四倍體與二倍體西瓜苗期接種枯萎病菌生理小種1的抗性差異

姬萬麗 朱紅菊 趙勝杰 路緒強 何楠 劉文革

摘 要： 以23組同源二倍體和四倍體西瓜為試驗材料，在幼苗1葉1心時期用傷根法接種枯萎病菌生理小種1，比較二倍體和四倍體西瓜苗期枯萎病抗性差異。鑒定結果顯示，除了‘浙2選四倍體西瓜發(fā)病指數(shù)為72，對枯萎病菌生理小種1表現(xiàn)為輕抗外，其余二倍體和四倍體組合均為感病類型。與二倍體西瓜相比，四倍體幼苗發(fā)病時間明顯滯后，發(fā)病癥狀較輕，四倍體比二倍體抗枯萎病，在‘Yu15‘黃枚‘鄭州3號‘返祖1號‘89選9‘小紅玉等不同倍性組合間的枯萎病抗性差異尤為明顯。這些苗期鑒定結果可以為多倍體西瓜抗病育種提供參考。

關鍵詞： 西瓜；多倍體；枯萎?。豢共¤b定

Abstract： In order to identify the Fusarium wilt disease resistance of diploid and tetraploid watermelon seedlings， 23 groups of diploid and homotetraploid watermelon were used as materials， the root injury method was applied to inoculate Fusarium oxysporum f. sp. niveum race 1. The results showed that all the watermelon seedlings were susceptible types except for tetraploid ‘Zhe 2 xuan variety which disease index was 72. Compared with the diploid， wilt disease were late in homotetraploid seedlings， and the symptoms were lighter， especially in ‘Yu15， ‘Huangmei， ‘Zhengzhou No. 3， ‘Fanzu No. 1， ‘89Xuan9， ‘Xiaohongyu and so on， the tetraploid watermelon seedlings were more resistant to Fusarium wilt than diploid ones. These results could provide reference for the disease resistance breeding of polyploid watermelon.

Key words： Watermelon；Polyploid；Fusarium wilt；Disease identification

我國是西瓜（Citrullus lanatus）產(chǎn)業(yè)大國，種植面積183萬hm2，占世界西瓜生產(chǎn)面積的60%，總產(chǎn)量的73%[1]。由于近年來我國西瓜種植產(chǎn)業(yè)的調(diào)整，溫室及大棚西瓜栽培面積不斷增加，農(nóng)戶的種植方式單一化，西瓜重茬栽培比較普遍，所以西瓜枯萎病的發(fā)病情況有逐年加重的趨勢，在西瓜主產(chǎn)區(qū)發(fā)病較為嚴重。瓜類枯萎病是由鐮刀菌屬尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. niveum）引起的[2]一種危害極為嚴重的土傳病害，在世界各地均有發(fā)生，發(fā)病時葉片萎蔫，初期尚可恢復正常，發(fā)病后期整株枯死，嚴重可能導致整片西瓜絕產(chǎn)[3]。由于該病原菌可以在土壤中存活10年以上，而且小種也會不斷發(fā)生變異，因此西瓜枯萎病的防治比較困難，嚴重影響了西瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而選育抗病西瓜品種是解決這一問題的有效方法之一。

多倍體化在植物進化中具有重要地位，前人的研究發(fā)現(xiàn)，多倍體在耐熱[4-6]、抗寒[6-8]、耐鹽[9]、抗病[10-13]等方面均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。劉文革等[14]對不同染色體倍性的西瓜枯萎病抗病性進行了研究，結果顯示，同源四倍體及同源三倍體西瓜對枯萎病的抗病能力優(yōu)于其同源二倍體，可連種多茬。筆者在此基礎上，選用中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所多倍體西瓜遺傳育種課題組誘變的多組四倍體西瓜及其同源二倍體為試驗材料，通過傷根法接種枯萎病菌進行苗期枯萎病抗性鑒定，比較不同倍性西瓜間的抗性差異，為后續(xù)多倍體西瓜抗病育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

所用試驗材料為23組二倍體及其人工誘導的同源四倍體西瓜，抗病和感病對照品種分別為‘Sugarlee（R）‘Suger Baby（S）。枯萎病菌生理小種1由浙江大學生物技術研究所宋鳳鳴教授惠贈。試驗于2017年5月在中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所智能型溫室中進行。二倍體及四倍體材料均由中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所多倍體西瓜遺傳育種課題組提供（詳見表2）。二倍體均為高代自交純合單系，四倍體由0.2%的秋水仙素誘導二倍體幼苗生長點獲得，之后連續(xù)自交6代，進行孕性恢復，性狀穩(wěn)定。

