胡 燕,周 娜,陸景偉,鄭 陽(yáng),陶偉林
(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,重慶 401329)
重慶市是我國(guó)五大中心城市之一,常住人口在3 000 萬(wàn)以上,全市蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展承擔(dān)著保城市供應(yīng)、穩(wěn)定物價(jià)和扶貧增收的作用,已經(jīng)成為當(dāng)?shù)氐闹卮竺裆鷨?wèn)題。十字花科蔬菜中的甘藍(lán)、蘿卜、花菜作為秋冬季蔬菜的主要種類(lèi),在該市秋冬季蔬菜生產(chǎn)中占有重要的地位,三種蔬菜也是全市高山蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要對(duì)象。在蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率約占50%,其中種業(yè)科技在諸多科技要素中的貢獻(xiàn)率約占40%。蘿卜(Raphanus sativusL.,n=9)作為十字花科蘿卜屬一、二年生草本植物,在重慶市蔬菜市場(chǎng)前景廣闊。
十字花科根腫病是由蕓薹根腫菌(Plasmodiophora brassicaeWoronin)引起的一種世界性土傳病害[1]。近年來(lái),根腫病在我國(guó)流行區(qū)域及危害程度逐漸加大,在部分發(fā)病嚴(yán)重地區(qū)已造成絕收的局面[2]。由于該病防治難度大,防治成本高,已經(jīng)對(duì)我國(guó)蘿卜生產(chǎn)形成巨大的威脅[3]。作為重慶市高山蔬菜主要產(chǎn)區(qū)的武隆仙女山已經(jīng)成為根腫病的重災(zāi)區(qū),發(fā)病嚴(yán)重地塊已經(jīng)不能進(jìn)行蘿卜的種植。由于普通的化學(xué)防治、物理防治方法具有效果差、成本高的特點(diǎn),因此通過(guò)選育抗根腫病的蘿卜品種將是一條可靠的措施,對(duì)蘿卜種質(zhì)資源的抗性篩選鑒定是選育品種的基礎(chǔ)[4-7]。目前,還沒(méi)有對(duì)重慶地區(qū)蘿卜抗根腫病種質(zhì)資源鑒定的報(bào)道,因此,有必要開(kāi)展重慶地區(qū)蘿卜種質(zhì)資源對(duì)根腫病抗性的鑒定與評(píng)價(jià)。
成株期和苗期鑒定抗根腫病材料為重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供的52份蘿卜種質(zhì)資源,成株期和苗期抗根腫病鑒定地點(diǎn)選在武隆高山蔬菜所及根腫病鑒定病圃。
苗期人工接種鑒定:收集在重慶武隆根腫病田間病圃種植的感病品種的腫根,剪成小塊后稱(chēng)重,加等量無(wú)菌水,用組織搗碎破壁機(jī)攪成勻漿后4層紗布過(guò)濾,4 000 r·min-1離心15 min,棄上清液;用無(wú)菌水懸浮沉淀制成根腫菌休眠孢子懸浮液,利用血球計(jì)數(shù)板計(jì)測(cè)孢子懸浮液中休眠孢子濃度[8];將消毒后的種子,播在裝有滅菌基質(zhì)的漂浮式育苗盤(pán)中,每份材料播種30 穴,3 次重復(fù),將接種液加入漂浮盤(pán)中;使混勻后的基質(zhì)中休眠孢子濃度達(dá)108個(gè)·g-1,保濕,進(jìn)行正常管理。在播種6 周后,根據(jù)的發(fā)病情況調(diào)查進(jìn)行病情指數(shù)分級(jí)調(diào)查。
