不同番茄品種南方根結(jié)線蟲病苗期接種鑒定研究

不同番茄品種南方根結(jié)線蟲病苗期接種鑒定研究

根結(jié)線蟲病是影響世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一起重要疾病之一，可每年減少24.5%，引起世界各國(guó)的關(guān)注。目前已經(jīng)報(bào)道的根結(jié)線蟲有80多種,國(guó)內(nèi)報(bào)道的根結(jié)線蟲有25種,廣泛地危害許多糧食和經(jīng)濟(jì)作物。蔬菜上的根結(jié)線蟲病已成為危害我國(guó)保護(hù)地和南方露地番茄生產(chǎn)的嚴(yán)重障礙之一,在黑龍江、遼寧、北京、河南、湖北、江蘇、云南和海南等地都曾報(bào)道根結(jié)線蟲病的嚴(yán)重發(fā)生和流行,并且蔓延迅速,逐年加重。一般年份減產(chǎn)10%～15%,嚴(yán)重時(shí)達(dá)30%～40%,甚至絕收。眾多的研究表明番茄栽培種和野生種中存在著抗根結(jié)線蟲的優(yōu)異種質(zhì)資源,并且番茄對(duì)根結(jié)線蟲的抗性是由顯性單基因控制,所以通過品種抗病性的遺傳改良是減免病害損失的最經(jīng)濟(jì)、安全、高效的措施。目前歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都有很好的番茄抗線蟲品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。我國(guó)尚無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的番茄抗線蟲品種大量應(yīng)用,對(duì)根結(jié)線蟲缺乏直接有效的防治措施。番茄抗根結(jié)線蟲接種鑒定,通過室內(nèi)苗期人工接種線蟲后植株的表現(xiàn)型,實(shí)現(xiàn)對(duì)抗病基因的高效選擇,從而加速育種材料的篩選效率及抗線蟲育種進(jìn)程。1材料和方法1.1mi基因檢測(cè)供試番茄材料在抗性鑒定方法研究中,抗病材料用Anahu(含Mi基因)、秘魯番茄LA3858(含Mi-3基因)和1個(gè)抗病F1(含Mi基因),感病材料用佳粉15號(hào)和國(guó)際上公認(rèn)的感病品種Rutgers;在抗源篩選中用番茄課題組提供的28份番茄育種材料,其中感病對(duì)照品種為佳粉15號(hào),上述材料均為國(guó)家蔬菜工程技術(shù)研究中心番茄課題組提供。供試根結(jié)線蟲供試南方根結(jié)線蟲群體分別來源于北京海淀區(qū)東北旺鄉(xiāng)日光溫室與北京蔬菜研究“中心”日光溫室,原始寄主均為番茄,兩群體混合接種于感病番茄品種Rutgers,在溫室中繁殖備用。1.2田間病情調(diào)查及試驗(yàn)設(shè)計(jì)抗病性鑒定方法篩選所有供試番茄材料在國(guó)家蔬菜工程技術(shù)研究中心的溫室播種育苗。3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,采用滅菌的草炭土作為栽培基質(zhì),塑料營(yíng)養(yǎng)缽育苗。接種后按常規(guī)方法管理,到規(guī)定天數(shù)小心挖出植株,用清水洗去根部基質(zhì),調(diào)查根瘤數(shù),按照以下的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí),統(tǒng)計(jì)根結(jié)指數(shù)。接種體濃度試驗(yàn)采用灌根法接種10d苗齡的番茄幼苗,設(shè)3個(gè)接種濃度,分別為2000卵/株、3000卵/株和5000卵/株。接種后將幼苗置于空調(diào)室內(nèi),保持白天氣溫23～27℃、晚上18～20C,自然光照條件下培育。接種后30d進(jìn)行抗線蟲評(píng)價(jià)。病情調(diào)查分級(jí)與群體抗病性劃分按照1978年Sassar,J.N.與Taylor,A.L.制定的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,根據(jù)病害癥狀從輕到重共分5個(gè)等級(jí)。0級(jí):植株根部沒有根瘤形成;1級(jí):植株根部形成1～2個(gè)根瘤;2級(jí):植株根部形成3～10個(gè)根瘤;3級(jí):植株根部形成11～30個(gè)根瘤;4級(jí):植株根部形成31～100個(gè)根瘤;5級(jí):植株根部形成根瘤數(shù)超過100個(gè)。群體或品種抗病性劃分標(biāo)準(zhǔn)免疫(Ⅰ):病情指數(shù)=0;高抗(HR):0<病情指數(shù)≤10.0;抗病(R):10.0<病情指數(shù)≤30.0;中抗(MR):30.0<病情指數(shù)≤50.0;感病(S):病情指數(shù)>50.0。