4 个辣椒品种对根结线虫的抗性研究

杨 玉 黄永辉 张响迪 吴欣泰 冯桂芳 闫 丽 陈之群

（临沂大学生命科学学院，山东临沂 276005）

根结线虫是一类重要的植物病原微生物，广泛寄生于各种植物的根部。根结线虫危害植株根部，通过病土、病残体、病苗、施肥、灌溉、农具等传播，属典型的土传病害[1-2]。近几年，温室栽培使根结线虫病呈明显加重态势[3-4]，病害发生后，一般蔬菜减产20%～30%，只需3～4 年病株率可达100%，减产50%以上[5-7]。根结线虫给我国温室大棚蔬菜造成的损失逐年上升，选育和利用抗病品种是控制根结线虫病经济环保有效的方法。

实丰802、启阳5、启阳6、启阳7 是由临沂大学蔬菜团队利用胞质雄性不育（CMS）三系配套制种技术，以优良农艺性状的辣椒作为核心父本，通过不同的中间材料S（RfRf）杂交、回交，选育出的4 个具有优良农艺性状的辣椒新品种，但其抗根结线虫能力尚不清楚。为此，本试验对4 个辣椒新品种抗根结线虫的能力进行研究，以期为抗根结线虫辣椒品种的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物品种为蔬菜团队选育的具有稳定性状的4 种辣椒品种：实丰802、启阳5、启阳6、启阳7。商品化辣椒品种：帝王336，购于寿光市春秋种业有限公司。试验所用的根结线虫种类为南方根结线虫（Meloidogyne incognita，Kofold &White），分离自山东省济南市济阳县曲堤镇的丝瓜大棚连作障碍土样。仪器：手持式叶绿素仪、根系扫描仪（型号GXY-A）、紫外分光光度计等。药剂：TTC（红四氮唑）、0.1%愈创木酚、5%偏磷酸、5%PBS（磷酸缓冲液pH=7.8）、乙酸乙酯等。

1.2 试验方法

本试验在临沂大学生命科学学院实验室和试验田进行，分析不同辣椒品种在高/低虫口密度下对根结线虫的抗性情况，以商品化辣椒品种帝王336 作为对照。指标测量在辣椒植株花期进行，表观指标为株高、根鲜重、叶绿素含量[8-9]；理化指标为根系过氧化物酶（POD）活力、过氧化氢酶（CAT）活力；根系指标为根体积、根平均径、根结数。

1.2.1 表观指标 株高为植株土壤以上部分到植株顶端的距离；根长为根系第一侧根发生位置到根尖的距离；根鲜重为整个根系的重量；叶鲜重为中等叶的重量；叶绿素含量为手持式叶绿素仪的测定值。

1.2.2 理化指标测定

1.2.2.1 根活力测定 根活力直接反映根系活力。强氧化性药剂氯化三苯基四氮唑（TTC）与植物根系的还原性物质发生氧化还原反应，生成红色化合物TPF（甲臜化合物）[10]。以乙酸乙酯为介质研磨根系提取化合物TPF，紫外分光光度计485 nm波长下测定。

根活力计算公式如下：

式 （1）中：C为TTC 还原量（mg），M为根的重量（g），T为反应时长（h）。

1.2.2.2 POD 活性测定 POD 活性在植物的抗逆中发挥着重要作用。POD与愈创木酚反应[11-12]生成棕红色产物四邻甲氧基甲苯，在470 nm波长处有特征性吸收峰，经紫外分光光度计可测定。POD 活性计算公式如式（2）：

式（2）中：X为测定管四邻甲氧基苯酚的含量（μg）；X0为对照含量（μg）；Vt为酶液总体积（mL）；FW为样品鲜重（g）；Vs为测定时取酶液的量（mL）；t为酶作用的时间（min）。每克鲜组织每分钟催化1 μg底物的酶量定义为一个酶活力单位（U）

1.2.2.3 CAT 活性测定 CAT 活性可以降解植物体内的H2O2[13]。植物体内的H2O2含量与CAT 的活性及反应时间相关：CAT 活性越高，反应时间越长，植物体内的H2O2含量越少。H2O2在240 nm 波长下具有高吸收峰[14]，可经紫外分光光度计测定。

测定辣椒根系CAT活性时，固定反应时间，根系H2O2的含量会随CAT 活性的提高而降低，240 nm下测定的吸光值也会相应地下降。设定1 min 内240 nm 波长下减少0.1 的酶量为1 个酶活性单位，CAT活性计算公式如式（3）：

式（3）中：Vt为粗酶提取液的体积（mL）；V1为测定时取的提取液的体积（mL）；FW为样品鲜重（g）；t为反应时长（min）；ΔA240/0.1为酶活单位（U）。

1.2.3 根系指标测定 将辣椒植株地下部分与土壤一并取出，于清水中反复浸泡5次，土壤清除干净后，在流水中除去固定在根系的蛭石、珍珠岩等杂质，将无杂质携带的根系置于根系扫描仪上扫描，测得根体积（cm3）、根平均径（mm）、根结数（个）等指标。

