4個(gè)甜瓜野生近緣種對南方根結(jié)線蟲的抗性評價(jià)

王志偉 李涵 孫德璽 鄧云 徐小軍 劉君璞

摘 要： 為了確定4個(gè)甜瓜野生近緣種抗南方根結(jié)線蟲的水平，采用盆栽幼苗人工接種的方法，測定了南方根結(jié)線蟲侵染后幼苗各器官相對生長量及相關(guān)抗性指標(biāo)，并進(jìn)行了聚類分析和隸屬函數(shù)分析。結(jié)果表明，南方根結(jié)線蟲侵染后幼苗不同器官的相對生長量、抗性指標(biāo)及其變異系數(shù)不同。利用變異系數(shù)較大的根結(jié)指數(shù)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果與4個(gè)抗性指標(biāo)聚類分析的結(jié)果一致。通過綜合鑒定評價(jià)，將4個(gè)甜瓜野生近緣種分為中抗和低抗2個(gè)類群，抗性由強(qiáng)到弱依次為：角瓜、西印度瓜、刺瓜、無花果葉瓜。

關(guān)鍵詞： 甜瓜野生近緣種； 南方根結(jié)線蟲； 抗性評價(jià)

Evaluation of Four Melon Relatives for Resistance to Meloidogyne

incognita

WANG Zhi-wei1，3， Li Han1， SUN De-xi2， DENG Yun2， XU Xiao-jun2， LIU Jun-pu2

（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128，China； 2. Zhengzhou Fruit Research Institute， CAAS， Zhengzhou， Henan 450009， China； 3. Hunan Watermelon and Melon Research Institute， Changsha， Hunan 410125， China）

Abstract： In order to define the resistance of 4 melon relatives to Meloidgyne incognita，the relative growth indexes and relevant indexes of 4 melon relatives seedlings planted in pots inoculated with Meloidgyne incognita in the experiment. The clustering analysis and subordinate function analysis with different indexes were conducted. Growth indexes of different organs， resistant indexes and their coefficiency of variance were different. The result of clustering analysis with gall index was very similar to that with four resistant indexes. Based on our results，the melon relatives could be grouped to moderate resistance and low resistance. The order of resistance is Cucumis metuliferus，C. anguria，C. metuliferus var，C. ficifolius with highest resistance in Cucumis metuliferus.

Key words： Melon relatives； Meloidogyne incognita； Evaluation

根結(jié)線蟲是危害農(nóng)作物的重要病原生物之一，它廣泛分布于世界各地。在我國南方根結(jié)線蟲危害最為嚴(yán)重[1-4]。甜瓜產(chǎn)業(yè)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)較為重要的地位，在農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民致富中發(fā)揮著顯著的作用。隨著重茬年限的增加，根結(jié)線蟲蟲體數(shù)量積累日益增多，危害程度呈上升趨勢。一般因?yàn)楦Y(jié)線蟲危害而損失20%～30%，有的地方超過50% 甚至絕產(chǎn)，對我國甜瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅[5]。利用抗性砧木進(jìn)行嫁接栽培是解決甜瓜根結(jié)線蟲病的有效措施，但是前人在甜瓜栽培種中未發(fā)現(xiàn)抗根結(jié)線蟲的種質(zhì)資源[6-10]，王吉明等[11]對其引進(jìn)的甜瓜近緣植物的植物學(xué)性狀進(jìn)行了觀察，但未對其抗根結(jié)線蟲能力進(jìn)行鑒定，因此，研究甜瓜野生近緣種資源對根結(jié)線蟲的科學(xué)鑒定評價(jià)體系、篩選抗性強(qiáng)的資源，對于克服或減輕根結(jié)線蟲對甜瓜的危害，以及利用抗性材料培育抗根結(jié)線蟲的甜瓜品種，均具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本研究通過測定4個(gè)甜瓜野生近緣種幼苗接種南方根結(jié)線蟲后各器官的相對生長量及相關(guān)抗性指標(biāo)，利用聚類分析和隸屬函數(shù)分析等方法，對供試甜瓜野生近緣種進(jìn)行抗性鑒定與評價(jià)，旨在探討不同鑒定評價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定不同甜瓜野生近緣種抗南方根結(jié)線蟲的差異，為合理利用抗性甜瓜野生近緣種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2012年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所進(jìn)行。供試甜瓜野生近緣種共4份，分別為：角瓜Cucumis metuliferus，刺瓜C. metuliferus var.，西印度瓜C. anguria，無花果葉瓜C. ficifolius。由于各材料的發(fā)芽勢不同，為保證同期播種，于4月27—29日根據(jù)各材料的適宜發(fā)芽時(shí)間（d），實(shí)行分期浸種、催芽。并于5月2日選取發(fā)芽種子播種于32孔穴盤中，播種后置于日光溫室內(nèi)培養(yǎng)。5月19日幼苗長至2葉1心時(shí)，移栽到直徑21 cm、高18 cm的塑料花盆中，每盆1株，每份材料種植90盆，每15盆為1個(gè)處理小區(qū)，共6個(gè)小區(qū)，栽培基質(zhì)經(jīng)過121 ℃高溫滅菌1 h。

