王 爽, 劉順通, 韓瑞華, 張自啟, 張振臣*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點實驗室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物 綜合治理重點實驗室, 鄭州 450002; 2. 河南省洛陽市農(nóng)林科學院, 洛陽 471022)

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不同時期嫁接感染甘薯病毒病(SPVD)對甘薯產(chǎn)量的影響

王 爽1, 劉順通2, 韓瑞華2, 張自啟2, 張振臣1*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點實驗室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物 綜合治理重點實驗室, 鄭州 450002; 2. 河南省洛陽市農(nóng)林科學院, 洛陽 471022)

為了研究甘薯不同生育時期感染甘薯病毒病(SPVD)對甘薯產(chǎn)量的影響,并建立產(chǎn)量損失估計模型,以‘鄭薯20’和‘徐薯25’兩個甘薯品種為試驗材料,分4個時間嫁接感染SPVD。試驗結果表明,感染SPVD的甘薯病情指數(shù)隨著嫁接時間推遲而降低,葉綠素含量隨嫁接時間推遲而逐漸提高,單株鮮重和干重隨著嫁接時間的推遲逐漸增加。根據(jù)2012年試驗結果,建立了病情指數(shù)(X)與產(chǎn)量損失率(Y)之間的關系模型:Y=0.727 6X+23.279,R2=0.8845,并利用2013年試驗數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。

甘薯病毒病(SPVD); 嫁接時期; 產(chǎn)量損失

甘薯是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料和新型能源作物。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國。病毒病是危害甘薯的一類重要病害,可造成嚴重的產(chǎn)量損失[1]。目前已報道侵染甘薯的病毒有30 余種[2],其中由甘薯褪綠矮化病毒(Sweetpotatochloroticstuntvirus,SPCSV)和甘薯羽狀斑駁病毒(Sweetpotatofeatherymottlevirus,SPFMV) 協(xié)生共侵染引起的甘薯病毒病(Sweet potato virus disease,SPVD) 是甘薯上最嚴重的病毒病之一。感染SPVD后,甘薯表現(xiàn)葉片扭曲、畸形、褪綠、明脈以及植株矮化等癥狀[4],產(chǎn)量損失可達90%以上,甚至絕收[3]。Njeru[5]的研究表明,單獨感染SPFMV或SPCSV后,甘薯僅表現(xiàn)輕微的癥狀,其葉片葉綠素含量變化不大,而感染SPVD后,其葉片葉綠素含量大幅度降低,產(chǎn)量損失嚴重[6]。2012年,張振臣等首先報道了我國廣東、江蘇、四川、安徽和福建等地的多個甘薯產(chǎn)區(qū)發(fā)生SPVD[7]。為了研究甘薯不同生育時期感染甘薯病毒病(SPVD)對甘薯產(chǎn)量的影響,本試驗以感病甘薯植株的莖蔓為接穗,在田間利用側(cè)接的方法進行嫁接接種,對不同時期感染SPVD的甘薯產(chǎn)量損失進行了研究,并建立了甘薯病情指數(shù)與產(chǎn)量損失之間的關系模型,以期為該病害的產(chǎn)量損失估計提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甘薯品種為‘徐薯25’和‘鄭薯20’,均由本實驗室保存。病毒接穗為田間采集的感染SPVD的甘薯植株,經(jīng)血清學和分子生物學鑒定后繁殖薯塊保存,每年3月份,將保存的感染SPVD薯塊在防蟲網(wǎng)室內(nèi)進行育苗、快繁,取其莖蔓頂端部分作為接穗進行嫁接接種。

1.2 方法

1.2.1 病毒接種

以感染SPVD的甘薯植株莖蔓的頂端部分作為接穗,所有接穗大小盡量保持一致,以健康甘薯植株為砧木進行嫁接。2012年于移栽前首次稼接；2013年于移栽后首次嫁接。2012年和2013年所有小區(qū)甘薯移栽大田時間分別為6月8日和6月1日。采用側(cè)接的方式于2012年和2013年分別選擇4個時間進行嫁接。2012年的嫁接時間為:6月3日、6月27日、7月12日和7月30日;2013年的嫁接時間為:6月13日、6月24日、7月5日、7月16日。同時以健康的甘薯植株為對照。每處理小區(qū)種植45株,3次重復,全部嫁接,另設小區(qū)種植45株健康甘薯作為非嫁接對照小區(qū)。采用隨機區(qū)組排列。試驗在洛陽市農(nóng)林科學院試驗田進行。

