小种抗感反应不同，会表现出不同的寄生程度，通过寄生程度判断生理小种种类。将毒性高于F小种，寄生鉴别寄主RO-B-54的小种暂时标记为G小种。

2 结果与分析

2.1 我国向日葵列当生理小种鉴定结果

由表2可知，新疆阿勒泰市、乌鲁木齐市、石河子市3个市的7份样本中有5份检出C小种，其他A、D、E、F、G小种也有发生，其中在阿勒泰市的福海和石河子市新疆农垦科学院采集的样本中检出G小种;陕西省向日葵主要在北部的榆林市种植，本次对定边县、米脂县、绥德县和清涧县的9份样本进行鉴定，结果显示，以A、C小种为主，分别为5、4份，其中绥德县定仙焉镇后冯山村样本中有B小种，定边县红柳沟镇的样本中有E小种;甘肃省为我国主要的向日葵育繁基地，向日葵列当发生危害较轻，本次仅对武威市民勤县的样本进行鉴定，优势小种为F小种;对采自河北省张家口市蔚县、宣化县、怀安县、阳原县的7份样本进行鉴定，该地区以A小种为主，共检出3份，C小种检出2份，D和F小种各1份，另外阳原县的样本中检出高毒力的F和G小种;山西北部的吕梁市曾经是山西主要的向日葵种植区，由于向日葵列当的危害，导致该地区大面积停种向日葵，本次对吕梁市石楼县、大同市浑源县和晋中市平遥县的3份样本进行鉴定，其中吕梁市石楼县、大同市浑源县的样本为A小种，晋中市平遥县的为C小种;吉林省白城市洮北区、通榆县、洮南市和松原市长岭县的6份样本中，A小种检出3份，D小种1份，F小种2份，其中洮北区还混有D小种;黑龙江省大庆市林甸县的样本为D小种，齐齐哈尔市依安县依龙镇的样本为A小种。

内蒙古的8个地级市（盟）所采集到的27份样本中除了赤峰市松山区哈拉道口镇和呼和浩特市土默特左旗的样本外，其他地区的24份样本都有鉴别寄主RO-B-54，表明内蒙古各地级市（盟）都有比F小种毒力更强的G小种存在。在内蒙古A～G小种都有发生，其中内蒙古西部的阿拉善盟、巴彦淖尔市和鄂尔多斯市向日葵列当大多以F和G小种为主，个别样点有少量其他小种，如杭锦后旗蛮会镇有C小种，杭锦后旗三道桥镇澄泥村有A和E小种，临河区双河镇马场地村有D小种，临河区白脑包镇十大股村检出有A和B小种，临河区巴市农科院有D小种。内蒙古中部、东部的包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、赤峰市和兴安盟均有高毒力的F和G小种检出，相对于西部的巴彦淖尔市和鄂尔多斯市，低毒力小种所占比例较高。如达茂旗红格尔塔拉村、武川县耗赖山乡小东头村、四子王旗乌兰花镇、四子王旗吉生太镇、红山区文钟镇三眼井村和科尔沁右翼前旗均以C小种为主，同时有高毒力的G小种;松山区哈拉道口镇2010年采的样以D小种为优势小种，2011年采的样以E小种为优势小种。

2.2 我国不同向日葵产区向日葵列当优势小种及种群结构

根据所鉴定的样品来看，不同省份的向日葵列当生理小种种群结构明显不同，优势小种各有不同。其中，内蒙古、新疆、河北等地区的生理小种种类比较丰富，分别为7、6、5种。内蒙古以高毒力的F和G小种为主，占65%以上，C和D小种占20%以上，A和B小种不足10%;新疆以C小种为主，占42%，同时高毒力的F和G小种也混合发生，约占34%，还有低毒力A、D和E小种发生，占比约24%;河北以A和C小种为主，占50%以上，高毒力的F和G小种约占30%;甘肃仅取了武威市民勤县1个点的样，鉴定结果只有F小种;吉林、陕西、黑龙江、山西地区均以A小种为主，占比均超过了40%，吉林有高毒力的F小种，约占29%，陕西有少量的E小种（图1、图2）。

内蒙古是我国向日葵种植面积最大的省，巴彦淖尔市种植面积占内蒙古总播种面积的一半，从生理小种种群结构来看，内蒙古向日葵列当共有7种不同生理小种混合发生，巴彦淖尔市就有7种，各地级市（盟）大多以F和G小种为优势种;包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、赤峰市和兴安盟低毒力的C小种发生比例较巴彦淖尔市、鄂尔多斯市和阿拉善盟高（图3）。