按单株根结数量多少将被鉴定植株划分为6个等级：0 级，根系上无根结；1 级，根系上有1～2 个根结；2级，根系上有3～10个根结；3级，根系上有11～30 个根结；4 级，根系上有31～100 个根结；5 级，根系上的根结数超过100个。

依照根结线虫指数高低将辣椒品种抗病性分为6 个等级：免疫（I），根结指数=0.0；高抗（HR），0<根结指数≤20.0；中抗（MR），20.0<根结指数≤40.0；抗病（R），40.0<根结指数≤60.0；感病（S），60.0<根结指数≤80.0；高感（T），根结指数>80.0[15]。

1.3 数据统计与分析

试验数据的处理均采用Excel 2016 软件，对原始数据的处理主要应用截尾函数。

2 结果与分析

2.1 表观测量

在株高、根鲜重及叶绿素含量方面，4个新选育辣椒品种优于商品化品种帝王336，其中启阳5、启阳6、启阳7与帝王336之间的差别不明显，实丰802品种则明显高于帝王336，说明在表观指标方面新选育辣椒品种的抗性高于帝王336，结果如表1所示。

2.2 理化分析

2.2.1 低虫口密度 低虫口密度下，辣椒的根活力、POD 活性、CAT 活性试验结果如图1～3 所示。由图1～3可以看出，4个新选育辣椒品种的根活力、POD活性、CAT活性均高于对照组。根活力方面：一般情况下，根结线虫的存在会降低根活力的大小，但本试验中根结线虫对4个新选育辣椒品种根活力的影响较小，并且根结线虫的存在使根活力有短暂上升的趋势。初步认为有2 种情况：①根活力的升高与根系的POD活性和CAT活性有关，辣椒根系因根结线虫的存在而产生了生理抗性，通过POD 和CAT活性的提高使得根活力升高，进而抵抗根结线虫对辣椒植株的侵害。②在低虫口密度下，根结线虫对4 个新选育辣椒品种的影响较小，不足以对植株生长造成不利影响，即4 个新选育辣椒品种对低虫口密度下的根结线虫具有较好的抗性。理化分析结果说明本试验中的4个新选育辣椒品种对根结线虫具有一定抗性。

图1 4种新选育辣椒品种根活力对比

图2 4种辣椒品种POD活性对比

图3 4种辣椒品种CAT活性对比

2.2.2 高虫口密度 高虫口密度下，辣椒根活力、POD 活性、CAT 活性试验结果见表2。由表2 可看出，根活力方面，启阳5、启阳6、启阳7的根活力均高于帝王336；对比根系POD 活性，启阳6 与帝王336差异不大，实丰802、启阳5、启阳7则低于帝王336；对比根系CAT 活性，实丰802、启阳6、启阳7 均高于帝王336。

表2 4个新选育辣椒品种及帝王336的理化分析结果

2.3 根系分析

4 个辣椒品种的根系根体积与根平均径如表3所示。

表3 4个新选育辣椒品种及帝王336根体积、根平均径对比

根体积方面，实丰802、启阳5 与帝王336 之间的差别不明显，帝王336 略高，其原因可能是根结线虫的侵染使植株根系出现肿大和结节。根平均径方面，4 个新选育品种与帝王336 之间没有明显差异。

新选育辣椒品种及帝王336 的平均根结数、平均根结等级以及根结指数、感病等级的结果如表4、表5所示。

表4 低虫口密度下辣椒品种抗病等级

表5 高虫口密度下辣椒品种抗病等级

在平均根结数及根结等级方面，4 个新选育辣椒品种中实丰802、启阳5和启阳7的根结数均少于帝王336，其中，实丰802、启阳5 与帝王336 之间的差别最为明显（图4）。

图4 4个新选育辣椒品种及帝王336的根系根结情况

根结指数方面，实丰802、启阳5、启阳7 的根结指数低且与帝王336 之间差异明显。4 个新选育辣椒品种及帝王336 的感病等级：启阳5 为高抗，实丰802为抗病，启阳6和启阳7与帝王336同为感病，但启阳7 的根结指数低于帝王336。根系分析结果表明，启阳5 和实丰802 对根结线虫的抗性高于帝王336，其中启阳5为高抗、实丰802为抗病。有相关研究表明，在温室种植的10种辣椒品种对南方根结线虫的抗性分析中，帝王336 品种为南方根结线虫的易感品种。

3 结论与讨论

本试验从表观指标、理化指标、根系指标3 个方面出发，研究了4 个新选育辣椒品种在高、低虫口密度下对根结线虫的抗性。结果表明，在根结线虫低虫口密度（1～5 条/g 土）时，4 个辣椒品种实丰802、启阳5、启阳6、启阳7 对根结线虫均具有较高的抗性，每株根上有1～2 个根结。加大虫口密度（40～50 条/g 土），与商品化品种帝王336 相比，启阳5 为高抗、实丰802 为抗病、启阳6 和启阳7 为感病。

本试验发现低虫口密度的根结线虫引起辣椒植株的根活力、根系POD、CAT 活性升高，激发植株启动抗性，但其具体机理还有待于进一步研究、验证。