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        基于聚乙烯袋水培法9個(gè)甜瓜品種對埃及列當(dāng)?shù)目剐澡b定

        2019-11-07 02:07:56王豪杰毛建才李俊華翟文強(qiáng)伊鴻平HananEizenbergYaakovTadmor
        新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年9期

        張 紅,王豪杰,毛建才,李俊華,翟文強(qiáng),伊鴻平,Hanan Eizenberg,Yaakov Tadmor

        (1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心,烏魯木齊 830091;2.以色列農(nóng)業(yè)研究組織Newe Yaar研究中心,以色列 )

        0 引 言

        【研究意義】 埃及列當(dāng)(OrobancheaegyptiacaPers)是一類高度危險(xiǎn)的全寄生性雜草,在新疆南疆和吐-哈產(chǎn)區(qū)發(fā)生普遍且嚴(yán)重[1]。由于列當(dāng)危害主要在地下,等發(fā)現(xiàn)時(shí)已造成較大損失[2、3]。研究甜瓜列當(dāng)抗性室內(nèi)鑒定方法,加速培育抗列當(dāng)品種進(jìn)程,埃及列當(dāng)種子只有在寄主根系分泌物刺激下才會萌發(fā),因其自身沒有葉綠素,生長完全依賴于吸盤在寄主根部截留寄主的水分和營養(yǎng)物質(zhì),這使得對埃及列當(dāng)發(fā)生區(qū)的控制極為困難[4]。培育抗列當(dāng)品種是應(yīng)對列當(dāng)危害最經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的防治方法[5]?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前,對列當(dāng)?shù)目剐澡b定主要采用田間試驗(yàn)[6]及室內(nèi)試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)[7-9]。其中,根室法對寄生性雜草抗性實(shí)驗(yàn)室鑒定中應(yīng)用廣泛[10]。彭金鳳等[11]利用根室法對31個(gè)新疆甜瓜品種列當(dāng)抗性進(jìn)行評價(jià),不同甜瓜品種根系分泌物對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性不同,誘導(dǎo)活性較低的,能夠明顯抑制已經(jīng)建立寄生關(guān)系的列當(dāng)?shù)纳L。【本研究切入點(diǎn)】聚乙烯袋水培法是一種研究根寄生性雜草的萌發(fā)、附著以及寄主潛在抗性的技術(shù)[12、13]。Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對向日葵抗感列當(dāng)品種進(jìn)行研究。基于聚乙烯袋水培法研究甜瓜不同品種對列當(dāng)?shù)目剐澡b定方法?!緮M解決的關(guān)鍵問題】利用聚乙烯袋水培法對9個(gè)甜瓜品種對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性及列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及瘤狀莖數(shù)量的差異,評價(jià)抗性程度和水平,為甜瓜抗列當(dāng)育種的室內(nèi)篩選方法提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        甜瓜品種(系)K2-1、K2-2、K2-4、K2-5、K2-7、K2-8,由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜中心提供;Ay、 CEZ、Ny由以色列農(nóng)業(yè)研究組織尼維亞研究中心提供。

        列當(dāng)種子采自新疆伽師縣臥里托格拉克鎮(zhèn)甜瓜地,經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子輔助鑒定為埃及列當(dāng)。

        1.2 方 法

        1.2.1 甜瓜種子表面消毒及催芽

        每個(gè)甜瓜品種10粒種子,1.5%鹽酸表面消毒14 min,無菌水沖洗后,置于無菌發(fā)芽紙上,25℃培養(yǎng)箱催芽。

        1.2.2 列當(dāng)種子表面消毒

        將過篩的純凈列當(dāng)種子裝入茶葉袋中(約占袋1/5),70%酒精表面消毒2.5 min,1%次氯酸鈉溶液表面消毒10 min,無菌水沖洗4次,超凈工作臺吹干約2 h,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.3 聚乙烯袋水培法

        聚乙烯袋水培法參照Parker and Dixon[12]方法,略有改動(dòng)。

        將甜瓜幼苗單株垂直放入預(yù)先放入玻璃纖維濾紙的聚乙烯袋中間,露出部分胚軸及全部子葉,每袋均勻撒入200粒埃及列當(dāng)種子之后,將聚乙烯袋置于四面圍繞黑色薄膜的培養(yǎng)架上(使根部保持在黑暗中)。加入20 mL Hoagland營養(yǎng)液[13],25℃/20℃(日/夜),14 h光照培養(yǎng)室培養(yǎng)。每個(gè)品種10次重復(fù)。

        1.2.4 對照獨(dú)腳金內(nèi)脂處理

        另設(shè)對照,瓜苗移入聚乙烯袋1周后,每袋注入5mL 10-5M獨(dú)腳金內(nèi)脂。每個(gè)品種10次重復(fù)。

        1.2.5 照相顯微鏡觀測列當(dāng)種子萌發(fā)和寄生

        聚乙烯袋水培30 d后,鏡檢并統(tǒng)計(jì)瓜列當(dāng)種子發(fā)芽、侵染寄生數(shù)及瘤狀莖數(shù)量。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        用 SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 埃及列當(dāng)種子在甜瓜根系上的發(fā)芽、寄生及生長

        聚乙烯袋水培法可直觀的觀測埃及列當(dāng)種子在甜瓜根系分泌物刺激下萌發(fā)并與寄主根系接觸,形成吸器侵入寄主根內(nèi),通過與寄主根的維管束聯(lián)吸取水分和養(yǎng)料,逐漸發(fā)育長大成瘤狀植株。圖1

