陳　雙，潘鳳娟，周長軍，李春杰，華　萃，毛彥芝，胡巖峰，田中艷，焦曉光，王從麗（.黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江哈爾濱50080；.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點實驗室，黑龍江哈爾濱5008；.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江大慶6000；4.黑龍江省豐禾種業(yè)有限公司，黑龍江雙城5000)

黑龍江省安達(dá)地區(qū)大豆孢囊線蟲生理小種遺傳分化現(xiàn)象

陳雙1，4，潘鳳娟2，周長軍3，李春杰2，華萃2，毛彥芝2，胡巖峰2，田中艷3，焦曉光1，王從麗2
（1.黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080；2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點實驗室，黑龍江哈爾濱150081；3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，
黑龍江大慶163000；4.黑龍江省豐禾種業(yè)有限公司，黑龍江雙城150100)

大豆孢囊線蟲病是嚴(yán)重制約大豆生產(chǎn)的重要世界性病害，黑龍江省是我國大豆的主產(chǎn)區(qū)域之一，田間種植抗線3號生理小種的品種抗性已減弱甚至喪失，但線蟲具體發(fā)生怎樣的變異還不清楚。目前，Riggs和Schmit的鑒別標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足當(dāng)前小種的鑒定，通過線蟲的卵量來比較鑒別寄主的抗性差異可能將是更進(jìn)一步分析小種變異的重要指標(biāo)之一。本研究在田間鑒別寄主初步鑒定變異的地塊，采取了安達(dá)地區(qū)兩個地點的土樣進(jìn)行單孢囊分離培養(yǎng)和溫室生理小種鑒定，同時也采取了山東泰安4號生理小種的田間土樣作為對照。每個土樣進(jìn)行單孢囊繁殖，然后擴繁接種鑒別寄主，35d～40d后調(diào)查植株根表和土壤里的雌蟲總數(shù)，再研磨雌蟲收集卵量。利用孢囊的雌蟲指數(shù)溫室盆栽結(jié)果鑒定出安達(dá)的兩個土樣和山東的樣品都是4號生理小種，但是通過線蟲卵量和對照感病品種Lee比較，卻發(fā)現(xiàn)安達(dá)的兩個樣品和山東的4號樣品有很大的差異。田間初步實驗和溫室盆栽鑒定結(jié)果表明安達(dá)地區(qū)3號生理小種已經(jīng)發(fā)生變異，溫室試驗表明該地區(qū)存在4號小種，且小種的毒性有明顯的分化。圖2，表2，參15。

大豆孢囊線蟲；生理小種；毒性變異；線蟲的繁殖力

大豆孢囊線蟲病 （SCN，Heterodera glycines Ichinohe)是一種世界性的毀滅性大豆病害。該病由俄國人Jaczewski于1899年在我國東北首次發(fā)現(xiàn)［1］，自1992年，在大豆第二大生產(chǎn)國巴西首次證實有大豆孢囊線蟲病發(fā)生后，該病迅速擴展［2］，只要有大豆生產(chǎn)的地方，大豆孢囊線蟲就存在。在我國所有的大豆生產(chǎn)地區(qū)幾乎都有該病的報道，給我國大豆生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的危害［3］。目前種植抗線品種是防治大豆孢囊線蟲病最經(jīng)濟(jì)有效的方法，多基因控制［4－5］和小種的易變性［6］增加了抗性品種繁育的難度，而大豆孢囊線蟲生理小種的鑒定是抗線品種培育、引進(jìn)和推廣的前提和依據(jù)。我國是大豆的發(fā)源地，品種資源豐富，這將導(dǎo)致大豆孢囊線蟲生理分化較為復(fù)雜［7］，隨著抗線大豆品種應(yīng)用年限的增加，一些地區(qū)的生理小種發(fā)生了變異，例如長期連續(xù)種植抗3號生理小種的抗線品種13年后，發(fā)現(xiàn)抗3號小種的品種抗性已減弱甚至喪失，3號小種轉(zhuǎn)變成毒性較強的4號小種或者14號［8］。因此，大豆孢囊線蟲生理小種的進(jìn)一步鑒定將為抗線品種的培育、引進(jìn)及合理布局提供科學(xué)依據(jù)。由于黑龍江省是我國大豆的主產(chǎn)區(qū)域之一，而安達(dá)地區(qū)是黑龍江省的大豆重要生產(chǎn)基地之一，其主要生理小種是3號，但在連種抗性品種地塊也檢測到了1號小種［9－10］，后來在安達(dá)地區(qū)檢測到4號和14號小種［11］。我們在安達(dá)試驗田篩選抗性材料中發(fā)現(xiàn)以前抗3號的大豆品種的抗性降低，在生產(chǎn)田間種植鑒別寄主發(fā)現(xiàn)鑒別寄主的感病性也明顯增加，但田間發(fā)病不均勻 （未發(fā)表)，因此為了保證鑒定的準(zhǔn)確性從田間采集土樣，進(jìn)行單孢囊分離，接種鑒別寄主來驗證線蟲的生理小種，同時對田間線蟲的生理小種鑒定是制定防治措施和抗病育種的關(guān)鍵步驟。

