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        4 個辣椒品種對根結線蟲的抗性研究

        2023-10-09 09:34:10黃永輝張響迪吳欣泰馮桂芳陳之群
        安徽農(nóng)學通報 2023年15期

        楊 玉 黃永輝 張響迪 吳欣泰 馮桂芳 閆 麗 陳之群

        (臨沂大學生命科學學院,山東臨沂 276005)

        根結線蟲是一類重要的植物病原微生物,廣泛寄生于各種植物的根部。根結線蟲危害植株根部,通過病土、病殘體、病苗、施肥、灌溉、農(nóng)具等傳播,屬典型的土傳病害[1-2]。近幾年,溫室栽培使根結線蟲病呈明顯加重態(tài)勢[3-4],病害發(fā)生后,一般蔬菜減產(chǎn)20%~30%,只需3~4 年病株率可達100%,減產(chǎn)50%以上[5-7]。根結線蟲給我國溫室大棚蔬菜造成的損失逐年上升,選育和利用抗病品種是控制根結線蟲病經(jīng)濟環(huán)保有效的方法。

        實豐802、啟陽5、啟陽6、啟陽7 是由臨沂大學蔬菜團隊利用胞質(zhì)雄性不育(CMS)三系配套制種技術,以優(yōu)良農(nóng)藝性狀的辣椒作為核心父本,通過不同的中間材料S(RfRf)雜交、回交,選育出的4 個具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀的辣椒新品種,但其抗根結線蟲能力尚不清楚。為此,本試驗對4 個辣椒新品種抗根結線蟲的能力進行研究,以期為抗根結線蟲辣椒品種的推廣應用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        供試植物品種為蔬菜團隊選育的具有穩(wěn)定性狀的4 種辣椒品種:實豐802、啟陽5、啟陽6、啟陽7。商品化辣椒品種:帝王336,購于壽光市春秋種業(yè)有限公司。試驗所用的根結線蟲種類為南方根結線蟲(Meloidogyne incognita,Kofold &White),分離自山東省濟南市濟陽縣曲堤鎮(zhèn)的絲瓜大棚連作障礙土樣。儀器:手持式葉綠素儀、根系掃描儀(型號GXY-A)、紫外分光光度計等。藥劑:TTC(紅四氮唑)、0.1%愈創(chuàng)木酚、5%偏磷酸、5%PBS(磷酸緩沖液pH=7.8)、乙酸乙酯等。

        1.2 試驗方法

        本試驗在臨沂大學生命科學學院實驗室和試驗田進行,分析不同辣椒品種在高/低蟲口密度下對根結線蟲的抗性情況,以商品化辣椒品種帝王336 作為對照。指標測量在辣椒植株花期進行,表觀指標為株高、根鮮重、葉綠素含量[8-9];理化指標為根系過氧化物酶(POD)活力、過氧化氫酶(CAT)活力;根系指標為根體積、根平均徑、根結數(shù)。

        1.2.1 表觀指標 株高為植株土壤以上部分到植株頂端的距離;根長為根系第一側根發(fā)生位置到根尖的距離;根鮮重為整個根系的重量;葉鮮重為中等葉的重量;葉綠素含量為手持式葉綠素儀的測定值。

        1.2.2 理化指標測定

        1.2.2.1 根活力測定 根活力直接反映根系活力。強氧化性藥劑氯化三苯基四氮唑(TTC)與植物根系的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應,生成紅色化合物TPF(甲臜化合物)[10]。以乙酸乙酯為介質(zhì)研磨根系提取化合物TPF,紫外分光光度計485 nm波長下測定。

        根活力計算公式如下:

        式 (1)中:C為TTC 還原量(mg),M為根的重量(g),T為反應時長(h)。

        1.2.2.2 POD 活性測定 POD 活性在植物的抗逆中發(fā)揮著重要作用。POD與愈創(chuàng)木酚反應[11-12]生成棕紅色產(chǎn)物四鄰甲氧基甲苯,在470 nm波長處有特征性吸收峰,經(jīng)紫外分光光度計可測定。POD 活性計算公式如式(2):

        式(2)中:X為測定管四鄰甲氧基苯酚的含量(μg);X0為對照含量(μg);Vt為酶液總體積(mL);FW為樣品鮮重(g);Vs為測定時取酶液的量(mL);t為酶作用的時間(min)。每克鮮組織每分鐘催化1 μg底物的酶量定義為一個酶活力單位(U)

        1.2.2.3 CAT 活性測定 CAT 活性可以降解植物體內(nèi)的H2O2[13]。植物體內(nèi)的H2O2含量與CAT 的活性及反應時間相關:CAT 活性越高,反應時間越長,植物體內(nèi)的H2O2含量越少。H2O2在240 nm 波長下具有高吸收峰[14],可經(jīng)紫外分光光度計測定。

        測定辣椒根系CAT活性時,固定反應時間,根系H2O2的含量會隨CAT 活性的提高而降低,240 nm下測定的吸光值也會相應地下降。設定1 min 內(nèi)240 nm 波長下減少0.1 的酶量為1 個酶活性單位,CAT活性計算公式如式(3):

        式(3)中:Vt為粗酶提取液的體積(mL);V1為測定時取的提取液的體積(mL);FW為樣品鮮重(g);t為反應時長(min);ΔA240/0.1為酶活單位(U)。

        1.2.3 根系指標測定 將辣椒植株地下部分與土壤一并取出,于清水中反復浸泡5次,土壤清除干凈后,在流水中除去固定在根系的蛭石、珍珠巖等雜質(zhì),將無雜質(zhì)攜帶的根系置于根系掃描儀上掃描,測得根體積(cm3)、根平均徑(mm)、根結數(shù)(個)等指標。

