江西油菜根肿菌生理小种鉴定及品种抗病性鉴定

吴彩云 高春华 周继中 刘子荣 欧阳凤仔 张洋 孙明珠 李晓楠 范琳娟 姚健 姚英娟 徐雪亮

摘要

油菜根腫病在江西省多市均有分布，尤以上饶婺源、吉安永新、九江瑞昌等地发生严重。为明确江西省油菜主产区根肿菌的生理小种，采用SCD鉴定系统对江西油菜主产区根肿菌进行了生理小种鉴定，结果共鉴定出3个生理小种类型：Pb1、Pb5和Pb12。为筛选出适于江西根肿病发病地区种植的油菜材料，开展了油菜材料对根肿菌的抗性测定。室内盆栽抗性测定表明，育种中间材料‘P360429001‘2018362481‘P360924009‘P360281040‘中油杂12‘华油杂62R和‘华双5R的病情指数均低于或等于30.00，其中‘华油杂62R和‘华双5R表现为中抗水平。田间抗性测定结果表明，‘华油杂62R‘秦优DK4‘阳光50和育种中间材料‘P360429001‘ZS115R的根肿病病情指数均低于30.00，但只有‘华油杂62R对Pb1生理小种表现出中抗水平。本研究针对性地筛选出适于江西油菜根肿病发病地区种植的油菜材料，对江西油菜根肿病的防控和创制抗病性油菜资源提供了科学依据。

关键词

油菜; 根肿菌; 分布; 生理小种; 抗性

中图分类号：

S 435.654

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2023252

Identification of physiological races of Plasmodiophora brassicae and resistance of oilseed rape varieties in Jiangxi

WU Caiyun1， GAO Chunhua2， ZHOU Jizhong2， LIU Zirong1， OUYANG Fengzai3， ZHANG Yang4，

SUN Mingzhu5， LI Xiaonan6， FAN Linjuan1， YAO Jian1， YAO Yingjuan1， XU Xueliang1*

（1. Institute of Agricultural Applied Microbiology， Jiangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanchang 330200， China;

2. Agricultural Technology Promotion Center of Yongxin County of Jiangxi， Jian 343400， China; 3. Jian Institute

of Agricultural Sciences of Jiangxi Province， Jian 343103， China; 4. Crops Research Institute， Jiangxi Academy of

Agricultural Sciences， Nanchang 330200， China; 5. Agricultural Technology Promotion Center of Jiangxi Province，

Nanchang 330046， China; 6. College of Horticulture， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract

Clubroot disease of oilseed rape （Brassica napus L.） in Jiangxi province are distributed in many cities， especially occurred seriously in Wuyuan of Shangrao， Yongxin of Jian， Ruichang of Jiujiang and other places. In order to clarify physiological races of Plasmodiophora brassicae in the main oilseed rape production areas of Jiangxi province， sinitic clubroot differential （SCD） identification system was used to identify the physiological races， and three physiological races were characterized， including Pb1， Pb5 and Pb12.

To screen out suitable oilseed rape varieties

for planting in the area of clubroot disease in Jiangxi province， resistance of oilseed rape materials to clubroot was evaluated. The results of indoor pot identification showed that disease index of oilseed rape varieties ‘P360429001 ‘2018362481 ‘P360924009 ‘P360281040 ‘Zhongyouza 12 ‘Huayouza 62R and ‘Huashuang 5R were all lower or equal to 30.00， of which ‘Huayouza 62R and ‘Huashuang 5R showed moderate resistance， disease index of ‘Huayouza 62R ‘Qinyou DK4 ‘Yangguang 50 ‘P360429001 and ‘ZS115R was lower than 30.00 in the field， but only ‘Huayouza 62R showed moderate resistance to Pb1 physiological race. The screened oilseed rape materials were suitable for cultivation in areas with clubroot disease in Jiangxi， which provided a scientific basis for the prevention and control of Jiangxi oilseed rape clubroot disease and development of diseaseresistant oilseed rape resources.