1.2.2 發(fā)病情況調(diào)查

分別于2012年8月15日和2013年7月31日進行病情調(diào)查。以株為單位,調(diào)查每小區(qū)全部植株,記載發(fā)病株率和嚴重度。病情指數(shù)=∑(各級病株數(shù)×相對級值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級值)×100。SPVD病情分級標準[8]:0級,無癥狀;1級,有輕微的癥狀,包括輕微的褪綠或紫斑;3級,有中度癥狀,包括褪綠斑、脈明、中脈褪綠、斑駁和花葉;5級,植株沒有矮化,但表現(xiàn)嚴重的脈明、斑駁、褪綠斑和花葉等癥狀;7級:嚴重植株矮化、出現(xiàn)葉片變小畸形、嚴重褪綠等癥狀。

1.2.3 葉綠素含量和生物產(chǎn)量測定

利用葉綠素測定儀測定相對葉綠素含量(SPAD)。具體方法為,每小區(qū)取30片葉測定SPAD,取其平均值作為該小區(qū)的SPAD值。2012年和2013年測定時間分別為8月15日和7月31日。甘薯收獲時調(diào)查各小區(qū)的地上部鮮重,薯塊產(chǎn)量以及單株鮮重,同時抽取部分單株地上部和薯塊切成小塊在105 ℃下殺青并在80 ℃下烘干至恒重,稱其重量并折算單株地上部干重和薯塊干重。產(chǎn)量損失率(%)=(對照小區(qū)產(chǎn)量-處理小區(qū)產(chǎn)量)/對照小區(qū)產(chǎn)量×100。2012年和2013年收獲時間分別為10月19日和10月22日。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel 2003和SAS 8.2軟件的方差分析ANOVA中的最小顯著差數(shù)法測驗(LSD)進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同時間感染SPVD后甘薯病情指數(shù)和葉綠素含量

結果表明(表1),隨著嫁接接種時間的推遲,甘薯病情指數(shù)降低,2012年‘鄭薯20’和‘徐薯25’病情指數(shù)分別由6月3日嫁接的78.3和94.5逐漸降低到7月13日嫁接的0;2013年‘鄭薯20’和‘徐薯25’病情指數(shù)分別由6月13日嫁接的94.6和93.4降低到7月16日的0。2012年2個品種4個嫁接時間處理的病情指數(shù)呈顯著差異;2013年第一、第二批嫁接的甘薯的病情指數(shù)與第三、第四批嫁接的甘薯呈極顯著差異,說明接種時間越早,病情越嚴重。

表1 不同時間感染SPVD后甘薯病情指數(shù)1)

1)表中數(shù)據(jù)為平均值。同列數(shù)據(jù)后不同的小寫和大寫字母分別表示經(jīng)LSD方法檢驗在0.05和0.01水平差異顯著。下同。

The data in the table are mean. Different lowercase and capital letters in the same column indicate significant or highly significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively, by LSD. The same below.

兩年的結果(表2)均表明,2個品種嫁接接種的時間越早,其葉綠素含量越低,第一批嫁接的甘薯葉綠素含量最低。隨著嫁接時間的推遲葉綠素含量增加,但都低于對照。多重比較結果表明,2012年和2013年,2個品種在第一批和第二批嫁接接種的,其葉綠素含量都與第四批嫁接的甘薯和對照呈極顯著差異,說明感染SPVD后甘薯葉綠素含量降低,感染SPVD越早,葉綠素含量下降越嚴重。

表2 不同時間感染SPVD后甘薯葉綠素含量

Table 2 Chlorophyll contents of sweet potato after inoculation of SPVD at different time %

