豌豆資源抗鐮孢根腐病鑒定

向 妮，段燦星，肖炎農(nóng)，宗緒曉，朱振東*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/國家農(nóng)作物基因資源與基因改良重大科學工程，北京 100081；2.華中農(nóng)業(yè)大學植物科技學院，武漢 430070)

豌豆資源抗鐮孢根腐病鑒定

向 妮1，2，段燦星1，肖炎農(nóng)2，宗緒曉1，朱振東1*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/國家農(nóng)作物基因資源與基因改良重大科學工程，北京 100081；2.華中農(nóng)業(yè)大學植物科技學院，武漢 430070)

由茄鐮孢豌豆?；?Fusariumsolanif.sp.pisi)引起的豌豆根腐病是豌豆的重要病害，在我國豌豆產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生和嚴重危害。防治該病唯一經(jīng)濟有效的方法是利用抗病品種。本研究采用分生孢子懸浮液浸種的接種方法，對250份豌豆資源進行抗鐮孢根腐病的鑒定和評價。結(jié)果表明，有24份資源根腐病病級小于或等于2.5級，表現(xiàn)穩(wěn)定的和較好的部分抗性。

豌豆； 鐮孢根腐病； 抗性

由茄鐮孢豌豆?；?Fusariumsolanif.sp.pisi)引起的豌豆根腐病是豌豆的重要病害[1]。我國20世紀50年代在青海省首先發(fā)現(xiàn)此病，目前已分布在大部分豌豆生產(chǎn)區(qū)，其中在寧夏回族自治區(qū)、甘肅省等豌豆主要生產(chǎn)區(qū)造成嚴重的產(chǎn)量損失[2-7]。由于該病為土傳病害，農(nóng)業(yè)措施或化學防治不能有效控制病害危害。實踐證明采用抗病品種是防治該病最經(jīng)濟、有效的手段[1,8]。在我國，少數(shù)研究者曾開展了豌豆抗根腐病資源篩選和抗病品種選育[9-12]。孫克勤等[8]篩選出‘草原11號’和‘草原12號’兩個抗根腐病品種；王寬倉等[6]篩選出了‘貢進選’和‘草原12號’兩個根腐病高抗品種；王志剛[9]從842 份豌豆品種資源中篩選出抗根腐病材料17份。甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心從20世紀70年代開始，先后培育出‘定豌1號’、‘定豌2號’、‘定豌3號’、‘定豌4號’、‘定豌5號’等耐根腐病豌豆品種[12]。然而，以往的豌豆抗根腐病鑒定采用田間自然發(fā)病方法，鑒定結(jié)果受環(huán)境條件及病原菌基因型的影響。本研究在控制條件下采用孢子懸浮液浸種的方法對豌豆種質(zhì)資源進行抗根腐病鑒定，以期篩選出抗性資源，為豌豆抗根腐病育種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試菌株和豌豆資源

供試的Fusariumsolanif．sp．pisi菌株DX-8為2009年由本實驗室從甘肅采集的土壤樣品中分離得到，經(jīng)鑒定含有PDA1、PEP1、PEP3三個豌豆致病基因，為強毒力菌株[13]。

豌豆種質(zhì)資源共250份，其中66份資源分別來源于內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學院、新疆農(nóng)業(yè)科學院、甘肅省農(nóng)業(yè)科學院、青海大學、江蘇省農(nóng)業(yè)科學院、河北省農(nóng)林科學院，其余184份資源由中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所提供。

1.2 接種體制備

DX-8接種在含有PDA培養(yǎng)基(200 g馬鈴薯，20 g葡萄糖，20 g瓊脂，水定容至1 000 mL)的培養(yǎng)皿上，25 ℃下培養(yǎng)7～10 d后，加入適量無菌水，用玻璃棒在培養(yǎng)基表面輕輕刮落孢子。孢子懸浮液經(jīng)過兩層紗布過濾，用血球計數(shù)板計算孢子濃度，調(diào)整孢子濃度到105個/mL。

1.3 抗性鑒定方法

抗性鑒定方法參考Ondrej等[14]。首先將待鑒定的豌豆種子用無菌水浸泡24 h，再將種子轉(zhuǎn)入制備好的孢子懸浮液中浸泡24 h，以感病品種‘草原27號’(經(jīng)過預試驗表明為高感品種)為對照。之后，種子播種在以滅菌細砂為基質(zhì)、直徑10 cm的塑料缽中，每缽5粒種子，置于溫度為25 ℃溫室中培養(yǎng)，必要時輔以14 h光照和澆水。3～4周后調(diào)查發(fā)病情況。試驗重復3次。

1.4 抗性評價

病級劃分采用Grünwald等[15]的0～5級分級標準。0級：根部無病斑；1級：下胚軸出現(xiàn)輕微病斑；2級：上、下胚軸病斑合并；3級病斑開始擴展至根系，根尖開始被侵染；4級：上、下胚軸以及根系幾乎都被感染，只剩下少量的白色未感染組織；5級：整個根系都被感染。計算每份材料的平均病級，平均病級數(shù)小于或等于2.5的為抗病。

