甜瓜白粉病新抗源的抗性遗传规律

王 准，宫国义，柳唐镜，应泉盛，张海英，王绍辉

（1.北京农学院植物科学技术学院 北京 102206； 2.北京市农林科学院蔬菜研究所 北京 100097；3.广西壮族自治区农业科学院 南宁 530007； 4.宁波市农业科学研究院 浙江宁波 315040）

白粉病是一种严重危害甜瓜生产的世界性病害，造成甜瓜产量和质量下降，其防控难题已经严重影响我国甜瓜产业的可持续发展。甜瓜白粉病防控难的一个主要原因是白粉病菌生理小种较多。危害葫芦科作物的白粉病菌多为单囊壳白粉菌（）和二孢白粉菌（）。其中，.是危害我国葫芦科作物的主要白粉病菌，其生理小种多达11种。已有鉴定结果表明，北京、吉林和海南地区存在白粉病菌.小种1 和2F，优势小种是小种2F；江浙沪地区优势小种是小种1，小种2F仅在浦东新区发现；在我国西北地区，甘肃靖远县鉴定出小种N2，为国内首次报道；新疆北疆地区的优势小种为小种1，而南疆喀什地区伽师县优势小种则是小种5。说明不同地区的白粉病菌，由于各地环境、气候等不同，其优势生理小种各不相同，只有针对性地培育和种植抗该地区优势生理小种的品种，才能减轻白粉病的危害。

同时，抗性遗传机制复杂是甜瓜白粉病防控难的另一个主要原因。已有研究表明，不同甜瓜材料对不同生理小种抗性的遗传规律存在差异。Epinat等发现，抗源PMR 45 对.小种1 的抗性由单显性基因控制；Zhang 等发现，位于甜瓜2 号染色体上的1 对显性基因控制了来源于日本网纹瓜的抗源对小种2F 的抗性；Anagnostou 等报道了抗源PI 414723 对小种2F 的抗性由2 对隐性基因控制；咸丰等报道了甜瓜云甜-930 对白粉病的抗性属于数量遗传，受2 对加性-显性-上位主基因+加性-显性-上位性多基因控制；Cui 等认为，抗源PMR6 对小种2F 的抗性由1 对显性基因和1 对隐性基因控制。明确白粉病抗性遗传规律是培育甜瓜抗病品种的基础，因此，只有鉴定各种抗源材料并充分了解其遗传特性，才能在甜瓜抗性育种中有的放矢地高效选择育种材料。

目前，我国的甜瓜材料鉴定报道多为不抗白粉病的薄皮甜瓜类型，或是具有抗性但品质较差的野生或半野生厚皮甜瓜类型。因此，发掘和鉴定新的兼备抗性与品质的甜瓜材料，开展白粉病抗性遗传规律研究对甜瓜抗病育种具有重要的理论意义和应用价值。北京市农林科学院蔬菜研究所通过大量引进国外优良甜瓜杂交种开展分离纯化，获得了一批白粉病抗性十分稳定的育种材料，其中XQG 表现突出。在北京春、秋两季及海南10 月到翌年4 月的种植中，XQG 在整个生长周期内，嫩叶、老叶与功能叶均表现出稳定的高抗性，且具有含糖量高、肉质脆硬、瓤色橘红、果柄不脱落等良好农艺性状，是改良我国甜瓜白粉病抗性不可多得的基础育种材料之一。笔者以高抗白粉病高代纯合自交系XQG 为抗源，与感白粉病高代纯合哈密瓜自交系SM276 杂交，配置P、P、F、F、BCP和BCP六世代群体，研究其对白粉病抗性的遗传规律，以期进一步创制抗性稳定且品质优良的甜瓜亲本材料，为抗病育种提供优良抗源和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