目前國內(nèi)檢測大豆孢囊線蟲生理小種的變異主要是利用田間病土或者直接在田間病區(qū)進(jìn)行鑒定試驗，而田間病土往往是混合小種，所以檢測結(jié)果不能完全代表實際情形。況且檢測中為了減少從土壤中提取孢囊的費時費力因素，檢測的標(biāo)準(zhǔn)主要利用根表未成熟的白色雌蟲指數(shù)來劃分主要的16個生理小種，而線蟲的卵的繁殖力卻一直沒有得到關(guān)注。因為大豆基因型和大豆孢囊線蟲的遺傳多樣性特性，使得小種分類更加復(fù)雜。因此本研究利用大豆根表雌蟲指數(shù)和卵數(shù)量指數(shù)兩個指標(biāo)來鑒定大豆孢囊線蟲生理小種，不僅反映了小種的致病力，還反映了線蟲的繁殖力。

1　材料與方法

1.1試驗材料鑒別寄主：Lee、PI88788、PI90763、Peking、Pickett；繁殖寄主：合豐25，由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)陳慶山教授提供。

1.2試驗方法

1.2.1單孢囊的分離、繁殖及卵的提取

1.2.1.1土樣采集。2013年在安達(dá)種植抗病品種材料篩選的試驗田，每隔兩行種植鑒別寄主，在確定鑒別寄主感病程度發(fā)生變異的地塊采集土樣混合，帶回實驗室進(jìn)行單孢囊分離鑒定，我們采集了兩個地塊，分別命名安達(dá)1號和安達(dá)2號土樣。同時在山東泰安大田4號毒性小種發(fā)生嚴(yán)重的地塊采取土樣作為對照進(jìn)行溫室盆栽鑒定，和安達(dá)1號和安達(dá)2號進(jìn)行比較。4號土樣由廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳海燕教授提供。

1.2.1.2土樣漂洗。將取回的土樣分別進(jìn)行漂洗，漂洗土樣時用20目和100目的套篩，首先將土樣放在桶里，桶內(nèi)裝水至桶的2/3處，用攪拌匙將土樣攪拌均勻，稍等1min左右待泥漿沉淀后將上層清液倒入套篩。20目篩子的作用是將懸液中的雜質(zhì)濾出，液體中的孢囊落入100目篩中，重復(fù)攪拌3次，最后將100目篩中的收集物沖入小盆中，然后將小盆中的收集物倒入漏斗中的濾紙上，待水濾掉，從濾紙上挑取孢囊，放大鏡下計數(shù)。不同土樣之間漂洗前用開水燙煮篩子、桶和盆至少3min。

1.2.1.3單孢囊繁殖。在解剖鏡下觀察挑取新鮮飽滿的孢囊，在智能溫室中進(jìn)行單孢囊繁殖。智能溫室植物生長溫度控制在22℃～28℃。將土壤、沙子在121℃滅菌90min，壤土和沙子1：1混勻裝在直徑為11cm、深度為9cm的花盆中，每盆播2粒大豆種子，待植株長出兩片真葉即大約播種后10d左右進(jìn)行接種，在距離大豆根部1cm處接入1個孢囊的卵，每盆做好標(biāo)記，繁殖3代后產(chǎn)生大量孢囊，用于生理小種鑒定試驗。繁殖寄主是合豐25。

1.2.1.4單孢囊卵的提取。單孢囊繁殖3代，105d時進(jìn)行漂洗每盆土中的孢囊，方法與漂洗土樣時相同，每盆的孢囊單獨存放，將每盆單孢囊繁殖獲得的大量孢囊磨破。用套篩200目和500目，橡皮塞在200目篩上輕輕研磨孢囊，每研磨一次用水沖洗200目篩子一次，將卵沖到500目篩上，再進(jìn)行下一次研磨孢囊直至將孢囊全部磨碎，最后將落在500目篩中的卵全部沖洗到離心管中，定容，在解剖鏡下調(diào)查卵量。每個單孢囊土盆之間漂洗和提取卵時用開水燙煮篩子、桶和盆至少3min。

