鄒 雪，丁 凡*，李洪浩，劉麗芳，余韓開(kāi)宗，陳年偉

（1.綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川綿陽(yáng) 621023；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，成都 610066）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是世界第四大糧食作物，具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量穩(wěn)定，既可菜用又能加工成薯?xiàng)l、薯片等產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，在世界160個(gè)國(guó)家和地區(qū)均有種植，2018年在我國(guó)的收獲面積481.09萬(wàn) hm2，總產(chǎn)9 025.91萬(wàn) t，均列世界第一（FAO，2018）。彩色馬鈴薯除具備普通馬鈴薯的所有營(yíng)養(yǎng)成分外，還富含類黃酮化合物花青素，具有抗氧化、抗衰老、防癌、降脂和增強(qiáng)人體免疫等生理功能，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景廣闊[1]。

隨著馬鈴薯在我國(guó)種植區(qū)域的穩(wěn)定，地塊重茬問(wèn)題導(dǎo)致的馬鈴薯土傳病害愈發(fā)嚴(yán)重，其中瘡痂病影響最廣，特別是在網(wǎng)棚溫室中生產(chǎn)脫毒微型薯，瘡痂病發(fā)生率可達(dá)60%以上[2-3]。研究表明瘡痂病病原菌多屬于病原鏈霉菌，已報(bào)道20多種致病種，常見(jiàn)的包括 Streptomyces scabies、S.acidiscabies、S.turgidiscabies，病菌主要侵染塊莖，在表面形成粗糙平狀型、凹陷型或突起型的瘡痂狀病斑，在減產(chǎn)的同時(shí)降低馬鈴薯的外觀品質(zhì)和商品價(jià)值，導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失[4]。四川馬鈴薯面積和產(chǎn)量居全國(guó)首位，彩薯種植面積約有1.17萬(wàn)km2，引進(jìn)帶瘡痂病菌種薯以及連作等因素使得這一病害有逐年加重趨勢(shì)，將會(huì)對(duì)彩色薯的商品價(jià)值造成不利影響[5]。

不同馬鈴薯品種間瘡痂病抗性存在明顯差異，選育抗病品種是解決瘡痂病的有效途徑，鑒定馬鈴薯品種資源的瘡痂病抗性是選育高抗品種的基礎(chǔ)。S.Jansky等[6-7]鑒定出馬鈴薯二倍體野生種Solanum chacoense具有瘡痂病抗性，通過(guò)Unilateral Sexual Polyploidization（單側(cè)性多倍化）技術(shù)將抗性片段導(dǎo)入四倍體馬鈴薯中，70%的后代材料都對(duì)瘡痂病具有穩(wěn)定的抗性，并篩選出3個(gè)高抗材料作為培育抗病品種的種質(zhì)資源。K.Mishra等[8]通過(guò)連續(xù)兩年種植27個(gè)品種篩選抗病品種，發(fā)現(xiàn)有8個(gè)品種的發(fā)病較低，但沒(méi)有高抗品種。何虎翼等[9]通過(guò)在含瘡痂病地塊種植和人工接種兩種途徑鑒定36份馬鈴薯材料的瘡痂病抗性，找到2份高抗瘡痂病的品種（系）和1份高感材料。在選育抗病品種的同時(shí)，生產(chǎn)上需要對(duì)受市場(chǎng)歡迎大面積種植但感病的品種進(jìn)行防治。除選擇無(wú)病薯塊，實(shí)行輪作外，通過(guò)調(diào)節(jié)土壤pH值使土壤呈微酸性可以防治瘡痂病[10]。用代森錳鋅、五氯硝基苯粉劑進(jìn)行土壤消毒，可減少病原菌數(shù)量[5，11]。不同殺菌劑、誘抗劑、拮抗菌、微生物生防劑以及施用微生物有機(jī)肥均對(duì)馬鈴薯瘡痂病有不同程度的防治效果，但由于瘡痂病病菌種類的多樣性和品種差異，防治效果差異大[12-15]。張建平等[12]試驗(yàn)表明“瘡痂治”對(duì)馬鈴薯瘡痂病的防效高達(dá)86.8%，而代森錳鋅可濕性粉劑的防效只有41.2%。利用鏈霉菌A1R1產(chǎn)生的酮類物質(zhì)Isatropolone C處理分別受3種瘡痂病菌感染的馬鈴薯，可將病情嚴(yán)重度降低82.38%、95.71%和89.23%[14]。

