運用函數(shù)圖形計算煙草種質(zhì)資源的抗病性

李文平，朱列書，趙松義

（1.安徽皖南煙葉有限責任公司涇縣工作站，安徽 宣城 242000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學煙草科學與工程技術(shù)中心，長沙 410128；3.中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站，長沙 410128）

作物種質(zhì)資源是人類繁衍、生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和戰(zhàn)略資源。煙草種質(zhì)資源是生物資源中的一部分，豐富的煙草種質(zhì)資源是煙草發(fā)展的基礎(chǔ)，為煙草育種工作的推進提供了強大的動力和可靠的物質(zhì)保證。煙草育種的目標是培育優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)，適應性及抗逆性強的品種。煙草抗逆性是指煙草對外界不良環(huán)境和病蟲害的抵抗能力[1]。它包括抗病性、抗蟲性、抗旱抗?jié)承缘?。而抗病性是煙草抗逆性的主要方面，品種抗病性的強弱對煙株生長，煙葉內(nèi)在品質(zhì)及煙農(nóng)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生重大影響。因此，對煙草種質(zhì)資源抗病性的鑒定，明確其抗病性強弱，可以為育種工作提供一個重要的參數(shù)。目前國內(nèi)通用的鑒定抗病性強弱的方法有多種，包括發(fā)病率的比較，符合YC/T39規(guī)定的病害嚴重劃分及調(diào)查方法等。筆者在目前通用方法基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了一個新的方程，通過計算具體的數(shù)值來判斷抗病性的強弱。該方法具有一定的準確性和參考價值。

1 問題的提出

設(shè)品種1共有60株煙株，普通煙草花葉病發(fā)病株數(shù)為10株，各株的發(fā)病級數(shù)均為3；同種條件下，另有品種2共有60株煙株，普通煙草花葉病發(fā)病株數(shù)為30株，各株的發(fā)病級數(shù)均為1。品種1的發(fā)病指數(shù)為（10×3）/60×100，即 50，發(fā)病率為（10/60）×100%，即 16.7%；同理，品種 2的發(fā)病指數(shù)為（30×1）/60×100，即 50，發(fā)病率為（30/60）×100%，即50%。那么，品種1和品種2的抗病性是相同還是有差異呢？

2 方程的建立

2.1 數(shù)據(jù)的來源和引用

采用田間鑒定，選擇重病區(qū)發(fā)病嚴重田塊，不進行人工接種。每個品種種植2行，每行20株，3次重復。以coker176為抗病對照，保險黃為中抗對照，進屋黃為感病對照[2]。以株為單位分級調(diào)查，調(diào)查時間是在煙株移栽58 d左右。以下是發(fā)病級數(shù)劃分標準：

0級：全株無病。

1級：心葉脈明或輕微花葉，植株無明顯矮化。

2級：1/3葉片花葉但不變形，或植株矮化為正常植株3/4以上。

3級：1/3～1/2葉片花葉，或少數(shù)葉片變形，或主脈變黑，或植株矮化為正常株高的2/3～3/4。

4級：1/2～2/3葉片花葉，或變形或主側(cè)脈壞死，或植株矮化為正常株高的1/2～2/3。

5級：全株葉片花葉，嚴重變形或壞死，或植株矮化為正常株高的1/2以上。

2.2 方程的假設(shè)

設(shè)所調(diào)查的品種株數(shù)為N，發(fā)病級數(shù)為g，即為1, 2, 3, 4, 5；發(fā)病株數(shù)為n，分別為a, b, c, d, e,則N, a, b, c, d, e均為自然數(shù)，且a+b+c+d+e≤N。設(shè)發(fā)病率為X，即發(fā)病的株數(shù)占總調(diào)查株數(shù)的百分比，因此X=（a+b+c+d+e）/N×100%，則 0≤X≤1。

引入一個概念，平均發(fā)病級數(shù)，設(shè)單株發(fā)病級數(shù)的滿分是5分，故總株數(shù)的發(fā)病級數(shù)的滿分就是5N，因此平均發(fā)病級數(shù)就是各發(fā)病煙株發(fā)病級數(shù)的平均分，設(shè)為A，即：