2 結(jié)果與分析

2.1 豌豆種質(zhì)資源鑒定結(jié)果

綜合3次試驗結(jié)果，感病對照品種‘草原27號’的平均病級為5.0，被鑒定的25份資源的平均病級范圍在1.7～5.0之間，表明豌豆資源間對鐮孢菌根腐病的抗性存在明顯的差異。在250份資源中，有24份(9.6%)資源平均病級一致的低于或等于2.5，表現(xiàn)較好的抗性水平，其余226份資源的平均病級范圍在2.6～5.0之間，表現(xiàn)為感病(圖1)。在表現(xiàn)較高抗性水平的24份資源中，平均病級為1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.3、2.4和2.5的資源數(shù)分別為1、1、2、3、2、5、6、2和2份，均為國家種質(zhì)庫保存地方品種，其中來源于內(nèi)蒙古的有16份，山西6份、河南2份(表1)。對250份資源的粒色調(diào)查發(fā)現(xiàn)，豌豆種子顏色與根腐病的抗性存在相關(guān)性。在24份抗病資源中，麻色20份，綠色2份，淺綠色和褐色各1份。經(jīng)SAS V8軟件分析，粒色與抗病性的相關(guān)系數(shù)為0.54，表明粒色與病級數(shù)呈一定正相關(guān)。

圖1 250份豌豆資源的病級分布Fig.1 Distribution of 250 pea accessions in each range of disease severity rating

表1 24份抗根腐病豌豆資源Table 1 List of the 24 pea accessions resistant toFusarium solani f.sp.pisi

3 討論

豌豆是我國西部干旱地區(qū)的重要農(nóng)作物。長期以來，豌豆根腐病已嚴重制約了豌豆生產(chǎn)的發(fā)展。由于鐮孢菌為頑固的土傳病原菌，化學防治和一般農(nóng)業(yè)措施很難控制豌豆根腐病的發(fā)生，唯一經(jīng)濟有效的病害防治途徑就是利用抗性品種[1]。雖然，迄今國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)對豌豆根腐病免疫的豌豆品種或資源，但大量研究表明，豌豆品種或資源間存在明顯的抗性差異[9,15]。在我國，豌豆抗根腐病資源的鑒定曾零星開展，并篩選出一些抗性的材料，但均為田間觀察結(jié)果[8-11]。本研究利用致病基因型明確的F.solanif.sppisi菌株在控制條件下接種鑒定了250份豌豆資源的抗性，發(fā)現(xiàn)24份具有較好部分抗性水平的豌豆資源，這些抗性資源可以作為抗源，通過雜交育種和系統(tǒng)選育，培育出抗病品種。

本研究所用的250份豌豆資源可為兩部分，184份為國家種質(zhì)庫保存的地方品種，66份為一些豌豆育種單位提供的栽培品種或選育品系。24份抗性較好的資源均為地方品種，而栽培品種或品系中沒有鑒定出抗性材料。目前，我國國家種質(zhì)庫保存豌豆種質(zhì)在5 000份以上，因此，應該加大從地方品種中篩選豌豆抗根腐病資源的力度，篩選更多和抗性更好的抗源用于抗病品種的選育。在66份豌豆栽培品種或品系中，由甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心提供的豌豆品種定豌1號、2號、3號、4號、5號是該中心選育的耐根腐病豌豆品種，這些品種在該地區(qū)減輕豌豆根腐病危害發(fā)揮了重要作用[12]。但是，本研究表明，這5個品種對豌豆根腐病菌DX-8菌株不具有抗病性，根據(jù)0～5級標準分別為4.5級、3.5級、5級、5級、5級，均為感病品種。導致這種結(jié)果的可能解釋是：本研究所用的病原菌具有較強的致病力，人工接種鑒定的發(fā)病環(huán)境適宜和接種體壓力相對較大，因而選擇的強度大，而在田間病害發(fā)生的嚴重度與病原菌群體結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件和栽培措施密切相關(guān)。另一個方面，豌豆根腐病菌存在較大的變異性，在田間存在不同的致病基因型[16]，但是目前我國在病原菌種群結(jié)構(gòu)方面尚未研究，不同地區(qū)主要致病基因型不明確，因而導致田間鑒定結(jié)果與實驗室鑒定結(jié)果的差異。

一些研究表明，豌豆種子顏色與根腐病抗性的存在一定關(guān)系。王寬倉等[10]報道，豌豆品種對根腐病抗病頻率隨著粒色的加深而增高，粒色抗病頻率依次為：麻、綠麻、綠和白。本研究鑒定的24份抗性資源中，麻色占20份，綠色2份，淺綠色和褐色各1份。對250份豌豆資源粒色與抗病性進行相關(guān)性分析，粒色深淺與病級數(shù)呈正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.54，為中度相關(guān)，即隨著粒色變淺，病級數(shù)越大，抗病性越弱，這與王寬倉等[6]報道一致。但是，Grünwald等[15]研究表明，豌豆對根腐病的抗性與粒色或花色不存在連鎖關(guān)系。

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IdentificationforresistancetoFusariumrootrotinthepeagermplasm

Xiang Ni1，2，Duan Canxing1，Xiao Yannong2，Zong Xuxiao1，Zhu Zhendong1

(1.InstituteofCropScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences/TheNationalKeyFacilityforCropGeneResourcesandGeneticImprovement，Beijing100081,China；2.CollegeofPlantScienceandTechnology，HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan430070,China)

Fusariumroot rot, incited byFusariumsolanif.sp.pisi, is one of the most important diseases of pea.It is found in all pea-growing areas in China and often causes severe yield losses.Use of resistant pea cultivars is the most economical and effective method for controlling the disease.In this study, 250 pea accessions were identified for partial resistance againstFusariumroot rot by conidial suspension inoculation at the seedling stage.There were 24 pea accessions consistently scored below or equal to 2.5 on a 0-to-5 disease severity scale in three independent experiments, which demonstrated high partial resistance.

Pisumsativum;Fusariumroot rot; resistance

2013-02-25

： 2013-03-21

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項資金(CARS-09)；中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項(20105)

S 432.21

： ADOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2014.01.032

* 通信作者 E-mail:zhuzhendong@caas.cn