1.2 線蟲的獲取和接種

南方根結(jié)線蟲（Meloidogyne incognita）由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院李紅梅教授提供。先將其接種到無菌土盆栽的易感根結(jié)線蟲的番茄品種改良西粉902的根際，生長45 d后番茄根系出現(xiàn)明顯根結(jié)時(shí)，采用劉維志[12]的方法從番茄根部分離南方根結(jié)線蟲的卵。5月23日用打孔器在盆栽西瓜幼苗根際打孔（每盆6孔），其中3個(gè)小區(qū)注入根結(jié)線蟲的卵（每盆3 000粒），另3個(gè)小區(qū)注入清水為對照。

1.3 測定指標(biāo)及計(jì)算方法

1.3.1 生長指標(biāo) 甜瓜野生近緣種幼苗接種根結(jié)線蟲60 d后，每小區(qū)隨機(jī)選取6株測定其植株高度（PH）、莖粗度（SD）、根系鮮質(zhì)量（RFW）、莖鮮質(zhì)量（SFW）、葉鮮質(zhì)量（LFW）等生長指標(biāo)，各器官相對生長量均按下式計(jì)算：

相對生長量/%=■×100

1.3.2 抗性指標(biāo) 參照張學(xué)煒[13]，陳勁楓[14]等在葫蘆科瓜類的分級標(biāo)準(zhǔn)。0級：植株根部無根結(jié)；1級：植株根部形成1～2個(gè)根結(jié)；2級：植株根部形成3～10個(gè)根結(jié)；3級：植株根部形成11～30個(gè)根結(jié)；4級：植株根部形成31～100個(gè)根結(jié)；5級：植株根部形成根結(jié)數(shù)超過100個(gè)。采用劉維志[12]的方法分離單株根系蟲卵，并在解剖鏡下計(jì)數(shù)；采用Boiteux等[15]的方法計(jì)算病級指數(shù)（DI）、根結(jié)指數(shù)（GI）、卵粒指數(shù)（EI）和線蟲繁殖系數(shù)（RF）。計(jì)算公式如下：

DI=Σ（各病級植株數(shù)×該級數(shù)）/（調(diào)查總株數(shù)×最重病級數(shù)值）×100；

GI=單株根結(jié)數(shù)/單株根鮮質(zhì)量；

EI=單株卵粒數(shù)/單株根鮮質(zhì)量；

RF=單株卵粒數(shù)/單株卵接種量。

1.3.3 隸屬函數(shù)值X（μ） 參照宋洪元等[16]的隸屬函數(shù)值計(jì)算方法?？剐灾笜?biāo)的隸屬函數(shù)值X（μ）=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin），生長指標(biāo)的隸屬函數(shù)值X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X為接種60 d時(shí)某甜瓜野生近緣種幼苗某指標(biāo)測定值，Xmax為所有供試幼苗該指標(biāo)的最大值，Xmin為所有供試幼苗該指標(biāo)的最小值。隸屬函數(shù)值越大，表示該甜瓜野生近緣種的抗根結(jié)線蟲能力越強(qiáng)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，采用SAS9.0軟件的類平均法進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 南方根結(jié)線蟲對不同甜瓜野生近緣種幼苗生長和抗性指標(biāo)的影響

根結(jié)線蟲對甜瓜野生近緣種幼苗相對生長量有顯著影響，且材料間差異較大，角瓜的相對生長量較高，而西印度瓜和無花果葉瓜較低。相對生長量可以反映幼苗遭受南方根結(jié)線蟲侵染后保持原有生長勢的能力，其值越大，說明抗（耐）病能力越強(qiáng)，反之，越弱。因此，不同材料幼苗相對生長量差異較大，即抗（耐）南方根結(jié)線蟲的能力存在差異。從各生長指標(biāo)的變異系數(shù)來看，相對根鮮質(zhì)量較大，為46%，而相對莖粗度較小，為5.26%，說明根結(jié)線蟲對根系鮮質(zhì)量影響最大，而對莖粗度影響最?。ū?）。由表2可見，不同西瓜幼苗的GI、EI、RF和DI也存在差異，且材料間變異系數(shù)較大，說明各抗性指標(biāo)均可直觀反映甜瓜野生近緣種幼苗抗南方根結(jié)線蟲的差異。

2.2 甜瓜野生近緣種對南方根結(jié)線蟲抗性的聚類分析

以GI、EI、RF和DI為指標(biāo)聚類分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閾值為0.74（SPRSQ=0.18）時(shí)，可將4份材料分為兩類，其中角瓜和刺瓜為中抗材料，西印度瓜和無花果葉瓜為低抗材料。