白粉病病原菌：采自北京市大兴区甜瓜产区温室大棚。

抗病亲本P为XQG（欧洲厚皮甜瓜类型，自交10 代的高代自交系），感病亲本P为SM276（哈密瓜类型，自交10 代的高代自交系）。2021 年3 月于北京市农林科学院蔬菜研究所大兴育种基地配置XQG×SM276，获得F；同年8 月种植P、P和F，配置获得BCP、BCP和F世代的种子。上述甜瓜材料、白粉病鉴别寄主种子及西葫芦京葫一号种子均由北京市农林科学院蔬菜研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 播种育苗 2021 年11 月22 日，将300 粒易感白粉病西葫芦京葫一号温汤浸种，30 ℃恒温催芽2 d 后，单粒播种于12 cm×12 cm×10 cm 方形育苗杯，放置于北京市蔬菜研究所人工气候室，常规管理，等待扩繁白粉病菌。2021 年12 月20 日，将六世代群体以及13 份国际通用白粉病鉴别寄主的种子温汤浸种，28 ℃恒温催芽1 d 后，单粒播种于72孔穴盘，放置于北京市蔬菜研究所人工气候室，常规管理。其中，亲本、F及13 份白粉病鉴别寄主的种子采用随机区组方法播种30 粒，F、BCP和BCP采用完全随机方法各播种288 粒、144 粒和144 粒。

1.2.2 白粉病菌扩繁 2021 年11 月28 日于北京市大兴区甜瓜产区温室大棚内采集瓜类白粉病叶片，用毛刷从病叶上收集新鲜孢子于蒸馏水中，加入1～2 滴吐温20，充分混匀并用纱网布过滤孢子悬浮液。取悬浮液滴于载玻片，在10×10 倍的显微镜下观察孢子数，调整浓度至每视野中孢子数约为20个，此时孢子悬浮液浓度约为2.0×10个·mL。采用孢子悬浮液喷雾法在京葫一号2 叶1 心期进行接种，间隔5 d 进行第2 次补充接种。接种后保持温度28 ℃/20 ℃（昼/夜），相对湿度70%。

1.2.3 病菌形态观察 参照王娟等的方法，将白粉病菌用毛刷收集到载玻片上，滴3%的KOH 溶液后，在显微镜下观察分生孢子特征。

1.2.4 病情调查与分级标准 参照白粉病菌扩繁接种方法，对六世代群体及13 份鉴别寄主接种白粉病菌，待鉴别寄主中的易感病品种Iran H 和Topmark 充分发病后（接种10 d 后），进行第1 次试验材料的病情等级调查，间隔5 d 进行第2 次调查，检验调查结果。病情等级参考前人研究，采用6 级分级标准，0 级：整株植株无感染迹象；1 级：仅子叶的微量感染（＜10%）或有明显限制性坏死病斑；2级：子叶轻微感染（10%～30%）；3 级：子叶中度感染（＞30%～60%）；4 级：子叶严重感染（＞60%～90%）；5 级：全株感染或死亡。

1.2.5 数据统计 参照国际公认的13 份白粉病生理小种鉴别寄主标准抗感反应表（表1），对甜瓜白粉病鉴别寄主对P、P、F及鉴别寄主等群体计算病情指数（PDI），参照王娟等的分级标准：0＜PDI≤40 时为抗病（R）；40＜PDI≤60 时为中间型（H）；PDI＞60 为感病（S）。计算公式如下：

表1 13 份白粉病生理小种鉴别寄主标准抗感反应

PDI=[Σ（病级株数×代表等级）/（植株总和×发病最重级的代表数值）]×100。

依据发病级数，对F、BCP和BCP等分离群体的单株表型进行判定，0～2 级判定为抗病，3～5 级判定为感病。抗感植株的比值使用软件SPSS 24进行卡方检验（）。

2 结果与分析

2.1 大兴区甜瓜产区田间白粉病菌生理小种鉴定

将从大兴区甜瓜产区田间采集的瓜类白粉病菌进行显微观察，镜检结果显示，分生孢子呈椭圆形、串生（图1-A），其内含有明显的新月形纤维状体（图1-B），这表明本试验所采集到的白粉病菌是.。

图1 分生孢子形态特征观察

待13 份甜瓜鉴别寄主充分发病后，统计各寄主单株病情等级并计算PDI 值，判断各寄主整体抗感反应（表2）。结果显示，Iran H、Topmark、Vedrantais、PMR 45 和Nantais Oblong 等5 个寄主表现为感病，其余的PMR 5、WMR 29、Edisto 47、PI 414723、MR 1、PI 124112、PI 124111 和PMR 6 等8个寄主都表现为抗病。依据标准的国际通用甜瓜白粉病菌生理小种鉴定表（表1），鉴别寄主Nantais Oblong 可以区分.和.，其鉴定结果表现为感病，可以确定白粉病菌为.-，与镜检结果一致。PMR 45 表现为感病，可以确定生理小种是小种2，而Edisto 47 和PI 414723 都表现为抗病，可以确定生理小种是2F。因此，本试验使用的甜瓜白粉病菌生理小种为.2F。