接種苗齡試驗(yàn)設(shè)3個(gè)接種苗齡,10、20、30d苗齡。分別間隔10d播種,達(dá)到預(yù)定苗齡時(shí)同時(shí)灌根接種線蟲,接種濃度為2000卵/株。栽培基質(zhì)試驗(yàn)設(shè)3種栽培基質(zhì),分別為草炭、草炭+蛭石混合基質(zhì)(3:1)和草炭+園田土混合基質(zhì)(1:1),對(duì)10d苗齡的番茄幼苗進(jìn)行灌根接種,接種濃度為2000卵/株。番茄育種材料苗期接種抗蟲性鑒定采用接種鑒定研究獲得的最佳方法,對(duì)供試材料進(jìn)行抗線蟲鑒定,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,每個(gè)處理5～10株,以國(guó)際上公認(rèn)的感病品種Rutgers為對(duì)照,病情分級(jí)和材料抗病性劃分標(biāo)準(zhǔn)同上。田間病圃檢測(cè)將28份經(jīng)過室內(nèi)鑒定有代表性的材料種植于番茄根結(jié)線蟲病圃,進(jìn)行田間病圃檢測(cè),以驗(yàn)證苗期人工接種抗病性鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。2結(jié)果與分析2.1/株時(shí)抗病番茄品種與感病品種病情指數(shù)比較采用3個(gè)接種物濃度分別接種5個(gè)供試番茄品種,接種后30d調(diào)查的結(jié)果表明,在接種濃度物濃度為2000卵/株時(shí),抗病番茄品種與感病品種病情指數(shù)的差異很大,達(dá)極顯著水準(zhǔn)。根據(jù)群體抗病性劃分標(biāo)準(zhǔn),3個(gè)抗病品種劃定為高抗(抗)級(jí),兩個(gè)感病品種劃定為高感級(jí)。隨著接種物濃度的增高,盡管3個(gè)抗病品種的病情指數(shù)有所增加,但仍均在高抗(抗)范圍之內(nèi),上述結(jié)果表明,2000卵/株的接種濃度物濃度是鑒別抗、感品種的適宜濃度。2.2接種苗齡大小對(duì)“佳粉15號(hào)”根系發(fā)育的影響采用3個(gè)不同番茄苗齡接種線蟲的結(jié)果表明,接種苗齡對(duì)抗根結(jié)線蟲的番茄品種沒有影響,說明受遺傳控制的抗性是穩(wěn)定的,不會(huì)因接種的苗齡大小而表現(xiàn)出抗性的差異。但是對(duì)感病品種來說,因接種苗齡大小引起的差異就非常明顯。接種苗齡越小,感病品種形成的根瘤數(shù)越多,染病越嚴(yán)重,病情指數(shù)亦越高。當(dāng)接種苗齡分別為10d、20d和30d時(shí),“佳粉15號(hào)”根部形成的根瘤數(shù)分別為25.9、12.9和0.9個(gè)/株,病情指數(shù)分別為63.0、50.6和10.3。說明即使是不抗根結(jié)線蟲的感病番茄品種,接種晚、苗齡大,根系就發(fā)達(dá),對(duì)根結(jié)線蟲的侵染也會(huì)表現(xiàn)出一定的耐性,在苗齡30d時(shí)接種其結(jié)果不能區(qū)分抗、感品種。因此,就番茄根結(jié)線蟲人工接種鑒定和篩選分離群體等材料時(shí),其適宜的苗齡為10～20d左右。2.3接種安全性分析采用草炭+蛭石(3:1)、草炭、草炭+園田土(1:1)3種栽培基質(zhì)培育番茄幼苗,10d苗齡時(shí)接種線蟲,結(jié)果表明抗病品種和感病品種的幼苗接種后的病情指數(shù)均呈現(xiàn)顯著差異,根據(jù)群體抗病性劃分標(biāo)準(zhǔn),不同基質(zhì)栽培的3個(gè)抗病品種均界定為高抗級(jí),而感病品種界定為高感級(jí),由此說明,供試3種栽培基質(zhì)對(duì)抗病接種鑒定結(jié)果沒有顯著影響。2.4田間接種鑒定結(jié)果以“佳粉15號(hào)”為感病對(duì)照,采用研究獲得的最佳接種方法對(duì)番茄育種材料進(jìn)行室內(nèi)苗期人工接種抗線蟲篩選鑒定,并將上述材料種植于根結(jié)線蟲嚴(yán)重發(fā)生的日光溫室,以檢驗(yàn)人工接種鑒定結(jié)果與田間病圃自然發(fā)病結(jié)果的一致性。苗期接種線蟲的結(jié)果表明:在28份番茄材料中,獲得免疫材料8份、高抗材料12份、抗病材料3份、中抗材料3份、感病材料5份,其中抗線蟲材料占82.1%。對(duì)上述材料病情指數(shù)的方差分析結(jié)果表明:免疫、高抗和抗病材料之間的病情指數(shù)無顯著差異(表4)。病圃檢測(cè)與苗期接種鑒定結(jié)果基本吻合。