接種日期/月-日Inoculationdate06-0306-2707-1207-30CK2012年鄭薯20 Zhengshu20徐薯25 Xushu2543.9cC35.2dC44.2cBC36.6cC45.1bcBC38.7bB46.2abAB40.5aA47.6aA41.3aA接種日期/月-日Inoculationdate06-1306-2407-0507-16CK2013年鄭薯20 Zhengshu20徐薯25 Xushu2536.4cC33.9dD42.4bB40.8cC46.6aA41.3cC46.7aA43.3bB47.3aA45.7aA

2.2 不同時間感染SPVD后甘薯產(chǎn)量

由表3和表4可以看出,隨著嫁接接種時間的推遲,產(chǎn)量損失逐漸減低,2012年和2013年地上部鮮重和薯塊產(chǎn)量損失均以第一批嫁接的甘薯最高,分別達92.2%和94.5%。兩年2個品種前三批嫁接的地上部鮮重和薯塊產(chǎn)量都與對照呈極顯著差異,表明感染SPVD后都會導致不同程度的產(chǎn)量損失。

表3 不同時間感染SPVD后甘薯產(chǎn)量(2012年)

表4 不同時間感染SPVD后甘薯產(chǎn)量(2013年)

2.3 甘薯病情指數(shù)與單株鮮重和干重的關系

甘薯單株鮮重和干重試驗結果表明(表5～6),2個品種感染SPVD后,單株鮮重與單株干重明顯低于對照,隨著嫁接接種時期的推遲單株鮮重和干重也逐漸增加。將病情指數(shù)與單株地上部鮮重和干重以及單株薯塊鮮重和干重進行相關性分析,結果表明(表7),單株地上部鮮重、薯塊鮮重以及干重與病情指數(shù)均呈負相關關系。

表5 不同時間感染SPVD后甘薯單株鮮重和干重(2012年)

表6 不同時間感染SPVD后甘薯單株鮮重和干重(2013年)

表7 甘薯病情指數(shù)與單株鮮重和干重的相關系數(shù)1)

1)*和**分別表示在5%和1%水平上相關顯著。

* and**indicate significant or highly significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

圖1 理論產(chǎn)量損失率和實際產(chǎn)量損失率比較Fig.1 Comparison between measured yield loss and simulated yield loss

2.4 甘薯病情指數(shù)與產(chǎn)量損失率之間關系模型的建立

根據(jù)2012年2個品種的病情指數(shù)和相應產(chǎn)量損失數(shù)據(jù),建立了病情指數(shù)(X)與產(chǎn)量損失率(Y)之間的回歸方程:Y=0.727 6X+23.279,R2=0.884 5。利用2013年2個品種病情指數(shù)和相應產(chǎn)量損失率數(shù)據(jù)進行了驗證,計算出理論產(chǎn)量損失率與實際產(chǎn)量損失率之間的模擬方程為:y=0.748 2x+10.788,R2=0.849 5,兩者擬合度較高(圖1),說明可以利用病情指數(shù)進行產(chǎn)量損失估計。

3 討論與結論

本試驗結果表明,感染SPVD的甘薯病情指數(shù)隨著嫁接接種時間的推遲而降低,葉綠素含量隨著嫁接接種時間的推遲而逐漸升高,說明病情指數(shù)越高葉綠素含量越低;甘薯感染SPVD后2個品種單株鮮重和干重明顯低于對照,隨著嫁接接種時間推遲,單株鮮重和干重也逐漸增加。Njeru[5]的研究表明,甘薯感染SPVD后可導致葉綠素含量大幅度降低,同時造成嚴重的產(chǎn)量損失。本文研究了不同發(fā)病程度對葉綠素含量的影響,明確了病情指數(shù)越高葉綠素含量越低。Mukasa[9]、Hahn[10]、Ngeve[11]、Karyeija[12]的研究表明,感染SPVD的甘薯植株產(chǎn)量損失可達56%～100%,本文研究了不同時期感染SPVD對甘薯產(chǎn)量的影響,并建立了病情指數(shù)與產(chǎn)量損失率之間的模擬方程,可為該病的產(chǎn)量損失估計提供依據(jù)。本試驗結果表明,甘薯前期感染SPVD對產(chǎn)量影響較大,因此,在SPVD的防治中要加強育苗期病害的監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)病株及時拔除,防止SPVD病苗進入大田。同時加強對苗床上介體昆蟲煙粉虱的防治,防止SPVD的早期傳播,以減少大田甘薯的發(fā)病率和產(chǎn)量損失。

[1] 劉慶昌. 甘薯在我國糧食和能源安全中的重要作用[J]. 科技導報, 2004(9): 21-22.