本試驗(yàn)以感染瘡痂病的原原種為材料，通過(guò)田間種植，采用隸屬函數(shù)法將后代抗病性狀與產(chǎn)量結(jié)合分析，為抗性優(yōu)良彩薯品種選育奠定基礎(chǔ)；同時(shí)比較8種藥劑處理對(duì)瘡痂病菌的防治效果，為生產(chǎn)上防治馬鈴薯瘡痂病提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

29份馬鈴薯資源材料的名稱如表1所示，除費(fèi)烏瑞它和底西瑞為常規(guī)品種外，其余材料均為不同組合的雜交后代材料，由綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。以2018年7月在含有瘡痂病菌的基質(zhì)中收獲的原原種為試驗(yàn)材料，該批薯塊不同程度地感染瘡痂病菌，以突起型病斑為主并伴有凹陷型（圖1），以不帶瘡痂病菌的費(fèi)烏瑞它原原種為陽(yáng)性對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 薯塊處理與種植

為防影響出苗，篩選去除頂端芽眼部位被病斑感染的薯塊，在播種前45 d，將各材料原原種集中用20 mg/L GA3+0.24 mg/L 24-eBL統(tǒng)一浸泡60 min[16]，在催芽的同時(shí)，使病菌能與各薯塊充分接觸。將薯塊放于室內(nèi)散射光下貯藏，以解除塊莖休眠。試驗(yàn)于2018年秋季在綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)田進(jìn)行，前茬為水稻，之前未種過(guò)馬鈴薯。采用1 m開(kāi)廂起壟，雙行播種，行距35 cm，株距25 cm，種植密度80 040株/hm2，每個(gè)材料種植60株。

1.2.2 病害統(tǒng)計(jì)

收獲時(shí)按瘡痂病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)選擇30株材料的薯塊進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算材料的發(fā)病率、病情指數(shù)。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):0級(jí)，薯皮健康，無(wú)病斑；1級(jí)，薯皮基本健康，有1～2個(gè)零星病斑，所占面積未超薯皮表面積的 1/4；2級(jí)，薯皮表面有3～5個(gè)病斑，所占面積為薯皮表面積的 1/4～1/3；3級(jí)，薯皮有5～10個(gè)病斑，所占面積占薯皮面積的1/3～1/2；4級(jí)，嚴(yán)重感病，病斑在10個(gè)以上，或病斑面積超過(guò)薯皮表面積的1/2。發(fā)病率/%=（發(fā)病塊莖薯/總塊莖數(shù)）×100，病情指數(shù)=∑（各級(jí)病薯數(shù)×該級(jí)數(shù)代表值）×100/（調(diào)查總薯數(shù)×最高病級(jí)數(shù)）。

表1 29份馬鈴薯材料的薯塊性狀Table 1 The characteristics of 29 potato lines

圖1 試驗(yàn)所用感染瘡痂病害的原原種Figure 1 The pre-basic seed tubers infected with common scab as materials in this experiment

1.2.3 瘡痂病抗性綜合分析

參照何虎翼等[9]使用的瘡痂病抗性綜合分析法，以發(fā)病率、病情指數(shù)，病薯重量占比和產(chǎn)量指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)各材料的瘡痂病抗性。采用反隸屬函數(shù)μ（Xj）=1-（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）計(jì)算各材料發(fā)病率、病情指數(shù)、病薯重量占比的隸屬度，隸屬函數(shù)μ（Xj）=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）計(jì)算產(chǎn)量的隸屬度，Xj表示各材料的j指標(biāo)測(cè)定值，Xmax為該指標(biāo)測(cè)定值的最大值，Xmin為該指標(biāo)測(cè)定值的最小值。用公式計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)（i表示各材料，n=29），歸一化后得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)Wj=，綜合評(píng)價(jià)值。根據(jù)Di值將瘡痂病抗性分5級(jí):0.8～1為高抗（HR），0.6～0.8為抗?。≧），0.5～0.6 為中抗，0.2～0.5 為感病，0～0.2 為高感。

