寧夏馬鈴薯主栽品種對黑痣病的抗性鑒定

王喜剛　郭成瑾　張麗榮　沈瑞清

摘要

為明確寧夏馬鈴薯主栽品種對黑痣病的抗性水平，利用田間和室內(nèi)接種相結(jié)合的方法對供試馬鈴薯品種的抗病性進(jìn)行評價(jià)。室內(nèi)接種試驗(yàn)表明，供試的20份馬鈴薯材料中沒有免疫及高抗品種，接種量與抗性水平呈負(fù)相關(guān)，其中‘隴薯7號，‘黑美人，‘青薯9號在接種量為5～15 g水平上表現(xiàn)為中抗。通過聚類分析，接種量為5 g和10 g時(shí)，以歐式距離13作為最佳聚類分割點(diǎn)，供試品種可分為3個類群。田間接種綜合評價(jià)分析表明，不同品種間抗性存在顯著差異，通過聚類分析，以歐式距離13作為最佳聚類分割點(diǎn)，試驗(yàn)品種可分為4個高感品種、11個中感品種和5個中抗品種。

關(guān)鍵詞

馬鈴薯； 黑痣?。?抗病性鑒定； 聚類分析

中圖分類號：

S 435.32

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017279

Identification of potato resistance to black scurf caused by

Rhizoctonia solani in Ningxia

WANG Xigang， GUO Chengjin， ZHANG Lirong， SHEN Ruiqing

（Institute of Plant Protection， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Ningxia Key

Laboratory of Plant Diseases and Pests Control， Yinchuan 750002， China）

Abstract

In order to evaluate the resistance of different potato cultivars to black scurf caused by Rhizoctonia solani， inoculation in field and laboratory were conducted in Ningxia. Laboratory inoculation identification indicated that none was immune in 20 tested potatoes. The inoculum sizes were negatively related to resistance levels. ‘Longshu 7， ‘Black Beauty and ‘Qingshu 9 showed moderate resistance at 5-15 g level of inoculum size. The 20 tested potato varieties were grouped into three groups at grouping point 13 of euclidean distance with the inoculum size of 5-10 g in clustering analysis. Field inoculation and comprehensive evaluation analysis indicated that disease resistance was different significantly by clustering analysis， and the 20 tested potato varieties were grouped into 4 highly susceptible cultivars， 11 moderate susceptible cultivars and 5 moderate resistant cultivars at grouping point 13 of euclidean distance.

Key words

potato； black scurf； identification of disease resistance； clustering analysis

馬鈴薯黑痣病是由立枯絲核菌Rhizoctonia solani Kühn引起的土傳病害，又稱立枯絲核菌病、莖基腐病、絲核菌潰瘍病、黑色粗皮病，以帶病種薯和土壤傳播，在世界各地馬鈴薯種植區(qū)都有發(fā)生[12]。隨著我國馬鈴薯種植面積的進(jìn)一步加大，該病害發(fā)生逐年加重，尤其在黑龍江、河北和內(nèi)蒙古已上升為馬鈴薯第一大病害，一般年份即可造成馬鈴薯減產(chǎn)15%左右，個別年份可致使全田毀滅，嚴(yán)重影響著馬鈴薯的產(chǎn)量與品質(zhì)，阻礙了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。在寧夏馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，隨著馬鈴薯種植面積的擴(kuò)大，重茬現(xiàn)象日益嚴(yán)重，土壤中病原菌數(shù)量逐年增加，使得這一病害由零星發(fā)生發(fā)展成為普遍發(fā)生。據(jù)調(diào)查，在寧夏南部山區(qū)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)黑痣病普遍發(fā)生，各市縣平均發(fā)病率在50%以上，減產(chǎn)30%左右[4]。