3 结论与讨论

我国以种植食用型向日葵为主，目前向日葵种植面积排前3位的地区为内蒙古、新疆和甘肃;河北、吉林、山西、陕西和黑龙江地区的种植面积依次递减。向日葵列当在内蒙古的中部、西部和新疆北疆发生危害最为严重，其他省份近年来也有加重的趋势。在2000年以前表现为各向日葵种植区零星发生，2000年后随着食用型杂交向日葵在内蒙古和新疆开始大面积推广，2005年后，我国食葵进入快速发展阶段，种子利润高，种植户效益高，致使杂交种供不应求，一些公司大量进口食葵杂交种，育种企业、育种单位甚至个人公司加大力度，从美国、法国、西班牙、以色列等国引进国外材料，开展食葵杂交种选育[13]。其中，内蒙古巴彦淖尔市是一个进口食葵杂交种引进和推广最集中、最多的地区。2008年前后向日葵列当首先在内蒙古巴彦淖尔市临河区、乌拉特前旗大面积持续暴发，之后在内蒙古的巴彦淖尔、鄂尔多斯、包头、呼和浩特、乌兰察布、赤峰等地持续大面积发生危害。继内蒙古之后，在新疆、河北等地大面积发生。甘肃、吉林、陕西、山西、黑龙江等地向日葵种植面积相对较小，向日葵列当还是呈零星发生状态，这也与我国食葵杂交种发展历程相关。

法国、西班牙、以色列等国向日葵列当发生严重，高毒力生理小种发生普遍[16]，内蒙古和新疆作为杂交种尤其是进口杂交种推广最多的地区，同时，高毒力的向日葵列当生理小种在该地区出现的也最早。说明目前普遍发生的高毒力生理小种是伴随着国外食葵杂交种、 育种材料的引进入侵我国的。另外，内蒙古和新疆生理小种的种类也最多，这也与该地区大量引进国外不同地区向日葵杂交种及育种材料有关，国外不同地区分布着不同的生理小种，大量分散的私企和个人公司在引种过程中也将各种向日葵列当生理小种引入国内。

从生理小种鉴定结果来看，內蒙古、新疆、河北生理小种种类较多，高毒力生理小种发生比例较高，河北略低，其他省份生理小种种类相对少，低毒力生理小种发生比例较高。由此推测，高毒力生理小种是随着杂交向日葵品种的进口带入我国，之后开始大面积传播危害，这也与马德甯等的观点[11]一致。另外，随着抗列当向日葵品种在内蒙古和新疆的大面积推广，存在高毒力生理小种替代低毒力小种成为当地优势生理小种的风险，多数抗列当品种的根可以分泌诱导列当种子萌发，但低毒力小种不能在其根部寄生，因此土壤中现有列当种子量和新增种子量减少，低毒力生理小种会逐渐减少。高毒力的小种仍然会寄生、成熟，逐渐成为优势小种。其他省份如甘肃、吉林等也逐渐有高毒力生理小种出现，在短期内，如果仅使用抗性品种来防治列当的话，各地也会出现高毒力生理小种占主导地位的情况。在俄罗斯斯塔夫罗波尔地区，随着抗性品种的推广，也存在这样的情况，在低毒力D和E小种为优势种的背景下，已经检测到高毒力F、G、H小种[17]。同时，在抗性品种持续大面积推广的情况下，会对列当形成人为高选择压力的环境，更高毒力的生理小种会加快出现，这样现有的抗性资源都将丧失抗性，导致现有抗性品种的使用期限缩短，对育种者和育种企业都会带来巨大的经济损失。

为了持续有效地控制向日葵列当危害，首先应该明确向日葵列当生理小种的种类及分布，对现有抗性品种进行分级抗性鉴定，明确其针对不同生理小种的抗性情况，再根据向日葵列当生理小种的种类及分布进行分级使用，以延缓更高毒力生理小种的出现。同时，在向日葵列当防治上应该开发抗性品种之外的防治措施，如白全江等使用抗咪唑啉酮类除草剂向日葵品种，配合除草剂防治向日葵列当[18]，云晓鹏等使用植物诱抗剂防治向日葵列当[19]，以及Ma等使用诱捕作物防治向日葵列当[20]都取得很好的防效，配合栽培措施、检疫措施等，进行综合治理，最终达到持续有效地防控向日葵列当发生危害，从而促进向日葵产业良性、高质量发展。

致谢：感谢南京农业大学宋小玲教授对本研究提出宝贵的修改意见;感谢内蒙古农业大学赵君教授和黑龙江农业科学院黄绪堂研究员馈赠国际鉴别寄主。

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