Key words

oilseed rape; Plasmodiophora brassicae; distribution; physiological race; resistance

由芸薹根肿菌Plasmodiophora brassicae Woron.侵染导致的根肿病是一种严重的世界性土传病害［12］。根肿菌是一种专性寄生菌，侵染油菜、甘蓝、白菜、芜菁、花椰菜、荠菜、萝卜等十字花科作物。这些十字花科作物感染根肿菌后，根部细胞膨大或者组织增生形成肿瘤，严重阻碍根系对营养物质和水分的吸收，造成幼苗枯死或成株期生长发育迟缓，植株矮小，严重时植株死亡［35］。1953年我国第一次全国植物检疫会议上将根肿病确定为重要的检疫对象。据统计，我国每年约有320万～400万hm2的十字花科作物被根肿菌感染，造成20%～30%的产量损失［6］。根肿菌抗逆性很强，其休眠孢子可在土壤中存活15年以上，具有传染性强、防治难度大和传播速度快等特点，很难通过农业防治和化学防治进行有效的控制，严重威胁我国油菜产业的可持续健康发展［7］。培育抗病品种是防治根肿菌最有效、最经济和最环保的一种措施［89］。

根肿菌存在生理小种的致病性分化现象。不同地区来源的根肿菌可能具有不同的遗传背景，从而导致其在特定寄主植物上表现出不同的病害表型特征。根據其致病力分化可将根肿菌分成不同的生理小种［10］。当前用于鉴定根肿菌生理小种的鉴别系统主要有4种：Williams系统［11］、欧洲根肿菌鉴别系统［12］、Somé系统［13］和Kuginuki系统［14］。Williams系统是当前世界应用最为广泛的鉴别系统，其使用2个结球甘蓝品种（‘Jersey Queen和‘Badger Shipper）和2个芜菁甘蓝品种（‘Laurentian和‘Wilhelmsburger）作为鉴别寄主进行生理小种鉴定，共可鉴定出16个生理小种。研究人员采用Williams系统对发生和分布于我国的根肿菌生理小种进行了鉴定，发现我国根肿菌的生理小种主要是2号、4号、5号、7号、8号，10号、11号等［1516］。然而，我国的十字花科作物种植面积大，且种植区气候条件差异大，这为根肿菌的种群变异提供了非常有利的条件，导致我国根肿菌生理小种致病型与其他国家和地区表现出不同的特点，进而造成上述几个鉴别系统在我国进行生理小种鉴定具有一定的局限性。研究表明，被Williams系统鉴定为同一生理小种的几个根肿菌在大白菜上造成了不同程度的致病性结果，这严重影响根肿菌生理小种鉴定的准确性［17］。由沈阳农业大学开发的根肿菌生理小种鉴定系统Sinitic Clubroot Differentiation System（SCD鉴定系统），适用于我国且可以稳定鉴别生理小种，该鉴定系统将根肿菌区分为16个生理小种，分别命名为Pb1至Pb16［18］。

油菜是江西第一大油料作物，近两年种植面积均在50万hm2以上。随着气候因素、耕作制度、种子调运模式等的变化，油菜病虫害的发生种类、区域分布及危害程度等均会发生变化。2011年在婺源风景区油菜田间首次发现根肿病。近年来江西省油菜根肿病不断扩散蔓延，危害程度逐年上升，对油菜产量和质量造成了巨大损失［19］。为全面了解江西主要油菜主产区根肿病的分布情况，本研究采用SCD鉴定系统对江西7个地区油菜田间的根肿菌样品进行生理小种鉴定，以明确江西油菜主产区根肿菌生理小种的类型及其分布情况。并通过室内和田间抗性鉴定试验对油菜材料进行抗性评估，为选育油菜抗病品种提供科学理论依据，以期有针对性地创制适合江西根肿病发生地区生产的油菜抗性资源，从而保障江西油菜产业的健康和稳定发展。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株

采集江西省不同市县的油菜根肿病发病地区8份油菜样品用于根肿菌生理小种鉴定，每份样品中含有3株油菜，将各地采集到的根肿样品分别用水清洗干净，然后将3株油菜样品的菌根混合，置于-20℃保存以待鉴定。

室内抗性鉴定人工接种的根肿菌菌株为YX1，采集于江西省吉安市永新县澧田镇，经SCD根肿菌鉴别系统鉴定该菌株生理小种类型为Pb1。将YX1菌株接种于高感根肿病的小白菜品种‘苏州青根部，收集产生的肿根，置于-20℃保存备用。

1.1.2 供试油菜品种

用于抗性鉴定的油菜材料为江西省农业技术推广中心提供的江西省主栽品种和江西省农业科学院作物所选育的品种及中间材料，共计64个。其中用于室内抗性初筛的油菜材料53个，在此基础上挑取对根肿病抗性较好的14个油菜品种，以及10个江西省主栽油菜品种和‘ZS115R共计25个，进行田间抗性测定。