目前，生產(chǎn)上防治馬鈴薯黑痣病主要是利用傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑，防治效果不理想，不能從根本上控制該病害，且可能造成環(huán)境污染和農(nóng)藥殘留，易使植物產(chǎn)生抗藥性；選育和利用抗病品種是經(jīng)濟(jì)和有效的防治途徑，但需有效的抗性鑒定技術(shù)對種質(zhì)資源進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，由于馬鈴薯黑痣病病原菌腐生強(qiáng)，寄主范圍廣，目前在馬鈴薯材料中還沒有發(fā)現(xiàn)免疫和高抗的品種，不同品種間抗、感病性存在差異[5，6]。張笑宇等[7]從形態(tài)、結(jié)構(gòu)及生理生化方面探討了內(nèi)蒙古地區(qū)不同品種的馬鈴薯抗黑痣病機(jī)制，系統(tǒng)地研究了馬鈴薯抗黑痣病鑒定技術(shù)。近幾年，國內(nèi)外專家通過基因工程改良馬鈴薯對立枯絲核菌的抗性的研究越來越多，如Lorito等[8]將幾丁質(zhì)酶基因?qū)腭R鈴薯，轉(zhuǎn)基因植株不同組織中均呈現(xiàn)高水平的幾丁質(zhì)酶表達(dá)，其對立枯絲核菌也具有一定抗性。這些基因片段的克隆和特性研究為了解立枯絲核菌的致病機(jī)理和有效防治奠定了基礎(chǔ)。

聚類分析是從數(shù)量方面對植物的抗病性及其他性狀進(jìn)行分類研究的重要手段，它將一批樣品和變量按照其性質(zhì)上的親疏程度進(jìn)行分類，歐式距離是聚類分析中一種應(yīng)用較廣泛的聚類距離法[910]。陳紅梅等[11]在對馬鈴薯品種對鐮刀菌干腐病優(yōu)勢病原的抗病性評價(jià)中以歐式距離21作為最佳聚類距離分割點(diǎn)，將試驗(yàn)品種分為11個抗病品種、17個中抗品種和 7個感病品種。

最近幾年，我國對馬鈴薯黑痣病病原菌、各地病害發(fā)生率以及病害防治技術(shù)做了初步研究，但寧夏地區(qū)馬鈴薯品種對黑痣病的抗性研究尚未見報(bào)道，更缺乏系統(tǒng)的研究，還沒有相對成熟的抗性評價(jià)方法，馬鈴薯資源的抗病性情況及抗病機(jī)制還不清楚。因此，為明確馬鈴薯主栽品種對黑痣病的抗性，本試驗(yàn)選擇了寧夏南部地區(qū)主栽的20個不同馬鈴薯品種進(jìn)行室內(nèi)和田間抗性鑒定試驗(yàn)，以明確供試馬鈴薯品種對黑痣病菌的抗性水平，對馬鈴薯抗病育種及其防治具有重要的理論和實(shí)踐意義，為更好地防治馬鈴薯黑痣病奠定基礎(chǔ)。

1 材料方法

1.1 供試材料

供試病原菌：立枯絲核菌Rhizoctonia solani Kühn由寧夏農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所分離、鑒定、保存。

供試品種：‘大西洋、‘夏波蒂、‘費(fèi)烏瑞它、‘克新1號、‘荷蘭15、‘隴薯3號、‘黑美人、‘冀張薯8號、‘青薯9號、‘莊薯3號、‘隴薯7號、‘青薯168、‘中薯17號、‘中薯18號、‘中薯19號、‘中薯21號、‘寧薯14號、‘寧薯15號、‘隴薯8號、‘天薯11號。

接種體的制備：100 g麥麩加200 mL蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蚝笱b入500 mL的三角瓶中，121℃高壓滅菌40 min，冷卻后每瓶接種在PSA平板上培養(yǎng)4 d的立枯絲核菌菌餅10片（d=0.8 cm），于25℃黑暗培養(yǎng)30 d，直至產(chǎn)生大量的菌核，取出晾干。搓成粉末混勻備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 室內(nèi)接種試驗(yàn)

試驗(yàn)菌種為立枯絲核菌，單株接種量設(shè)5、10、15、20 g共4個處理，以不接菌植株作對照?；ㄅ柰翞闇缇?，土壤裝盆前利用干熱空氣滅菌法180～200℃滅菌0.5～1 h。馬鈴薯種薯均用0.5%的KMnO4消毒20 min，每個品種栽種10盆，每盆栽種3個薯塊，種植時(shí)將制備好的接種體按不同接種量分別均勻拌在花盆內(nèi)，使種薯被帶菌土所包圍。在苗期調(diào)查出苗率，成株期調(diào)查病株率，計(jì)算病薯率、病情指數(shù)、相對抗病指數(shù)，根據(jù)相對抗病指數(shù)進(jìn)行抗性評價(jià)。