1.2.2溫室接種方法

5個鑒別寄主各種5盆，每盆為1個重復(fù)，將滅菌土壤、沙子1：1混勻裝在直徑為8.5cm、深為7.5cm的花盆中，每盆播2粒大豆種子，在溫室隨機擺放，待植株長出兩片真葉進(jìn)行接種，接種前每盆定苗1株。溫室的溫度控制在晚上22℃左右，白天在28℃左右。在豆根兩側(cè)1cm處用1ml移液槍頭對稱打孔，孔深2cm～2.5cm，每盆接3500個卵，接種后35d漂洗每盆土，調(diào)查土中及根表孢囊數(shù)。每盆所有孢囊一起研磨，調(diào)查卵量。

1.2.3鑒定方法

參照Riggs和Schmitt的鑒別模式確定生理小種類型［12］。

雌蟲指數(shù)=各鑒別寄主單株平均孢囊數(shù)/Lee單株平均孢囊數(shù)×100％。雌蟲指數(shù)≥10％時為感，記作“+”，＜10％時為抗，記作“－”。卵指數(shù)=各鑒別寄主單株平均卵數(shù)/Lee單株平均卵數(shù)×100％。卵指數(shù)≥10％時為感，記作“+”，＜10％時為抗，記作“－”。

1.2.4數(shù)據(jù)分析

試驗中獲得的所有處理間的雌蟲數(shù)和卵量的原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理和統(tǒng)計，用SPSS17.0軟件LSD法在0.05水平進(jìn)行單因素方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1溫室盆栽法生理小種的鑒定

根據(jù)目前被公認(rèn)的Riggs和Schmitt的鑒別模式，用3個地塊的土樣中各鑒別寄主孢囊數(shù)與感病品種Lee的孢囊數(shù)比較，其雌蟲指數(shù)均為大于10％，因此，初步鑒定為4號生理小種，見表1。目前還沒有以卵數(shù)量指標(biāo)來劃分生理小種，但如果根據(jù)卵指數(shù)和感病品種Lee比較以10％為劃分指標(biāo)，確定山東土樣仍然為4號生理小種，而安達(dá)1號土樣為14號生理小種，安達(dá)2號土樣為4號生理小種，見表2。

表1　根據(jù)雌蟲指數(shù)溫室內(nèi)孢囊線蟲生理小種的鑒定Tab.1　Identification of soybean cyst nematode races based on female index in greenhouse test

表2　根據(jù)卵指數(shù)溫室內(nèi)孢囊線蟲生理小種的鑒定Tab.2　Identification of soybean cyst nematode races based on egg index in greenhouse test

2.2溫室內(nèi)生理小種之間的差異比較

雖然通過雌蟲指數(shù)鑒定安達(dá)1號和安達(dá)2號均為4號生理小種，但是安達(dá)1號的樣品在鑒別寄主PI88788上雌蟲總數(shù)量顯著低于安達(dá)2號樣品和山東泰安4號生理小種在PI88788上的雌蟲數(shù)量 （p＜0.05)，安達(dá)1號的樣品在PI90763寄主上雌蟲數(shù)量顯著低于山東泰安的4號生理小種 （p＜0.05)，見圖1。

圖1　不同地塊土樣植鑒別寄主的雌蟲數(shù)量 （包括根表和土壤中的雌蟲)差異Fig.1　Comparison of the number of females（including on the root and in the soil)in the differential hosts

安達(dá)兩個樣品在鑒別寄主PI88788、PI90763、Pickett上的卵數(shù)量反應(yīng)顯著抗于山東泰安4號生理小種對鑒別寄主的反應(yīng) （p＜0.05)，說明卵數(shù)量和雌蟲數(shù)量是不成正比的，即線蟲的侵染力和線蟲的繁殖力在同一寄主上表現(xiàn)不同，見圖2。雖然安達(dá)1號的樣品在PI88788的卵指數(shù) （8％)低于10％，而安達(dá)2號的樣品在PI90763上的卵指數(shù)大于10％（19.6％)（表2)，但卵數(shù)量沒有顯著性差異 （圖2)，說明這兩個樣品有可能是同一生理小種。