        按單株根結數(shù)量多少將被鑒定植株劃分為6個等級:0 級,根系上無根結;1 級,根系上有1~2 個根結;2級,根系上有3~10個根結;3級,根系上有11~30 個根結;4 級,根系上有31~100 個根結;5 級,根系上的根結數(shù)超過100個。

        依照根結線蟲指數(shù)高低將辣椒品種抗病性分為6 個等級:免疫(I),根結指數(shù)=0.0;高抗(HR),0<根結指數(shù)≤20.0;中抗(MR),20.0<根結指數(shù)≤40.0;抗?。≧),40.0<根結指數(shù)≤60.0;感病(S),60.0<根結指數(shù)≤80.0;高感(T),根結指數(shù)>80.0[15]。

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

        試驗數(shù)據(jù)的處理均采用Excel 2016 軟件,對原始數(shù)據(jù)的處理主要應用截尾函數(shù)。

        2 結果與分析

        2.1 表觀測量

        在株高、根鮮重及葉綠素含量方面,4個新選育辣椒品種優(yōu)于商品化品種帝王336,其中啟陽5、啟陽6、啟陽7與帝王336之間的差別不明顯,實豐802品種則明顯高于帝王336,說明在表觀指標方面新選育辣椒品種的抗性高于帝王336,結果如表1所示。

        2.2 理化分析

        2.2.1 低蟲口密度 低蟲口密度下,辣椒的根活力、POD 活性、CAT 活性試驗結果如圖1~3 所示。由圖1~3可以看出,4個新選育辣椒品種的根活力、POD活性、CAT活性均高于對照組。根活力方面:一般情況下,根結線蟲的存在會降低根活力的大小,但本試驗中根結線蟲對4個新選育辣椒品種根活力的影響較小,并且根結線蟲的存在使根活力有短暫上升的趨勢。初步認為有2 種情況:①根活力的升高與根系的POD活性和CAT活性有關,辣椒根系因根結線蟲的存在而產(chǎn)生了生理抗性,通過POD 和CAT活性的提高使得根活力升高,進而抵抗根結線蟲對辣椒植株的侵害。②在低蟲口密度下,根結線蟲對4 個新選育辣椒品種的影響較小,不足以對植株生長造成不利影響,即4 個新選育辣椒品種對低蟲口密度下的根結線蟲具有較好的抗性。理化分析結果說明本試驗中的4個新選育辣椒品種對根結線蟲具有一定抗性。

        圖1 4種新選育辣椒品種根活力對比

        圖2 4種辣椒品種POD活性對比

        圖3 4種辣椒品種CAT活性對比

        2.2.2 高蟲口密度 高蟲口密度下,辣椒根活力、POD 活性、CAT 活性試驗結果見表2。由表2 可看出,根活力方面,啟陽5、啟陽6、啟陽7的根活力均高于帝王336;對比根系POD 活性,啟陽6 與帝王336差異不大,實豐802、啟陽5、啟陽7則低于帝王336;對比根系CAT 活性,實豐802、啟陽6、啟陽7 均高于帝王336。

        表2 4個新選育辣椒品種及帝王336的理化分析結果

        2.3 根系分析

        4 個辣椒品種的根系根體積與根平均徑如表3所示。

        表3 4個新選育辣椒品種及帝王336根體積、根平均徑對比

        根體積方面,實豐802、啟陽5 與帝王336 之間的差別不明顯,帝王336 略高,其原因可能是根結線蟲的侵染使植株根系出現(xiàn)腫大和結節(jié)。根平均徑方面,4 個新選育品種與帝王336 之間沒有明顯差異。

        新選育辣椒品種及帝王336 的平均根結數(shù)、平均根結等級以及根結指數(shù)、感病等級的結果如表4、表5所示。

        表4 低蟲口密度下辣椒品種抗病等級

        表5 高蟲口密度下辣椒品種抗病等級

        在平均根結數(shù)及根結等級方面,4 個新選育辣椒品種中實豐802、啟陽5和啟陽7的根結數(shù)均少于帝王336,其中,實豐802、啟陽5 與帝王336 之間的差別最為明顯(圖4)。

        圖4 4個新選育辣椒品種及帝王336的根系根結情況

        根結指數(shù)方面,實豐802、啟陽5、啟陽7 的根結指數(shù)低且與帝王336 之間差異明顯。4 個新選育辣椒品種及帝王336 的感病等級:啟陽5 為高抗,實豐802為抗病,啟陽6和啟陽7與帝王336同為感病,但啟陽7 的根結指數(shù)低于帝王336。根系分析結果表明,啟陽5 和實豐802 對根結線蟲的抗性高于帝王336,其中啟陽5為高抗、實豐802為抗病。有相關研究表明,在溫室種植的10種辣椒品種對南方根結線蟲的抗性分析中,帝王336 品種為南方根結線蟲的易感品種。

        3 結論與討論

        本試驗從表觀指標、理化指標、根系指標3 個方面出發(fā),研究了4 個新選育辣椒品種在高、低蟲口密度下對根結線蟲的抗性。結果表明,在根結線蟲低蟲口密度(1~5 條/g 土)時,4 個辣椒品種實豐802、啟陽5、啟陽6、啟陽7 對根結線蟲均具有較高的抗性,每株根上有1~2 個根結。加大蟲口密度(40~50 條/g 土),與商品化品種帝王336 相比,啟陽5 為高抗、實豐802 為抗病、啟陽6 和啟陽7 為感病。

        本試驗發(fā)現(xiàn)低蟲口密度的根結線蟲引起辣椒植株的根活力、根系POD、CAT 活性升高,激發(fā)植株啟動抗性,但其具體機理還有待于進一步研究、驗證。

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