1.2.2 田間接種試驗(yàn)

根據(jù)室內(nèi)接種試驗(yàn)結(jié)果，田間抗性試驗(yàn)單株接種量設(shè)為10 g，播種方式為人工開溝播種，播種前將立枯絲核菌麥麩培養(yǎng)物按1∶10的比例與土壤混合，均勻撒入種子溝內(nèi)，能使種薯被帶菌土所包圍。每份材料播3行，共50株，株距35 cm，行距70 cm，同一處理設(shè)在一個區(qū)內(nèi)，每個品種3次重復(fù)，共60個小區(qū)。土壤為沙壤土，土壤肥力中等，試驗(yàn)不施肥，于苗期調(diào)查出苗率，成株期調(diào)查病薯率；收獲期采用五點(diǎn)隨機(jī)取樣法，每小區(qū)取五點(diǎn)，每點(diǎn)取相連5株，共計(jì)25株，記錄薯塊病級數(shù)，計(jì)算病薯率及病情指數(shù)，進(jìn)行新復(fù)極差顯著性分析。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及計(jì)算方法

出苗率=（出苗數(shù)/播種數(shù)）×100%；

病薯率=（帶病塊莖數(shù)/調(diào)查總塊莖數(shù)）×100%。

按Woodhall等[12]的分級標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查黑痣病病級，計(jì)算病情指數(shù)和相對抗病指數(shù)，利用相對抗病指數(shù)進(jìn)行評價(jià)。

馬鈴薯黑痣病塊莖病情分級標(biāo)準(zhǔn)：

0級，薯塊上無病斑；

1級，病斑小，病部面積占整個薯塊面積5%以下；

3級，病斑較小，病部面積占整個薯塊面積5%～10%；

5級，病斑較小或個別較大，病部面積占整個薯塊面積11%～25%；

7級，病斑大小均有分布，病部面積占整個薯塊面積26%～50%；

9級，病斑大小均有分布，病部相連面積占整個薯塊面積的50%以上。

病情指數(shù)和相對抗病指數(shù)計(jì)算公式：

病情指數(shù)=Σ（各級病薯數(shù)×相對級數(shù)值）×100/（調(diào)查總薯數(shù)×9）；

相對抗病指數(shù)=1-所測品種病情指數(shù)/發(fā)病最重品種病情指數(shù)；

相對抗病指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

1 免疫（I）；

0.80～0.99 高抗（HR）；

0.60～0.79 中抗（MR）；

0.40～0.59 中感（MS）；

0.00～0.39 高感（HS）。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)最適聚類分析結(jié)果，以最佳聚類距離的適當(dāng)大小作為分割點(diǎn)[13]，依據(jù)接種后的塊莖病情指數(shù)與病薯率之間的線性關(guān)系，對20個供試品種進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 室內(nèi)接種對黑痣病的抗性研究

2.1.1 馬鈴薯不同品種對黑痣病的室內(nèi)抗性評價(jià)