1.2 方法

1.2.1 江西油菜根肿菌生理小种鉴定

用于根肿菌生理小种鉴定的寄主材料为由芸薹属大白菜自交系材料，均由沈阳农业大学李晓楠老师提供。将待测油菜根肿样品磨碎制备成匀浆，经8层纱布过滤，并用50%的蔗糖溶液提取根肿菌的休眠孢子。向获得的孢子中加入一定体积的无菌水，充分混匀获得孢子菌悬液，用血小球计数板在光学显微镜下观察。计算孢子数，最终将菌液稀释至孢子含量1×107个/mL。

分别播种芸薹属根肿菌鉴别寄主材料种子，每个重复24粒种子，所有材料种植在72孔穴盘、20～25℃，L∥D=16 h∥8 h下生长，每个穴盘装50 g灭菌的营养土;播种2周后进行接菌，取1 mL根肿菌菌液施至油菜幼苗根部，接种6周后将供试油菜带根取出，用自来水将油菜根部清洗干净，调查所有植株的根肿病发生情况，并计算发病率和病情指数。

根肿菌生理小种鉴定采用沈阳农业大学朴钟云教授团队建立的SCD鉴别系统，按照根肿菌在9个寄主上的致病性的差异确定生理小种类型［18］，具体的划分标准见表1。每份油菜根肿样品生理小种鉴定进行3个重复试验。

1.2.2 油菜材料室内盆栽抗性测定

2022年对收集到的江西省主栽油菜品种、新培育的品种及中间材料进行室内盆栽抗性测定。具体方法如下：

分别播种待测品种油菜种子，每个重复15粒种子，所有材料种植在72孔穴盘、20～25℃，L∥D=16 h∥8 h下生長;播种2周后进行接菌，取1 mL根肿菌菌液（YX1）施至油菜幼苗根部，接种6周后将供试油菜带根取出，用自来水清洗干净油菜根部，调查所有植株的根肿病发生情况，并计算发病率和病情指数。

1.2.3 油菜材料田间抗性测定

田间抗性测定试验地点设在江西省吉安市永新县澧田镇的根肿病常年发生严重的地块。2022年10月10日人工直播。试验小区采用随机区组设计，每个油菜材料设3个试验小区，每个试验小区面积1.5 m×10 m。于2023年2月取样调查计算田间根肿病发病率和病情指数。整个油菜生长期不施用任何防治根肿病的药剂，田间水肥管理均按照当地常规管理。

1.2.4 病害分级及病情指数计算

油菜根肿病病情分级标准如表2所示。病情分

级标准的划分参见江西省地方标准“十字花科蔬菜品种抗根肿病鉴定技术规范”，标准号为DB36/T7652013。抗性分级标准：高抗（HR），病情指数≤5;抗（R），5<病情指数≤10;中抗（MR），10<病情指数≤20;中感（MS），20<病情指数≤30;感（S），30<病情指数≤50;高感（HS），病情指数>50。

2 结果与分析

2.1 江西油菜主产区根肿病发生情况与根肿菌生理小种鉴定

2012年-2022年的调查结果显示油菜根肿病在江西省九江市、抚州市、上饶市、新余市、萍乡市、吉安市、景德镇市等地均有分布，尤以上饶市婺源县、浮梁县、吉安永新县、九江瑞昌市等地发生严重，且近两年在当地呈现快速蔓延趋势。

2021年和2022年，本研究团队采集了江西省7个不同县市的油菜根肿病样品，采用SCD鉴定系统进行生理小种鉴定，共鉴定出3个生理小种：Pb1、Pb5和Pb12（表3）。其中，九江瑞昌市、新余市仙女湖、上饶市婺源县等地的菌根样品菌株均鉴定为Pb1;九江市武宁县、抚州市临川区等地的菌根样品菌株均鉴定为Pb12;吉安市永新县的菌根样品鉴定结果为Pb1和Pb12;萍乡市莲花县的菌根样品鉴定结果为Pb5。