成株期田間病圃鑒定:在武隆高山十字花科蔬菜根腫病田間鑒定圃采用覆膜露地栽培,采用一膜兩行的點(diǎn)播方式,株行距15 cm×25 cm。播種時(shí)每窩播2~3 粒,每份材料播種30 窩,3 次重復(fù),7~8 葉時(shí)定苗。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中施肥2次,試驗(yàn)期間只防蟲(chóng)不防病,生長(zhǎng)期間噴防蟲(chóng)藥2次,其他田間管理按常規(guī)進(jìn)行。6周后調(diào)查發(fā)病情況。
室內(nèi)鑒定標(biāo)準(zhǔn):0級(jí),根部無(wú)腫瘤;1級(jí),主根腫大,其直徑小于2 倍莖基,或須根有小腫瘤,腫大部分直徑在4 mm 以下;3 級(jí),主根腫大,其直徑為莖基的2~3倍,腫大部分直徑4~6 mm;5級(jí),主根腫大,其直徑為莖基的3~4 倍,腫大部分直徑6~8 mm;7 級(jí),主根腫大,其直徑為莖基的4倍以上,腫大部分直徑約8 mm以上。
田間鑒定標(biāo)準(zhǔn)[8]:0 級(jí),根系生長(zhǎng)正常、無(wú)腫瘤;1 級(jí),根系的主根不發(fā)病,部分側(cè)根、須根上有較小的腫瘤;2 級(jí),根系的主根發(fā)病較輕,微微膨大,部分側(cè)根、須根上有明顯的腫瘤;3 級(jí),根系的主根發(fā)病較重,異常膨大,龜裂,大部分側(cè)根、須根有明顯的腫瘤;4 級(jí),根系上幾乎無(wú)須根,主根異常膨大、龜裂。
病情指數(shù)(ID)=∑(發(fā)病級(jí)代表值×各級(jí)病株數(shù)×100)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)發(fā)病代表值)
蘿卜根腫病群體抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下:免疫(I),病情指數(shù)為0;高抗(HR),0<病情指數(shù)≤11.11;抗病(R),11.11<病情指數(shù)≤33.33;感病(S),33.33<病情指數(shù)≤55.55;高感(HS),病情指數(shù)>55.55。
對(duì)43 份蘿卜材料進(jìn)行根腫病抗性鑒定(見(jiàn)表1)結(jié)果顯示,其中,表現(xiàn)高抗(HR)的材料有4 份,分別為KR032-2、KR052-3、KR117-2、KR69-3;抗?。≧)的材料有13 份,分別為KR002-6、KR035-2、KR024-5、KR031-1、KR046-7、KR028-2、KR062-3、KR132-2、KR116-1、KR117-3、KR117-4、KR045-1、KR116-2;表現(xiàn)感?。⊿)的材料有14 份;表現(xiàn)高感(HS)的材料有10 份,其中包括對(duì)照秋雪2號(hào)。
表1 43份蘿卜種質(zhì)資源和9份蘿卜雜交組合抗根腫病類(lèi)型接種調(diào)查結(jié)果
對(duì)出苗株數(shù)少于10株的材料未進(jìn)行調(diào)查分析。對(duì)33 份蘿卜材料進(jìn)行成株期根腫病抗性鑒定,據(jù)表1 結(jié)果顯示,其中,表現(xiàn)免疫(I)的材料有2 份,分別為KR032-2、KR69-3;表現(xiàn)高抗(HR)的材料有4 份,分別為KR002-6、KR062-3、KR052-3、KR117-2;表現(xiàn)抗?。≧)的材料有10 份,分別為KR035-2、KR024-5、KR028-2、KR056-4、KR045-1、KR072、KR132-2、KR116-1、KR117-3、KR116-2;表現(xiàn)感?。⊿)的材料有8 份;表現(xiàn)高感(HS)的材料有9份,其中包括對(duì)照秋雪2號(hào)。