由表1可知，用麩皮做基質(zhì)培養(yǎng)馬鈴薯黑痣病病菌能產(chǎn)生大量的菌絲和菌核，并能有效地誘發(fā)馬鈴薯黑痣病。室內(nèi)接種處理的20個馬鈴薯品種沒有免疫及高抗品種。在不接種時(shí)供試的20份馬鈴薯材料發(fā)病普遍較輕，病情指數(shù)最大的為‘大西洋，感病材料發(fā)病較輕，抗、感性狀難以區(qū)分。根據(jù)相對抗病指數(shù)在接種量為5 g時(shí)表現(xiàn)為中抗的有‘黑美人、‘青薯9號、‘莊薯3號和‘隴薯7號，占供試品種總數(shù)的20%；表現(xiàn)為中感的品種有7個，占供試品種總數(shù)的35%；表現(xiàn)為高感的品種有9個，占供試品種總數(shù)的45%。在接種量為10 g時(shí)表現(xiàn)為中抗的有‘黑美人、‘青薯9號、‘莊薯3號和‘隴薯7號，占供試品種總數(shù)的20%；表現(xiàn)為中感的品種有6個，占供試品種總數(shù)的30%；表現(xiàn)為高感的品種有10個，占供試品種總數(shù)的50%。接種量為15 g時(shí)抗性表現(xiàn)為中抗的有‘黑美人、‘青薯9號、和‘隴薯7號，占供試品種總數(shù)的15%；抗性表現(xiàn)為中感的品種有4個，占供試品種總數(shù)的20%；抗性表現(xiàn)為高感的品種有13個，占供試品種總數(shù)的65%。在接種量為20 g時(shí)，20份材料病情指數(shù)都達(dá)到最大，與接種量5～15 g時(shí)的抗性表現(xiàn)相比，抗、感品種所占比例差距大，表明20 g的接種量用于品種抗病性鑒定時(shí)，菌量較大，感病品種分布較多，此接種量用于接種鑒定馬鈴薯黑痣病抗性不合理。因此，本試驗(yàn)僅用接種量5～15 g的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析，田間接種試驗(yàn)每株接種量選擇10 g進(jìn)行接種鑒定。

2.1.2 不同接種量對不同品種馬鈴薯黑痣病抗病性聚類分析

利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件歐式距離法進(jìn)行病情指數(shù)與病薯率相關(guān)性聚類分析，結(jié)果表明，20個供試馬鈴薯品種病情指數(shù)與病薯率相關(guān)性數(shù)據(jù)在不作轉(zhuǎn)換、聚類距離采用歐式距離、聚類方法采用最長距離法時(shí)所得聚類效果與接種結(jié)果吻合度最好。由圖1可知，接種量為5 g時(shí)，以歐式距離13作為聚類分割點(diǎn)，可將20個馬鈴薯品種分為3類。第1類9個品種：‘大西洋、‘中薯18號、‘夏波蒂、‘克新1號、‘中薯19號、‘冀張薯8號、‘費(fèi)烏瑞它、‘中薯21號、‘中薯17號；第2類 7個品種：‘荷蘭15、‘天薯11號、‘隴薯8號、‘寧薯15號、‘隴薯3號、‘青薯168、‘寧薯14號；第3類4個品種：‘黑美人、‘青薯9號、‘隴薯7號、‘莊薯3號。綜合考慮接種后的塊莖病情指數(shù)和相對抗病指數(shù)，將第 1 類定為高感品種、第2類定為中感品種、第3類定為中抗品種。

2.2 不同馬鈴薯品種對黑痣病田間抗性研究

2.2.1 不同馬鈴薯品種對黑痣病的田間抗性

由表2可知，供試20份馬鈴薯品種在田間均發(fā)病，但發(fā)病程度有一定的差異，其中對黑痣病表現(xiàn)為中抗水平的品種有‘黑美人、‘青薯9號、‘莊薯3號、‘隴薯7號和‘寧薯14號，占供試品種的25%；表現(xiàn)為中感水平的品種有‘費(fèi)烏瑞它、‘荷蘭15、‘隴薯3號、‘青薯168、‘中薯17號、‘中薯18號、‘中薯19號、‘中薯21號、‘寧薯15號、‘隴薯8號和‘天薯11號，占供試品種的55%；表現(xiàn)為高感水平的品種有‘大西洋、‘夏波蒂、‘冀張薯8號和‘克新1號，占供試品種的20%。