1.2.4 藥劑防治效果評(píng)價(jià)

以費(fèi)烏瑞它、底西瑞、16-3-5、16-6-12、16-7-7、16-14-8、16-14-27等7個(gè)感病嚴(yán)重材料的原原種開(kāi)展藥劑防效試驗(yàn)。各藥劑信息如表2所示，按使用說(shuō)明配制成溶液，播種前浸泡30～40 min，晾曬1 h后播種。種植方式以及病斑分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法同1.2.2，防治效果=[（對(duì)照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對(duì)照區(qū)病情指數(shù)]×100%。

表2 供試藥劑信息Table 2 Information about fungicides tested

1.3 數(shù)據(jù)分析

用 Microsoft Excel 2007，DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯資源的抗病性

種植費(fèi)烏瑞它（Favorita）的健康原原種收獲的薯塊發(fā)病率為0，折合產(chǎn)量28 997.10 kg/hm2，證實(shí)試驗(yàn)地本身不含瘡痂病致病菌。種植帶瘡痂病菌的馬鈴薯原原種，收獲的薯塊發(fā)病情況由表3所示，帶病菌的費(fèi)烏原原種收獲的薯塊發(fā)病率高達(dá)49.49%，病情指數(shù)為22.98，產(chǎn)量比對(duì)照降低42.41%。17-7-15的發(fā)病率在所有材料中最高，其次是16-7-7，僅材料16-4-1，17-7-9的發(fā)病率低于10%。病情指數(shù)低于10的材料有8份，占27.59%，病薯的病情嚴(yán)重度低于發(fā)病率。21份彩薯的平均發(fā)病率為33.64%，材料間變幅大，其中既包括發(fā)病率最高的材料17-7-15，也包括最低的材料17-7-9；8份普通薯塊的平均發(fā)病率39.18%，除16-9-8外其余材料的發(fā)病率均大于15%，材料間的發(fā)病率變幅程度相對(duì)彩薯的變幅小。相關(guān)性分析表明發(fā)病率與病薯重量占比的相關(guān)系數(shù)最高（R2=0.844 1），達(dá)極顯著水平。雖然種薯感染瘡痂病菌會(huì)顯著降低產(chǎn)量，但對(duì)材料的整體分析表明發(fā)病率與產(chǎn)量間無(wú)相關(guān)性，說(shuō)明影響材料產(chǎn)量的最重要因素仍是遺傳差異，其中16-14-8的產(chǎn)量最高為19 823.24 kg/hm2，是產(chǎn)量最低的淺黃肉材料16-7-7的3.10倍。

2.2 發(fā)病率和病情指數(shù)的頻率分布

對(duì)29份馬鈴薯材料的發(fā)病率和病情指數(shù)分別作頻率分布直方圖，由圖2可知無(wú)論是發(fā)病率還是病情指數(shù)的數(shù)量性狀均屬于偏太分布，材料群體呈較高發(fā)病率和較低病情指數(shù)分布，這可能是樣本數(shù)量不夠多引起。發(fā)病率在18%～36%區(qū)段的分布最多，累積55.17%；病情指數(shù)在10～20區(qū)段分布最多，累積68.97%。