表2 甜瓜白粉病生理小种鉴别寄主抗感情况

2.2 甜瓜XQG 抗白粉病生理小种2F 的遗传规律分析

接种鉴定结果显示，亲本之间的白粉病抗性差异明显（图2）。XQG（P）病情指数为0，表明XQG为高抗，而SM276（P）病情指数高达78，为高感（表3）。

表3 甜瓜XQG 遗传规律分析

图2 抗感亲本接种后的抗感反应

F代材料共接种鉴定30 株，虽然整体表现为抗病，但因部分单株病情等级是1、2 级，导致F代病情指数为10，其抗性水平低于抗病亲本XQG，表明该抗病性状由不完全显性基因控制。

F代材料共接种鉴定218 株，抗病176 株，其中0 级92 株，1 级66 株，2 级18 株，高抗植株占比较大；感病42 株，其中3 级26 株，4 级12 株，5 级4株，重度感病植株较少，大部分为中度感病。观测抗感比值为12.57∶3，依据自由组合定律，符合13∶3 的理论分离比例，经卡方检验，=0.018，-value=0.891，表明实际抗感比与理论抗感比无显著差异。

BCP代材料共接种了144 株单株，其中0 级131 株，1 级9 株、2 级4 株。按抗感标准，全部表现为抗病。

BCP共接种了143 株单株，抗病74 株，其中0、1、2 级分别为29、31、14 株；感病69 株，3、4、5 级分别为22、32、15 株，观测抗感比值为1.07∶1。依据自由组合定律，基本符合1∶1 的理论分离比例，经卡方检验，=0.087，-value=0.767，表明实际抗感比与理论抗感比无显著差异。

依据F、BCP、BCP的抗感分离比例和卡方测验值以及病情等级分布，表明有两对基因与甜瓜XQG 对小种2F 的抗性有关，且其中一对为不完全显性基因，另一对为隐性基因。

3 讨论与结论

白粉病菌.小种1、2F 是我国主要甜瓜产区的优势小种，部分地区也出现过小种N2、5、2U.S.等。由于白粉病菌生理小种具有分化快，演变规律复杂这一特点，同一地区不同时段的生理小种也有所不同，给白粉病的防控及培育抗病品种带来了挑战。本试验通过镜检确认了所采集的白粉病菌为.，采用孢子悬浮液喷雾法对国际通用的13 份甜瓜白粉病菌生理小种鉴别寄主进行白粉病菌接种，确认了本试验使用的甜瓜白粉病菌生理小种为.2F。该鉴定结果与2006 年王娟等的研究结果一致，在北京市大兴区甜瓜产区内，甜瓜白粉病菌优势生理小种仍为.2F。

由于抗源材料的差异，甜瓜对白粉病抗性的遗传规律研究结果也不尽相同，主要分为由显性或不完全显性单基因控制的简单遗传和多基因遗传。本试验通过配置六世代群体，表明甜瓜材料XQG 的白粉病抗性受一对不完全显性基因和一对隐性基因共同控制。该遗传规律虽与Cui等研究PMR 6 抗性规律的结果相同，但其抗性是否属于同一来源需要进一步通过遗传研究与分子试验来证实。PMR 6 是甜瓜白粉病生理小种鉴别寄主，其品质与农艺性状较差，转育相对较为困难，本试验使用有良好果实品质的资源XQG 作为抗源将具有更大优势。需要指出的是，由于XQG带有麝香味，不符合我国消费习惯，不宜直接作为亲本配置新品种，需进一步将其稳定抗性转育到我国大面积种植的哈密瓜类型品种中。另外，XQG的抗性受双基因控制，采用常规育种技术将这一稳定抗性高效转育到哈密瓜品种上依然有一定难度，需要进一步开展抗病基因连锁分子标记或抗病功能基因研究。

通过镜检与13 份鉴别寄主接种观察，明确了北京市大兴区甜瓜产区的白粉病优势生理小种为.2F。通过以抗性优良且农艺性状较好的甜瓜材料XQG 为抗源，配置六世代群体，分析群体抗感分离情况，明确了XQG 对.2F 的抗性受一对不完全显性基因和一对隐性基因共同控制，为甜瓜白粉病抗病育种提供了优良抗源和技术指导。