2.2.2 馬鈴薯不同品種對黑痣病抗病性的聚類分析

利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件歐式距離法進(jìn)行病情指數(shù)與病薯率相關(guān)性聚類分析，結(jié)果（圖4）表明，20個供試馬鈴薯品種病情指數(shù)與病薯率相關(guān)性數(shù)據(jù)在不作轉(zhuǎn)換、聚類距離采用歐式距離、聚類方法采用最長距離法，以歐式距離13作為最佳聚類分割點(diǎn)，將供試品種分為3個類群，第1類群包括‘大西洋、‘夏波蒂、‘克新1號、‘冀張薯8號，田間抗性試驗(yàn)表現(xiàn)為高感，占供試品種的20%；第2類群包括‘費(fèi)烏瑞它、‘荷蘭15、‘隴薯3號、‘青薯168、‘中薯17號、‘中薯18號、‘中薯19號、‘中薯21號、‘寧薯15號、‘隴薯8號和‘天薯11號，田間抗性試驗(yàn)表現(xiàn)為中感，占供試品種的55%；第3類群包括‘寧薯14號、‘莊薯3號、‘青薯9號、‘隴薯7號和‘黑美人，田間抗性試驗(yàn)表現(xiàn)為中抗，占供試品種的20%。

3 結(jié)論與討論

本研究鑒定了寧夏南部地區(qū)馬鈴薯主栽品種對黑痣病的抗性，通過對供試的20份馬鈴薯品種的室內(nèi)和田間抗性鑒定結(jié)果可以看出，供試品種中沒有對馬鈴薯黑痣病免疫和高抗的品種，室內(nèi)鑒定試驗(yàn)表明，供試馬鈴薯品種間存在抗病性差異，接種量為10 g時(shí)，20%的品種表現(xiàn)為中抗，30%的品種表現(xiàn)為中感，50%的品種表現(xiàn)為高感。田間抗性鑒定結(jié)果表明，25%的品種表現(xiàn)為中抗，55%的品種表現(xiàn)為中感，20%的品種表現(xiàn)為高感，同一水平下田間鑒定與室內(nèi)鑒定表現(xiàn)為中抗水平的品種基本一致。此外在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)馬鈴薯品種的抗性與病害的潛育期呈正相關(guān)，病菌在抗病品種中的潛育期較長，在感病品種中較短，馬鈴薯塊莖表皮顏色較深的品種較抗病。

對同一種品種來說，室內(nèi)接種比田間自然發(fā)病嚴(yán)重，病情指數(shù)高，造成這種差異的原因很多，一方面室內(nèi)接種鑒定的病原菌數(shù)量比較充足，溫度相對穩(wěn)定，濕度較高，有利于病害發(fā)生，而田間抗性鑒定病菌侵染受到外界環(huán)境條件、土壤性質(zhì)、土壤微生物環(huán)境等因素的影響。因此，為避免一些田間自然條件對抗性鑒定結(jié)果的影響，本試驗(yàn)首先采用室內(nèi)接種的方法對馬鈴薯抗黑痣病進(jìn)行抗性評價(jià)，然后通過田間接種進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果基本反映了不同馬鈴薯品種的抗病性程度。張笑宇[7]采用田間接種和室內(nèi)鑒定相結(jié)合的方法對28份馬鈴薯材料抗病性鑒定表明，品種間存在顯著差異，但沒有免疫和高抗的品種，紅皮等馬鈴薯塊莖表皮顏色較深的品種較抗病，白皮品種感病。陳愛昌等[5]采用田間自然發(fā)病方法對 19 個馬鈴薯品種（系）進(jìn)行了抗黑痣病比較試驗(yàn)，結(jié)果表明‘心里美是唯一一個沒有染病的品種，原因可能是紫色表皮抗病。

選用抗病品種是綜合防治各種病害的重要措施之一，因此對抗黑痣病菌鑒定的馬鈴薯品種范圍應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大，并針對不同地域適合種植的品種分區(qū)域分品種進(jìn)行抗性評價(jià)，從而為抗病育種提供抗病品種及親本材料，加強(qiáng)對黑痣病抗性水平基因工程與田間篩選相結(jié)合的研究對于控制馬鈴薯黑痣病具有非常重要的意義。本研究篩選出的4份中抗品種‘青薯9號、‘莊薯3號、‘隴薯7號和‘黑美人是田間抗性較好的材料，適宜在寧夏馬鈴薯種植區(qū)推廣種植，篩選出的抗病品種可用作馬鈴薯黑痣病抗病育種的資源，為今后抗性基因的生產(chǎn)及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，本試驗(yàn)的結(jié)果對于綜合防治馬鈴薯黑痣病具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）