        表 1 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種上的寄生

        Table 1 The parasitism of Orobanche aegyptiaca Pers in 9 melon varieties

        甜瓜品種Melonvatieties埃及列當(dāng)種子發(fā)芽未寄生GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當(dāng)寄生Parasitism埃及列當(dāng)寄生長出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-116a5a8ak2-213a1a0.5bk2-411a4a3abk2-511a5a4abk2-710a3a0.5bk2-815a6a4abAy13a5a3abNy7a3a3abCEZ6a1a0b

        注: 不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

        The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0.05 level

        2.2 聚乙烯袋水培法抗性評價(jià)

        研究表明,9個(gè)甜瓜品種對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性不同,所接種的列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及生長至瘤狀莖數(shù)量也不同。埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種根系上的萌發(fā)及寄生數(shù)量不存在顯著差異,而k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種在瘤狀莖數(shù)量存在顯著差異。用瘤狀莖數(shù)量評價(jià)9個(gè)甜瓜品種抗性,k2-1對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性最高,瘤狀莖數(shù)量也最多,即k2-1在9個(gè)品種中對埃及列當(dāng)最敏感,其余依次為k2-8、Ay、k2-、k2-4、Ny。K2-2、K2-7和CEZ瘤狀莖數(shù)低至不足1個(gè),即k2-2、k2-7及CEZ抗埃及列當(dāng)。9個(gè)甜瓜品種對列當(dāng)寄生的抗感性存在差異,k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種抗性優(yōu)于其他品種。表1、圖2

        對照獨(dú)腳金內(nèi)脂處理的埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種根系上的萌發(fā)、寄生及瘤狀植株均存在顯著差異。其中,在甜瓜品種k2-7上的萌發(fā)存在顯著差異,而Ny、CEZ則存在極顯著差異;埃及列當(dāng)在甜瓜品種k2-1根系上的發(fā)芽數(shù)最高,即k2-1對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性最高,與上述自然誘導(dǎo)有相似規(guī)律,但數(shù)量遠(yuǎn)高于自然誘導(dǎo)(196>16),而Ay、Ny及CEZ上的瘤狀植株生長數(shù)最低。表2,圖2

        圖1 埃及列當(dāng)侵染甜瓜

        Fig.1 TheOrobancheaegyptiacainvaded melon

        圖2 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種的發(fā)芽、寄生及瘤狀莖數(shù)量

        Fig.2 The number of germination, parasitism and formation shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties

        表2 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種上的寄生(獨(dú)腳金內(nèi)脂處理)

        Table 2 The parasitism ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

        甜瓜品種Melonvarietes埃及列當(dāng)種子萌發(fā)GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當(dāng)寄生并長出吸器Parasitismwithhaustorium埃及列當(dāng)寄生長出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-1196a25ab18abk2-2161abc55ab25abk2-4189ab42ab27abk2-5180ab52ab18abk2-7149bc58a30ak2-8159abc41ab14abAy157abc25ab0abNy127c53ab6bCEZ133c22b5ab

        注:不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

        Note: The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0.05 level

        圖3 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種的發(fā)芽、寄生及瘤狀莖數(shù)量(獨(dú)腳金內(nèi)脂處理)

        Fig.3 The number of germination, parasitism and shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

        3 討 論

        Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對向日葵的研究表明,無論感性品種還是抗性品種都刺激列當(dāng)種子發(fā)芽,但是抗性品種列當(dāng)?shù)陌l(fā)芽管滲入寄主根部時(shí)不能在抗性品種根內(nèi)生長,即抗列當(dāng)?shù)南蛉湛贩N的瘤狀莖顯著低于感性品種。研究對利用聚乙烯袋水培法的9個(gè)甜瓜品種的列當(dāng)抗性鑒定也獲得了相似的結(jié)果,證明聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜抗感列當(dāng)品種室內(nèi)篩選方法。

        聚乙烯袋水培法與根室法[11],都可以觀測到不同甜瓜品種根系分泌物對埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性及列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及瘤狀莖數(shù)量的差異,從而對甜瓜列當(dāng)抗性進(jìn)行評價(jià)。相比于根室法,聚乙烯袋水培法使寄主根系和列當(dāng)寄生生長保持在黑暗中,可更好的模擬寄主和列當(dāng)?shù)纳L環(huán)境,從而結(jié)果更可靠準(zhǔn)確。

        獨(dú)腳金內(nèi)酯可顯著提高列當(dāng)種子的發(fā)芽、寄生和瘤狀莖數(shù)量,對照實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了聚乙烯袋水培甜瓜根系分泌物對列當(dāng)誘導(dǎo)活性的真實(shí)狀態(tài)和真實(shí)性。

        研究利用聚乙烯袋水培法開展的9個(gè)甜瓜品種對埃及列當(dāng)抗性鑒定是對2018年在以色列農(nóng)業(yè)研究組織尼維亞研究中心甜瓜品種鑒定實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證,兩地試驗(yàn)結(jié)果完全一致。

        4 結(jié) 論

        聚乙烯袋水培9個(gè)甜瓜品種,其根系分泌物都可刺激列當(dāng)種子發(fā)芽,但瘤狀莖數(shù)量差異顯著。用瘤狀莖數(shù)量評價(jià)9個(gè)甜瓜品種對埃及列當(dāng)抗性。k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種抗性優(yōu)于其他品種。聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜品種列當(dāng)抗性室內(nèi)鑒定方法。

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