受到南方根結(jié)線蟲侵染后，甜瓜野生近緣種幼苗抗性以GI變異系數(shù)最大，表明該指標(biāo)對根結(jié)線蟲侵染最敏感。以GI為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明當(dāng)閾值為0.78（SPRSQ=0.17）時(shí)，可將4份材料分為2類，其中角瓜和刺瓜為中抗材料，西印度瓜和無花果葉瓜為低抗材料。

2.3 甜瓜野生近緣種抗根結(jié)線蟲能力綜合評價(jià)

計(jì)算不同甜瓜野生近緣種幼苗各指標(biāo)的隸屬函數(shù)，結(jié)果表明（表3），角瓜的隸屬函數(shù)總值7.12，為最高，說明其有較強(qiáng)的抗根結(jié)線蟲能力，無花果葉瓜的隸屬函數(shù)總值1.86，為較低，說明其抗根結(jié)線蟲能力較弱；其他2份材料的隸屬函數(shù)總值居中。根據(jù)隸屬函數(shù)總值大小，可以看出供試4份材料中抗性從強(qiáng)到弱依次為：角瓜、西印度瓜、刺瓜和無花果葉瓜。

3 討 論

3.1 甜瓜野生近緣種幼苗對南方根結(jié)線蟲侵染的反應(yīng)

甜瓜野生近緣種幼苗接種南方根結(jié)線蟲后，各材料幼苗的生長量及相關(guān)抗性指標(biāo)均發(fā)生顯著變化，材料間存在差異。南方根結(jié)線蟲侵染可顯著降低甜瓜野生近緣種幼苗的生長量，其中根鮮質(zhì)量的變異系數(shù)較大，莖鮮質(zhì)量次之，莖粗度較小，表明根結(jié)線蟲侵染對幼苗根系的影響較大，而對莖粗度影響較小。這與徐小明等[17]在茄子和郭衍銀等[18]在生姜上的研究結(jié)果一致。

3.2 甜瓜野生近緣種對南方根結(jié)線蟲的抗性鑒定及評價(jià)方法

葫蘆科瓜類對根結(jié)線蟲抗性鑒定的標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)僅采用根結(jié)（病級）指數(shù)作為鑒定標(biāo)準(zhǔn)[12-13，19]，國外多采用根結(jié)指數(shù)、卵粒指數(shù)等指標(biāo)作為鑒定標(biāo)準(zhǔn)[15]。由于根結(jié)線蟲侵染引發(fā)的甜瓜野生近緣種幼苗各指標(biāo)的變化不一致，很難確定一個(gè)可靠準(zhǔn)確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，而聚類分析可根據(jù)一些能客觀反映研究對象之間親疏關(guān)系的統(tǒng)計(jì)量，按距離遠(yuǎn)近或者性質(zhì)相似的原則分為若干類，因此聚類分析法在植物抗性材料篩選中已被廣泛應(yīng)用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，以GI、EI、RF、和DI等為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，當(dāng)閾值為0.74（SPRSQ=0.18）時(shí)，可將4份材料分為兩類；以GI為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明當(dāng)閾值為0.78（SPRSQ=0.17）時(shí)，也可將4份材料分為兩類。由于聚類分析過程中的SPRSQ為半偏R2，用來判斷一次合并的效果，值越小，說明合并效果越好，因此，以1個(gè)抗性指標(biāo)進(jìn)行聚類分析較4個(gè)抗性指標(biāo)分析的結(jié)果更準(zhǔn)確，這與翟衡等[20]在葡萄上的研究結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果還表明，在進(jìn)行甜瓜野生近緣種抗根結(jié)線蟲能力評價(jià)過程中，利用根結(jié)指數(shù)可以較為準(zhǔn)確地鑒定出各材料的抗病性差異。

聚類分析雖然可以將供試材料區(qū)分類群，但材料間抗性強(qiáng)弱的比較仍需要結(jié)合專業(yè)知識來考慮。隸屬函數(shù)是根據(jù)供試材料的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行無量綱運(yùn)算后得到的數(shù)值，其所有指標(biāo)的隸屬函數(shù)總和，可反映該材料在所有供試材料中的地位，因此，該方法越來越多的應(yīng)用于一些材料的抗性篩選及評價(jià)。本試驗(yàn)根據(jù)隸屬函數(shù)總值的大小，得出供試甜瓜野生近緣種抗南方根結(jié)線蟲能力最強(qiáng)的是角瓜，抗性較弱的是無花果葉瓜，但隸屬函數(shù)不能將各材料進(jìn)行系統(tǒng)分類。因此在甜瓜野生近緣種抗根結(jié)線蟲能力鑒定評價(jià)中，應(yīng)采用多指標(biāo)多體系進(jìn)行評價(jià)，不能僅采用單一的鑒定指標(biāo)與評價(jià)體系。

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