3　結(jié)論與討論

本研究明確了安達(dá)地區(qū)的生理小種已發(fā)生變異，根據(jù)溫室盆載試驗表明田間存在4號小種，并且通過雌蟲指數(shù)和卵指數(shù)明確了安達(dá)地區(qū)4號小種線蟲的侵染力和卵的繁殖力在不同寄主上表現(xiàn)出顯著的差異，說明兩者在一些品種上可能由不同基因控制，利用線蟲的繁殖力來確定變異的程度可能會更進(jìn)一步加快抗病育種進(jìn)程，單孢囊的分離和鑒定為準(zhǔn)確鑒定抗性品種奠定基礎(chǔ)。

圖2　不同地塊土樣種植鑒別寄主的每株卵量差異Fig，2　Comparison of number of eggs in cysts collected from the root surface and the soil with different hosts

3.1田間試驗和溫室盆栽試驗鑒定比較

根據(jù)溫室盆栽實驗所得的雌蟲指數(shù)我們鑒定安達(dá)兩個土樣均為4號生理小種，和感病品種Lee對照，鑒別寄主在安達(dá)1號上的雌蟲指數(shù)范圍為44.1～111.8，在安達(dá)2號上的雌蟲指數(shù)范圍為77.4～95.1，而田間鑒定的雌蟲指數(shù)低于盆栽實驗 （數(shù)據(jù)未發(fā)表)，但PI88788、PI90763、Peking和Pickett各鑒別寄主在田間的反應(yīng)確定發(fā)生了感病程度的增加，并且在田間同一地塊的不同部分有差異。而安達(dá)地區(qū)的孢囊線蟲以前報道為3號優(yōu)勢生理小種和1號生理小種［10］，我們知道PI88788、PI90763、Peking和Pickett各鑒別寄主對3號生理小種的反應(yīng)表現(xiàn)是抗性的。所以，從這些數(shù)據(jù)可以確定安達(dá)地區(qū)大豆孢囊線蟲生理小種發(fā)生了變異。

大豆孢囊線蟲3號生理小種在田間長期種植單一抗性品種的情況下小種毒性發(fā)生轉(zhuǎn)變是非常普遍的現(xiàn)象［8－9］，而我們采集的地塊不是抗病品種連作地塊，而是抗性材料篩選的地塊，有感病品種也有抗病品種，而且種植兩年就輪作非豆科作物，但孢囊線蟲的生理小種也發(fā)生了很大的變異。而孢囊線蟲的繁殖屬于有性雜交，與主要以無性繁殖為主的根結(jié)線蟲相比，其遺傳變異性更加復(fù)雜。在田間線蟲一般是混合小種，所以收集土樣溫室單孢囊繁殖鑒定顯得尤其重要。我們對每一個土樣都分離了10～15個單孢囊分別進(jìn)行繁殖，但由于工作量較大，我們只隨機取了一個單孢囊繁殖的后代進(jìn)行鑒定，所以只能確定田間存在4號生理小種，而不僅僅是3號小種［9－10］，其它的單孢囊鑒定還在進(jìn)行中。同時田間試驗的線蟲分布可能不均勻也會導(dǎo)致鑒定偏差，所以配合溫室試驗采用同樣的卵量來接種是非常重要的。

分析溫室鑒定和田間鑒定結(jié)果存在差異的另一原因，田間試驗只檢測根上的白色雌蟲，不包括早成熟脫落到土壤中的雌蟲數(shù)量，而我們的溫室試驗為了更精確的鑒定雌蟲數(shù)量，采用接種后35d，雌蟲基本成熟，線蟲幾乎都已脫落到土中時調(diào)查的雌蟲數(shù)量，不僅包括土壤中的也包括根表雌蟲數(shù)，所以結(jié)果相對更精確。另外，白色的雌蟲不成熟，所以無法調(diào)查卵的數(shù)量，而成熟的雌蟲能夠包括成型的卵。所有這些均可導(dǎo)致田間和溫室鑒定結(jié)果之間的差異。