即：0≤A≤1。

設(shè)DI為發(fā)病指數(shù)，且。如圖1所示，在以A為橫坐標，X為縱坐標所組成的直角坐標系中，DI表示的是直角坐標平面內(nèi)各點到原點O的距離。DI取值相等的點所組成的曲線是以原點為圓心，以DI值為半徑，分布在四邊形OAFE（包括它的4條邊和4個頂點）的圓弧。原點O代表的是免疫的點。因此，由方程在幾何上的分布點可以知道，離原點越遠，則離免疫點越遠，表示抗病性越弱，此與事實相符合。

圖1 發(fā)病級數(shù)DIFig.1 The index of virus infection

以Coker176為抗病對照，保險黃為中抗對照，進屋黃為感病對照，由觀察的數(shù)值，根據(jù)X=（a+b+c+d+e）/N×100%，設(shè)Coker176計算的值分別為X0,A0；同理，保險黃為X1,A1；進屋黃為X2，A2。則根據(jù)，可以算出它們的發(fā)病指數(shù)分別為DI0，DI1，DI2。設(shè)b1=DI0/DI0，b2=DI1/DI0，b3=DI2/DI0。如圖2所示,則(0,b1]為抗病區(qū)域，（b1,b2]為中抗病區(qū)域，（b2,b3]為中感病區(qū)域，b3以后為感病區(qū)域。

3 方程的應用

由其觀察值所計算的抗病指數(shù)為DIe，則be=DIe/DI0，然后在圖2中找出它所在的位置，就可以得到品種的抗病性。

圖2 抗病區(qū)域的劃分Fig.2 Different section of resistance capabilities

4 與煙草行業(yè)通用計算方法的比較

4.1 煙草行業(yè)對抗性劃分通用的計算方法

表1 煙草行業(yè)通用法對抗TMV種質(zhì)資源的鑒定Table1 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using common approach

4.2 抗性結(jié)果的比較

抗性結(jié)果如表1和表2所示。它們在高抗品種的劃分上具有完全一致性，而在抗病、中抗上有較大的差異性。

表2 本研究采用的方法對抗TMV種質(zhì)資源的劃分Table 2 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using the new approach

5 討 論

本研究的出發(fā)點是探求一種計算種質(zhì)資源抗病性新方法，并運用于實際觀察的數(shù)據(jù)中，它對種質(zhì)資源抗病性的劃分有一定的借鑒意義，有一定準確性，但也存在一定的問題。

表1和表2可以看出，本研究采用的方法與煙草行業(yè)目前通用的抗病性鑒定方法存在某些差異。二者對高抗性品種鑒定的結(jié)果相同，但對其他品種的鑒定卻有一定差異。筆者認為本方法對抗病性鑒定更具準確性。原因如下：

（1）本研究采用的公式更好的解決了文章一開始提出的問題，解決了發(fā)病級數(shù)和發(fā)病率在抗病性鑒定上沒有很好綜合考慮的矛盾。

（2）煙草行業(yè)通用方法計算發(fā)病級數(shù)，沒有很好地考慮同一品種在不同環(huán)境和氣候條件下對同一細菌或病毒的抗性會表現(xiàn)不同，因此得出的結(jié)果會因為環(huán)境氣候不同而有差異，這樣就具有不穩(wěn)定性，也給育種專家選育抗性親本帶來了不便。而本研究采用的方法是取比值，這樣就很好的剔除了環(huán)境、氣候以及人為因素造成的誤差，準確性和科學性更好。

（3）煙草行業(yè)通用方法通常要人為接種或者選擇重病區(qū)進行抗病性鑒定，比較麻煩。本研究采用比值鑒定抗病性，可以省去這個步驟，只要選定幾個有代表性的抗病、中抗病和感病品種即可。

如何選定有代表性的抗病、中抗病和感病品種是運用該方法的關(guān)鍵。

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