2.3 隸屬函數(shù)分析

通過(guò)隸屬函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法計(jì)算出發(fā)病率、病情指數(shù)、病薯重量占比和產(chǎn)量的權(quán)重系數(shù)分別為67.42%、3.48%、17.07%和12.03%?？共⌒缘木C合評(píng)價(jià)D值及排名如表4所示，D值最大0.94，最小0.09，說(shuō)明材料間的瘡痂病抗性差異大。由D值將材料劃分為2個(gè)高抗型，6個(gè)抗病型，4個(gè)中抗性，14個(gè)感病型和3個(gè)高感型等五類，高抗型材料仍是16-4-1、17-7-9，與發(fā)病率最低的結(jié)果一致。用最大距離法對(duì)D值進(jìn)行聚類分析如圖3所示，在遺傳相似系數(shù)1.36處可將材料分成4個(gè)類群，其中類群是2個(gè)高抗材料，Ⅱ類群包括抗病材料 16-9-26、16-14-15（圖 4）和中抗材料 16-6-2 等10個(gè)，Ⅲ類群分布有17-7-3、16-6-1等9個(gè)感病材料（圖 4），而 Desiree、16-14-27等5個(gè)感病材料和3個(gè)高感材料被劃分到第Ⅳ類群。同時(shí)，與母薯病斑以突起型為主伴有凹陷型不同，后代病薯的病斑以凹陷型為主伴有突起型。同一組合的材料，并沒(méi)有完全聚到一類，或表現(xiàn)出抗性的距離更近，如17-7組合，其5個(gè)后代材料分布在4個(gè)類群，16-14組合的4個(gè)材料分布在3個(gè)類。即材料的瘡痂病抗性在雜交組合群體內(nèi)的分布無(wú)明顯規(guī)律，不以遺傳組合群聚類。

表3 馬鈴薯資源材料瘡痂病抗性Table 3 The scab resistance of potato varieties （lines）

圖2 馬鈴薯資源的發(fā)病率和病情指數(shù)頻率分布Figure 2 The frequency distribution of incidence rate and disease index in potato lines

表4 馬鈴薯資源材料各指標(biāo)隸屬函數(shù)值與瘡痂病抗性綜合分析Table 4 The subordinate function of index and analysis of scab resistance in potato varieties （lines）

2.4 各藥劑對(duì)馬鈴薯瘡痂病的防效

8種藥劑處理對(duì)6種（高）感病材料的發(fā)病率和病情指數(shù)的影響如圖5所示，不同藥劑處理間的作用效果存在明顯差異。只有藥劑T3對(duì)所有材料均有防治效果，能同時(shí)降低所有材料的發(fā)病率和病情指數(shù)，但對(duì)不同材料的防治程度不同。而其他藥劑則因材料不同，對(duì)瘡痂病的作用效果差異大。處理2作用于高感病材料16-7-7后的發(fā)病率僅有18.60%，病情指數(shù)8.72，相對(duì)防效達(dá)66.32%，對(duì)材料16-14-8的作用效果同樣明顯，但對(duì)材料Desiree的瘡痂病發(fā)病率幾乎沒(méi)有抑制作用。藥劑T1和T6對(duì)所有材料的發(fā)病率影響不大，但能使部分材料的病情指數(shù)下降，即抑制病斑生長(zhǎng)，使病斑面積縮小，如T1 對(duì) 16-6-12、16-7-7、16-14-8，T6 對(duì) 16-3-5、16-6-12。藥劑 T4 對(duì) Favorita、16-7-7、16-14-8 有作用效果，相對(duì)防效分別是21.57%、30.08%和38.22%，但對(duì)16-3-5、16-6-12的發(fā)病率和病情指數(shù)均沒(méi)有抑制效果。T7和T8對(duì)16-3-5防治效果最好，發(fā)病率分別下降了51.01%和55.40%，病情指數(shù)則分別下降60.73%和53.52%。在所有材料中T5處理下的發(fā)病率和病情指數(shù)最大降幅分別僅有30.92%和20.11%，防效不明顯。

圖3 馬鈴薯材料對(duì)瘡痂病抗性的聚類分析Figure 3 Cluster analysis of scab resistance for potato varieties （lines）

圖4 部分材料田間發(fā)病對(duì)比Figure 4 Common scab comparison of partial potato varieties （lines） in field