對(duì)出苗株數(shù)少于10株的組合未進(jìn)行調(diào)查分析。對(duì)9份蘿卜組合進(jìn)行苗期根腫病抗性鑒定,據(jù)表1結(jié)果顯示,其中,表現(xiàn)高抗(HR)的組合有2 份,分別為KR032-2×KR046-7、KR69-3×KR032-2;6 份組合表現(xiàn)為抗?。≧):KR002-6×KR032-2、KR032-2×KR061-2、KR052-3×KR116-1、KR132-2×KR052-3、KR052-3×KR116-1、KR032-2×KR117-3;只有1份組合(KR052-3×KR77-2)表現(xiàn)為感?。⊿)。從成株期根腫病抗性鑒定來(lái)看,1 份組合表現(xiàn)為免疫(I):KR69-3×KR032-2,2 份組合表現(xiàn)為高抗(HR):KR032-2×KR046-7、KR052-3×KR116-1,4 份組合表現(xiàn)為抗?。≧):KR002-6×KR032-2、KR032-2×KR061-2、KR052-3×KR116-1、KR032-2×KR117-3,1 份組合表現(xiàn)為感?。⊿):KR052-3×KR77-2。對(duì)照秋雪2號(hào)表現(xiàn)為高感。
優(yōu)質(zhì)的抗病種質(zhì)資源是抗病品種培育的基礎(chǔ)和條件,因此抗病種質(zhì)資源的篩選、鑒定和評(píng)價(jià)是蘿卜抗根腫病品種選育的核心環(huán)節(jié)。本研究對(duì)50份重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院自有蘿卜種質(zhì)資源進(jìn)行抗性評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)成株期的病情指數(shù)低于苗期,比如在苗期表現(xiàn)為高抗的2個(gè)抗性材料KR032-2、KR69-3,在田間成株期表現(xiàn)為免疫,在苗期表現(xiàn)為抗性的組合KR69-3×KR032-2,在田間成株期表現(xiàn)為免疫,這可能與田間病圃的濃度低于室內(nèi)人工接種的濃度,并且病圃土表的菌群濃度分布不均勻有關(guān),但總體苗期和成株期抗性評(píng)價(jià)結(jié)果一致[9]。綜合苗期和成株期抗性評(píng)價(jià),表現(xiàn)高抗(HR)根腫病的材料4 份,分別為KR032-2、KR052-3、KR117-2、KR69-3,抗?。≧)材料13 份,表現(xiàn)為感?。⊿)材料為14 份,表現(xiàn)為高感(HS)材料為10 份;表現(xiàn)高抗(HR)組合2 份,分別為KR032-2×KR046-7、KR69-3×KR032-2,5 份組合表現(xiàn)為抗?。≧):KR002-6×KR032-2、KR032-2×KR061-2、KR052-3×KR116-1、KR052-3×KR116-1、KR032-2×KR117-3,組合KR052-3×KR77-2 表現(xiàn)為感?。⊿),對(duì)照秋雪2號(hào)表現(xiàn)為高感。
對(duì)蘿卜組合抗性評(píng)價(jià)分析,相較于十字花科其他作物,蘿卜在根腫病上的整體抗性更高。Yoshikawa等在鑒定了不同的日本蘿卜品種的抗病性后,發(fā)現(xiàn)大部分品種表現(xiàn)為抗根腫病,鑒定的一些中國(guó)北方蘿卜品種高度感病,因此普遍認(rèn)為,日本蘿卜存在高抗根腫病的品種,但在一些文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn),運(yùn)用抗病親本培育的新品種出現(xiàn)感病現(xiàn)象,其認(rèn)為是轉(zhuǎn)育過(guò)程中丟失了一部分抗性基因同時(shí)新的生理小種侵害所致,這對(duì)培育新品種的影響很大[10-11]。