3.2雌蟲指數(shù)和卵指數(shù)鑒定的比較

雌蟲指數(shù)代表線蟲的侵染力或致病力，而卵量代表線蟲的繁殖力。由于線蟲生理小種的分化及其在不同品種上表現(xiàn)的抗性差異，目前，國內(nèi)外常用Riggs和Schmitt的雌蟲指數(shù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足分類的需要。我們的研究表明作為對照的山東4號生理小種根據(jù)雌蟲指數(shù)和卵量指數(shù)都表明線蟲是4號生理小種，4個鑒別寄主的卵量指數(shù)和感病品種Lee比較，范圍在82％～190％。雖然溫室鑒定根據(jù)雌蟲指數(shù)和卵量指數(shù)結(jié)果表明安達(dá)2號都是4號小種，但PI88788、PI90763、Peking和Pickett的卵量指數(shù)只有18.4％、15.5％、22.4％和71.5％，說明兩者線蟲的繁殖能力具有顯著性差異。而安達(dá)1號雌蟲指數(shù)鑒定為4號生理小種，但卵量鑒定為14號生理小種，其PI88788、PI90763、Peking和Pickett的卵量指數(shù)分別是8.0％、19.6％、18.7％和109.5％，和安達(dá)2號沒有顯著性差異，但根據(jù)此鑒定標(biāo)準(zhǔn)低于10％為抗病，其分類的局限性顯現(xiàn)出來。

由于繁重的工作量，目前關(guān)于大豆孢囊線蟲生理小種鑒定方法還沒有采用卵指數(shù)來鑒定的，然而我們的結(jié)果清楚的表明線蟲的侵染力和卵的繁殖力是不一致的，也就是說兩者極有可能是由不同基因控制的。這種現(xiàn)象在根結(jié)線蟲中尤為普遍，例如棉花根結(jié)線蟲控制蟲癭指數(shù)和線蟲的繁殖在一些品種中是由不同基因來控制的［13－14］，此外豆科的菜豆 （Lima bean)被根結(jié)線蟲侵染所導(dǎo)致的蟲癭指數(shù)和線蟲的繁殖力也是由不同的基因控制［15］，因此通過鑒定卵量更能確定生理小種發(fā)生變異，但是還需要我們今后進(jìn)一步對其他生理小種的卵量鑒定加以證實。

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Genetic Variation of Soybean Cyst Nematode Races in Anda Area of Heilongjiang Province

CHEN Shuang1，4，PAN Feng-juan2，ZHOU Chang-jun3，LI Chun-jie2，HUA Cui2，MAO Yan-zhi2，HU Yan-feng2，
TIAN Zhong-yan3，JIAO Xiao-guang1，WANG Cong-li2
（1.College of Agriculture Resources and Environment，Heilongjiang University，Harbin 150080，China；
2.Key Laboratory of Mollisols Agroecology，Northeast Institute of Geography and Agroecology，CAS，Harbin 150081，China；
3.Daqing Branch，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Daqing 163000，China； 4.HeilongjiangFenghe Seed Company，Shuangcheng 150100，China)

Soybean cyst nematodes（SCN)is one of most important diseases to cause severe yield loss on soybean each year in the world.Heilongjiang Province is one of the major production areas of soybean in China.Reduced or lost resistance to major SCN race 3for some resistant variety was observed in the field.Yet it was not clear how SCN races changed in the field.Currently，the identification method of SCN races by Riggs and Schmitt has its limitation.The comparison of resistance by using egg production from cysts might be another important indicator.In this study，two soil samples were collected from the field where the SCN races were changed with initial identification in the field.SCN race 4collected from Shandong was as control.Single cyst from each soil samples was cultured and reproduced in susceptible soybean.Then differential hosts were inoculated and numbers of cysts in the soil and on the root were investigated 35－40days after inoculation.Eggs were collected from these cysts.Two samples from Anda District were identified as SCN race 4based on the female index，which was same as SCN race 4from Shandong.However，dramatic variation in the number of eggs per plant was identified between SCN race 4from Shandong and the two samples from Anda.Yet both the field test and greenhouse test consistently showed variation of SCN races from race 3.The greenhouse test suggested the two samples might be race 4，but with virulence difference compared with race 4from Shandong based on the number of eggs per plant.

soybean cyst nematode；races；virulence variation；egg production

S 565.1

A

10.11689/j.issn.2095－2961.2015.01.006

2095－2961（2015)01－0042－06

2014－12－25；

2015－01－05.

國家自然科學(xué)基金項目“大豆孢囊線蟲對預(yù)寄生階段寄主的信號識別機制”（31471749)，中國科學(xué)院百人計劃項目“大豆孢囊線蟲與植物互作的分子基礎(chǔ)”.

陳雙 （1979－)，女，黑龍江海倫人，碩士研究生，主要研究方向為植物病理.

王從麗 （1973－)，女，河南唐河人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向為植物寄生線蟲病害發(fā)生機理和防治研究.