2.2 油菜材料室内盆栽抗性测定结果

2021年和2022年，以YX1（生理小种类型Pb1）为人工接种菌株，对收集的油菜材料进行室内盆栽抗性测定。结果表明，53个供试油菜材料植株发病率介于54.55%～100%之间，病情指数介于15.74～82.22之间。其中，育种中间材料‘P360429001‘2018362481‘P360924009‘P360281040，以及 ‘中油杂12‘华油杂62R和‘华双5R的病情指数均低于或等于30.00，‘华油杂62R和‘华双5R表现为中抗，其他材料均表现为中感至高感（表4）。

2.3 油菜材料田间抗性测定结果

在室内抗性鉴定结果的基础上，选择对根肿病抗性较好的油菜材料与江西省主栽油菜品种在生理小种类型为Pb1的病圃做抗性鉴定。结果表明：‘华油杂62R、中间材料‘P360429001‘秦优DK4‘阳光50和中间材料‘ZS115R田间根肿病病情指数均低于30.00，但只有‘华油杂62R对Pb1小种表现为中抗级别（表5）。

3 结论与讨论

本研究结果表明，油菜根肿病在江西省油菜主产区均有分布，说明根肿病在江西省分布范围较广，且呈快速蔓延趋势。本研究采用由沈阳农业大学朴钟云教授团队研发的SCD鉴定系统，对江西油菜根肿病原芸薹根肿菌生理小种进行鉴定，共鉴定出3个生理小种Pb1、Pb5和Pb12。其中，九江市瑞昌市、新余市仙女湖区和上饶市婺源县等地区为Pb1;九江市武宁县和抚州市临川区等地区为Pb12;吉安市永新县为Pb1和Pb12两个生理小种;萍乡市莲花县为Pb5。

由于根肿菌有生理小种分化现象，存在多个生理小种，而培育的大多数抗病油菜品种仅对特定的生理小种具有抗性［20］。根肿菌生理小种鉴定的准确性对于油菜抗病品种的培育十分重要。本研究采用的根肿菌SCD鉴别系统是由沈阳农业大学研发的针对我国根肿菌生理小种鉴定，相对于Williams系统更为简单、准确和稳定，具有很好的扩展性和实用性，对根肿菌生理小种具有很高的鉴别能力。SCD鉴别系统可鉴别出更多的根肿菌致病型，如Williams系统将33个根肿菌鉴定为4号生理小种，而SCD鉴别系统将其分为14个生理小种［21］。Williams系统对于中国根肿菌生理小种鉴定存在一定的局限性，而SCD系统的应用可改善我国根肿菌生理小种的鉴定、分布、变异及防治等工作。本研究结果显示永新地区出现Pb1和Pb12两个生理小种。分析原因，一方面是SCD鉴别系统相对其他鉴定系统对根肿菌生理小种的区分更为准确和详细;另一方面永新澧田镇常年根肿病严重，油菜田间土壤中积累了大量根肿菌孢子，而2022年播种的油菜种子来源于外地，随着种子的调运，可能携带有与当地不同的根肿菌生理小种类型。

本研究中，对于室内抗性初筛结果与田间鉴定结果，有些油菜品种结果表现不一致。比如中间材料‘2018362481室内鉴定为中感，而田间鉴定结果为高感;‘华双5R室内鉴定结果中抗，而田间鉴定结果为感病。分析造成这些差异的原因，主要是因为永新澧田镇是江西省油菜产区根肿病发病较早且发病程度最为严重的地区之一，室内接种的根肿菌孢子浓度低于田间病圃自然存在的孢子浓度，此外室内鉴定试验周期远短于田间试验周期，由此造成侵染时间不同，进而导致发病程度不一致［2224］。

油菜品种对根肿菌的抗性因其生理小种变异性存在差异。‘华双5R因含有来源于芜菁的抗病位点PbBa8.1，对根肿菌具有较强的抗性［2526］。然而本研究结果表明，其在永新澧田镇田间抗性结果为感病级别，这可能是因为‘华双5R对Pb1不具备抗性。‘華油杂62R含有来源于大白菜的抗病位点CRb，对根肿菌具有优异的抗性［27］。本研究结果表明‘华油杂62R在永新澧田镇田间表现为中抗，说明该品种对该生理小种Pb1具有抗性。明确不同的油菜抗病品种对不同地区生理小种的抗性对于控制根肿病危害具有重要的指导价值，这对根肿病严重发生的油菜生产区的有效防治和产业发展提供了科学依据。

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（责任编辑：田 喆）