3國(guó)外先進(jìn)的鑒定檢測(cè)手段是建立在室內(nèi)接種抗性鑒定、群體篩選、和根結(jié)線蟲等多種多元回復(fù)突變體的生長(zhǎng)和研究中的基礎(chǔ)有關(guān)番茄根結(jié)線蟲苗期接種抗病性鑒定的研究,臺(tái)灣王添成先生認(rèn)為以2000卵/株接種10d苗齡的番茄幼苗,接種30d就可以鑒定出品種之間的抗蟲性差異;Kassi報(bào)道,接種25d苗齡番茄比接種45d苗齡的番茄能形成更好的蟲卵;美國(guó)的Lambert報(bào)道,接種量每株2000～4000條幼蟲,接種40～50d為合適的選擇壓力。于秋菊等的研究表明,以5000條/株的接種量接種30d苗齡的幼苗,接種到10cm深處的土層,接種后50d為最佳組合。本研究采用灌根接種法,以2000卵/株的接種物濃度接種10～20d苗齡的番茄幼苗,采用供試的3種栽培基質(zhì)中的任一種基質(zhì)培育番茄,都能在接種后30d明顯地評(píng)價(jià)出番茄不同基因型材料對(duì)線蟲的抗性差異。試驗(yàn)結(jié)果與王添成先生的結(jié)論類似,同時(shí)本試驗(yàn)還明確了番茄根結(jié)線蟲抗性鑒定適宜的栽培基質(zhì)以及簡(jiǎn)便的接種方式。由于不同的接種源、栽培基質(zhì)、接種苗齡、接種量和接種天數(shù)等因素均會(huì)對(duì)植株的根結(jié)數(shù)造成很大影響,使得不同研究者形成了各自不同的抗性鑒定方法。國(guó)外育種家早在1940年就開展了番茄抗線蟲的選育工作,目前美國(guó)、法國(guó)、荷蘭、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家利用抗病篩選技術(shù),并結(jié)合其它育種手段相繼選育出抗線蟲的番茄品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。我國(guó)番茄抗線蟲育種研究剛剛起步,還沒有可直接應(yīng)用于生產(chǎn)的番茄抗線蟲品種。因此,本研究摸索的番茄抗線蟲接種方法對(duì)加快我國(guó)番茄抗線蟲基因材料選擇、創(chuàng)新利用和新品種選育效率具有重要意義。室內(nèi)苗期接種抗病性鑒定是抗病育種的一個(gè)重要組成部分,讓植物群體暴露在病原體的相同環(huán)境中篩選,克服了田間鑒定受病害流行年份和病害發(fā)病不均勻以及田間其它病害對(duì)結(jié)果造成的不良影響,并且由于苗期鑒定具有占地小,環(huán)境條件可控,可操作性強(qiáng),不需要昂貴的藥品和高級(jí)的儀器,在一年中可隨時(shí)進(jìn)行等特點(diǎn),所以大大提高了在抗性基因轉(zhuǎn)育過程中,分離群體篩選和抗性基因純化選擇的速度及抗線蟲育種的進(jìn)程。據(jù)報(bào)道,根結(jié)線蟲引起的農(nóng)作物損失中90%以上是由南方根結(jié)線蟲(M.incognitaKofoidandWhite,1919;Chitwood,1949)、花生根結(jié)線蟲(M.arenariaNeal,1889;Chitwood,1949)、爪哇根結(jié)線蟲(M.javanicaTreub,1885;Chitwood,1949)、北方根結(jié)線蟲(M.HaplaChitwood,1949)引起的(J.N.Sasser,1983)。目前為止已經(jīng)報(bào)道侵染番茄的根結(jié)線蟲有19屬70種(胡先奇,喻盛甫,1997),而且還有不同生理小種的報(bào)道,其中南方根結(jié)線蟲有4個(gè)生理小種,小種具有寄主?；?并且不同小種對(duì)同一植株(品種)的致病力也不同。花生根結(jié)線蟲有2個(gè)生理小種。從現(xiàn)有報(bào)道看,危害我國(guó)番茄的主要是南方根結(jié)線蟲(1號(hào)生理小種),爪哇根結(jié)線蟲、花生根結(jié)線蟲占的比例較少。因此,利用國(guó)外先進(jìn)的鑒定檢測(cè)手段,盡快鑒定出我國(guó)根結(jié)線蟲的優(yōu)勢(shì)種和生理小種,為今后抗病育種提供理論依據(jù)是非常必要的。番茄是易感根結(jié)線蟲的蔬菜之一,許多研究表明:在番茄的近緣野生種中存在多個(gè)Mi系列的抗根結(jié)線蟲基因。其中Mi基因已于20世紀(jì)40年代由野生秘魯番茄轉(zhuǎn)入到栽培番茄。Mi基因?qū)ΩY(jié)線蟲具有廣譜抗性,除北方根結(jié)線蟲種以外,它對(duì)其余3種主要根結(jié)線蟲具有效的抗性。目前在美國(guó)、日本和歐洲的一些國(guó)家所培育的抗根結(jié)線蟲的番茄品種幾乎都攜帶有Mi基因。但是,當(dāng)土壤溫度高于28C時(shí),有Mi基因的抗性就會(huì)失活,這是該基因?qū)ΩY(jié)線蟲抗性的局限性。然而,往往在土