對(duì)藥劑處理和材料間相對(duì)防效值進(jìn)行二因素?zé)o重復(fù)方差分析，藥劑處理間的差異達(dá)極顯著水平（P值為0.000 1），而6個(gè)（高）感病材料間的差異則不顯著。各藥劑處理間相對(duì)防效值的差異顯著性分析如表5所示，T3的藥效和廣適性最好，平均防效為60.97%，極顯著高于除T2以外的其他6種藥劑。T3對(duì)16-14-8的防治效果最好，防效高達(dá)72.28%。此外，T3對(duì)16-6-12的防效在所有藥劑中最高為57.07%，田間表現(xiàn)如圖6所示。T6的平均防效最低，在不同材料中的最高防效只有17.22%，但與T1、T4和T5間的差異不顯著。

圖5 藥劑處理對(duì)不同材料的發(fā)病率和病情指數(shù)的影響Figure 5 The effect of treatments on incidence rate and disease index of different materials

表5 各藥劑處理對(duì)馬鈴薯瘡痂病的防效Table 5 Control effects of fungicides treatments on potato common scab

圖6 T3處理對(duì)材料16-6-12的防治效果Figure 6 Control effect of T3 treatment on scab of material 16-6-12

3 討論與結(jié)論

研究表明不同品種和資源材料間對(duì)瘡痂病的抗性存在基因型差異，利用抗性品種是防治馬鈴薯瘡痂病的一種直接、經(jīng)濟(jì)且有效的途徑，但目前的篩選試驗(yàn)表明現(xiàn)有品種中缺乏高抗品種。何虎翼等對(duì)36份品種（系）通過(guò)田間試驗(yàn)和接種鑒定到2份高抗材料均為品系，興佳2號(hào)、麗薯6號(hào)等4個(gè)品種表現(xiàn)為抗病[9]。通過(guò)盆栽接種瘡痂病菌鑒定的108份馬鈴薯資源中，高抗資源有9份，其中只有1個(gè)是品種，并且是彩薯品種鈴田紅美，其余均是資源材料[17]。對(duì)12份馬鈴薯品種進(jìn)行瘡痂病的田間抗性比較表明，抗性最高的品種克新28的病情指數(shù)達(dá)12.11，發(fā)病率高達(dá)67.05%，即都不抗病[18]。本試驗(yàn)以帶病菌原原種為材料，并以統(tǒng)一浸種來(lái)均衡感染概率，對(duì)照的兩個(gè)品種都屬于感病品種，篩選出的2個(gè)高抗資源均屬雜交后代材料，塊莖的共同特點(diǎn)是紅色薯皮且薯肉帶紅紋，這與鑒定到的高抗彩薯品種紅美具有相似的特點(diǎn)即薯皮薯肉均含有紅色花青素。已知瘡痂病菌通過(guò)塊莖皮孔、傷口和氣孔入侵，馬鈴薯塊莖周皮結(jié)構(gòu)越均勻致密，抗病性越強(qiáng)，同時(shí)塊莖含花青素也能增加對(duì)瘡痂病的抗性[19]。目前對(duì)馬鈴薯瘡痂病的抗性機(jī)制不明，未見(jiàn)抗性基因的報(bào)道。Enciso-Rodriguez以9年田間接種鑒定370份材料的3 885份病害記錄為基礎(chǔ)，首次在四倍體馬鈴薯中應(yīng)用全基因組來(lái)篩選瘡痂病抗性基因，利用全基因組回歸模型鑒定到與瘡痂病抗性相關(guān)的位于WRKY轉(zhuǎn)錄因子的一個(gè)新位點(diǎn)[20]。本試驗(yàn)篩選到的2份高抗資源的抗病機(jī)理是否與WRKY轉(zhuǎn)錄因子新位點(diǎn)相關(guān)，紅色薯皮是否能增強(qiáng)塊莖對(duì)瘡痂病菌的抗性還有待于進(jìn)一步研究。