Diederichsen 等研究發(fā)現(xiàn),大部分抗性蘿卜品種的抗性受單基因控制[12]。Kamei 等用白皮日本蘿卜和中國(guó)蘿卜雜交,接種2 號(hào)和4 號(hào)生理小種,通過(guò)構(gòu)建F2群體分子標(biāo)記QTL 根腫病抗病位點(diǎn)分析,在構(gòu)建連鎖圖譜表明,該蘿卜的抗性位點(diǎn)由1 號(hào)連鎖群頂端區(qū)域的Crs1或其附近緊密連鎖基因控制,但是不能忽略其他微效基因的影響[13]。Gan 等通過(guò)抗感蘿卜品種雜交構(gòu)建F2群體,利用基因組測(cè)序技術(shù)在蘿卜染色體上進(jìn)行QTL 分析,在8 號(hào)和9 號(hào)染色體上定位到了5 個(gè)抗病相關(guān)的位點(diǎn)(RsCrl,RsCr2,RsCr3,RsCr4和RsCrS)[14]。王秀珍用篩選到的9 個(gè)抗根腫病蘿卜為父本與感病油菜進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交,通過(guò)子房培養(yǎng)處理和染色體加倍,獲得可育六倍體植株(AACCRR)S0代,以S0植株為母本與甘藍(lán)型油菜回交BC1進(jìn)行抗病鑒定,結(jié)果顯示大部分植株表現(xiàn)高抗根腫病,且抗源來(lái)自親本蘿卜的染色體[15]。洪雅婷等通過(guò)四季蘿卜高代抗病自交系“北京紅丁”和高代感病自交系進(jìn)行正反交、自交、回交,對(duì)其群體進(jìn)行根腫病抗性評(píng)價(jià),結(jié)果顯示,正反交后代都表現(xiàn)為抗病,F(xiàn)2、BC1發(fā)生抗感分離,遺傳規(guī)律偏向于質(zhì)量—數(shù)量性狀,說(shuō)明抗病親本抗根腫病基因受一對(duì)顯性基因控制,同時(shí)還受一些微效基因影響[3]。這與本試驗(yàn)的蘿卜組合抗性評(píng)價(jià)結(jié)果較一致,當(dāng)組合中親本有一方或雙方表現(xiàn)為抗性時(shí),其后代親本大部分也表現(xiàn)為抗性,甚至當(dāng)親本表現(xiàn)為高抗時(shí),F(xiàn)1代也表現(xiàn)為高抗;但是有一個(gè)組合親本表現(xiàn)為抗感雜交,其后代表現(xiàn)為感病,分析可能是轉(zhuǎn)育過(guò)程中丟失了一部分抗性基因同時(shí)新的生理小種侵害所致,還待進(jìn)一步鑒定。
本試驗(yàn)結(jié)合了田間成株期調(diào)查和苗期人工接種鑒定,綜合判斷參試材料的根腫病抗性[16],篩選出的抗性材料可在后期的抗病育種工作中加以綜合利用。前人研究表明,重慶武隆地區(qū)的根腫病生理小種為分布較廣的4 號(hào)生理小種[17-18],因此篩選的高抗種質(zhì)資源可以作為抗4 號(hào)生理小種的蘿卜抗源材料進(jìn)行利用。但是單一品種對(duì)不同小種的抗性可能不同,遺傳規(guī)律也可能不同。例如有國(guó)外學(xué)者對(duì)不同蘿卜品種進(jìn)行抗性鑒定,發(fā)現(xiàn)大部分對(duì)根腫菌表現(xiàn)出很高的抗性,很有可能是由單個(gè)顯性位點(diǎn)控制[11];但是將之與感病親本雜交之后的F2代進(jìn)行群體分析,結(jié)果表明該親本的抗性由單個(gè)基因或與其緊密連鎖的基因控制,只不過(guò)不能忽略或排除其他微效基因的作用[10],并且不同生理小種的抗性基因不同[19-20]。本試驗(yàn)只針對(duì)重慶地區(qū)根腫病生理小種進(jìn)行鑒定,所以其抗性及遺傳規(guī)律可能不具廣泛性。今后可通過(guò)接種其他小種進(jìn)一步鑒定確認(rèn)。