[2] Clark C A, Davis J A, Abad J A, et al., Sweetpotato viruses: 15 years of progress on understanding and managing complex diseases [J]. Plant Disease, 2012, 96(2): 168-185.

[3] Gutiérrez D L, Fuentes S, Salazar L F.Sweetpotato virus disease (SPVD): distribution, incidence, and effect on sweetpotato yield in Peru [J].Plant Disease, 2003, 87: 297-302.

[4] Gibson R W, Mpembe I, Alicai T, et al. Symptoms, aetiology and serological analysis of sweet potato virus disease in Uganda[J]. Plant Pathology, 1998, 47(1):95-102.

[5] Njeru R W, Mburu M W K, Cheramgoi E, et al. Studies on the physiological effects of viruses on sweet potato yield in Kenya [J]. Annals of Applied Biology, 2004, 145(1):71-76.

[6] Milgram M, Cohen J, Loebenstein G. Effects ofSweetpotatofeatherymottlevirusandSweetpotatosunkenveinviruson sweet potato yields and rates of reinfection of virus-free planting material in Israel [J].Phytoparasitica,1996,24:189-193.

[7] 張振臣, 喬奇, 秦艷紅, 等. 我國發(fā)現(xiàn)由甘薯褪綠矮化病毒和甘薯羽狀斑駁病毒協(xié)生共侵染引起的甘薯病毒病害[J].植物病理學報, 2012, 42(3):328-333.

[8] 王爽, 劉順通, 喬奇, 等. 甘薯病毒病害SPVD抗性鑒定方法及產(chǎn)量損失估計[J]. 植物保護學報, 2014, 41(2):176-181.

[9] Mukasa S B, Rubaihayo P R, Valkonen J P T. Interactions between a crinivirus, an ipomovirus and a potyvirus in coinfected sweet potato plants [J].Plant Pathology,2006,55(3):458-467.

[10]Hahn S K. Effect of virus (SPVD) on growth and yield of sweet potato [J].Experimental Agriculture,1979,15:253-256.

[11]Ngeve J M, Bouwkamp J C.Effect of sweet potato virus disease (SPVD) on yield of sweet potato genotypes in Cameroon [J]. Experimental Agriculture, 1991, 27: 221-225.

[12]Karyeija R F, Gibson R W, Valkonen J P T. The significance ofSweetpotatofeatherymottlevirusin subsistence sweet potato production in Africa [J].Plant Disease,1998,82(1):4-15.

(責任編輯：楊明麗)

Effects of sweet potato virus disease infected by grafting at different growth stage on sweet potato yields

Wang Shuang1, Liu Shuntong2, Han Ruihua2, Zhang Ziqi2, Zhang Zhenchen1

(1. Institute of Plant Protection, Henan Academy of Agricultural Sciences, Henan Key Laboratory of Crop Pest Control, IPM Key Laboratory in Southern Part of North China for Ministry of Agriculture, Zhengzhou 450002, China; 2. Luoyang Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Luoyang 471022, China)

In order to investigate the effects of sweet potato virus disease (SPVD) at different inoculation date on the yield and establish yield loss evaluation model, two cultivars (‘Zhengshu 20’ and ‘Xushu 25’) were grafted with diseased scion at four growth stages. The results showed that the decline in disease index of sweet potato and the increase in chlorophyll content were correlated with the delay of grafting periods. Fresh weight and dry weight per plant were also increasing with the delay of plant grafting periods. According to the experimental results of 2012, the yield loss rate equation was constructed:Y=0.727 6X+23.279,R2=0.8845, and the yield loss model was validated with the experimental data of 2013.

sweet potato virus disease (SPVD); grafting date; yield loss

2014-05-30

2014-08-04

國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術體系建設項目(CARS-11-B-07);河南省農(nóng)業(yè)科學院自主創(chuàng)新專項基金

S 435.311

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.04.021

* 通信作者 E-mail:zhangzhenchen@126.com