研究表明環(huán)境、基因型及兩者互作、病原菌組成等對(duì)病斑面積和病斑類型有顯著影響，這給資源材料的抗病性評(píng)價(jià)以及抗病機(jī)制研究帶來(lái)困擾[21]。同一品種的瘡痂病抗性在不同研究者的試驗(yàn)結(jié)果中表現(xiàn)各異，如興佳2號(hào)在北方地區(qū)通過(guò)盆栽接種鑒定的瘡痂指數(shù)為24.27，屬感病品種[17]；但在南方地區(qū)通過(guò)不同地點(diǎn)的帶病菌大田種植和盆栽接種兩種方式鑒定，病情指數(shù)6.36～9.42，屬抗病品種[9]。本試驗(yàn)中，母薯病斑以突起型為主伴有凹陷型，但后代病薯的病斑變?yōu)橐园枷菪蜑橹靼橛型黄鹦?，推測(cè)春季大棚基質(zhì)生產(chǎn)原原種（母薯）和秋季水稻田種植鑒定，這兩者無(wú)論是氣候還是土壤環(huán)境都發(fā)生較大改變，從而引起病斑類型的變化。同時(shí)根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)，需進(jìn)一步對(duì)本地瘡痂病菌進(jìn)行分離鑒定以確定優(yōu)勢(shì)致病種，明確本試驗(yàn)篩選到的高抗材料具體是對(duì)哪些優(yōu)勢(shì)致病種具有高抗性，并通過(guò)多點(diǎn)鑒定，確認(rèn)材料的高抗性范圍，以便進(jìn)行雜交親本選配和抗病品種選育。

通過(guò)不同種致病菌的接種試驗(yàn)表明優(yōu)勢(shì)種或菌株的不同會(huì)導(dǎo)致在不同地區(qū)瘡痂病發(fā)生的嚴(yán)重程度出現(xiàn)顯著差異[22]。Shi W.C.等[23]通過(guò)組學(xué)方法對(duì)比發(fā)病重和發(fā)病輕的薯表土、根際土、根區(qū)土和壟溝土的菌群組成，發(fā)現(xiàn)發(fā)病輕的薯表土細(xì)菌多樣性高、菌群共存網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，揭示除病原菌外，土壤微生物種群的組成和功能在瘡痂病的發(fā)生中同樣具有不可忽視的作用。馬鈴薯品種間薯皮厚度、木栓化程度和物質(zhì)組成不同，會(huì)間接造成藥劑吸收和附著的差異，而以往的藥劑試驗(yàn)多是選擇1個(gè)品種開(kāi)展，將不利于評(píng)價(jià)藥劑在不同品種間的廣適性[24-25]。本試驗(yàn)選用多個(gè)材料進(jìn)行藥劑防治效果評(píng)價(jià)，表明同一藥劑對(duì)不同材料的防治效果存在明顯差異，推測(cè)是材料間對(duì)藥劑的吸收以及材料所處土壤的微生物菌群差異造成。本試驗(yàn)的同一雜交組合后代群中，有感病材料也有抗病材料，即群內(nèi)個(gè)體的抗病性呈分散狀態(tài)，沒(méi)有呈現(xiàn)出普遍抗病或普遍感病群體。這說(shuō)明無(wú)論是材料的抗病基因調(diào)控還是致病菌的侵染、藥劑的防治作用都是較為復(fù)雜互作過(guò)程，不僅和抗病基因相關(guān)也和薯塊對(duì)藥劑的吸收、藥劑的穩(wěn)定性、所處的土壤微生物菌群等多種因素相關(guān)。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)29份帶瘡痂病菌材料的原原種進(jìn)行田間種植篩選，用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)材料的抗病性，篩選到2份高抗彩薯材料，同時(shí)證實(shí)瘡痂病抗性在雜交組合群體內(nèi)的分布無(wú)明顯規(guī)律，為抗病基因研究和培育高抗瘡痂病品種奠定材料基礎(chǔ)。進(jìn)一步用8種藥劑處理6份（高）感病材料，篩選到在本地廣適性好的化學(xué)藥劑春雷王銅，為瘡痂病的田間藥劑防治提供了技術(shù)參考。