1.2 方法

1.2.1 西瓜幼苗的培養(yǎng) 挑選均勻一致的西瓜種子進行人工破殼，于55 ℃溫湯浸種2 h后，用濕毛巾包好，放置在30 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，取出發(fā)芽整齊的種子播種至已經(jīng)澆透水的育苗專用基質(zhì)中，覆土并覆膜保濕，待80%幼苗破土后，去膜適當通風，并及時進行脫帽?？刂朴酌缭谙鄬穸葹?0%、溫度28 ℃、16 h/8 h光暗交替的環(huán)境中生長。

1.2.2 傷根法接種 枯萎病菌接種參考Song等[15]的方法，略有改動。西瓜苗生長至1葉1心時，選取生長一致的幼苗用清水洗凈根表，此過程盡量不要傷害植物根系，用消毒過的剪刀剪去根長的1/3，置于濃度為106個·mL-1分生孢子懸液中浸根15 min，之后移栽至新的培養(yǎng)基質(zhì)中，繼續(xù)用不少于40 mL的分生孢子懸液灌根處理。覆膜保濕3 d，之后放置在28 ℃的環(huán)境中生長。

1.2.3 枯萎病發(fā)病統(tǒng)計 試驗分別以‘Sugarlee和‘Suger Baby作為抗病和感病對照品種，對‘鄭州3號二倍體及同源四倍體進行苗期枯萎病接種鑒定，每一組材料設置30株重復。接種3 d后每天下午記錄發(fā)病情況，并統(tǒng)計發(fā)病等級。枯萎病的抗性評價標準見表1，等級的劃分參照Martyn等[16]的分級標準，具體如下：

0級，無明顯發(fā)病癥狀，與對照幼苗無差異；

1級，植株葉片出現(xiàn)黃化，子葉和葉片輕微萎蔫；

2級，一片真葉萎蔫或子葉嚴重萎蔫；

3級，子葉及60%以上真葉萎蔫，不能恢復正常；

4級，整株萎蔫，60%以上枯死，但心葉仍成活；

5級，整株枯死；

發(fā)病指數(shù)=（∑（發(fā)病等級×該發(fā)病等級下幼苗株數(shù)）×100）/（5×調(diào)查總株數(shù)）。

2 結果與分析

采用苗期傷根浸根法接種枯萎病菌生理小種1，對23組同基因型不同倍性（二倍體、四倍體）的西瓜進行枯萎病苗期鑒定，結果如表2所示，感病寄主‘Suger Baby發(fā)病指數(shù)97.1，抗病寄主‘Sugarlee發(fā)病指數(shù)為13.3，對照品種在本試驗中鑒定結果正常。不同品種西瓜的鑒定結果顯示，接種16 d后除了‘浙2選四倍體對枯萎病菌生理小種1表現(xiàn)為輕抗外，其余二倍體和四倍體組合均為感病類型。

比較二倍體與同源四倍體西瓜幼苗發(fā)病情況發(fā)現(xiàn)，接種枯萎病菌4 d及7 d后23組二倍體西瓜幼苗發(fā)病指數(shù)均比四倍體高。圖2所示為部分二倍體和其同源四倍體接種枯萎病菌后第7 天的發(fā)病情況對比，二倍體西瓜幼苗已經(jīng)嚴重萎蔫，而四倍體的發(fā)病癥狀并不明顯，此時以‘Yu15差異最為明顯，二倍體發(fā)病指數(shù)為85.7，四倍體發(fā)病指數(shù)為29.5。接種10 d后，除了‘冰糖脆‘ED2號‘XYXB外，其他四倍體依然具有一定的枯萎病抗病優(yōu)勢。相比二倍體，四倍體幼苗發(fā)病時間明顯滯后，發(fā)病癥狀較輕，尤其在‘Yu15‘黃枚‘鄭州3號‘返祖1號‘89選9‘小紅玉等不同倍性組合間差異明顯。

3 討論與結論

西瓜枯萎病抗性鑒定的研究中常以‘Suger Baby‘Sugarlee等為鑒定寄主，本試驗鑒定結果顯示，‘Suger Baby為感病品種，發(fā)病指數(shù)為97.1，與耿麗華等[17]的鑒定結果95%接近?！甋ugarlee抗枯萎病生理小種1，與羊杏平等[18]的結果一致。不同品種西瓜的鑒定結顯示，除了‘浙2選四倍體外其余材料鑒定均為感病品種，推測可能是因為栽培品種中的抗病品種資源較少，建議在多倍體育種過程中應注重抗病品種的篩選，培育兼抗枯萎病的優(yōu)質(zhì)品種。

筆者研究發(fā)現(xiàn)，與二倍體相比四倍體幼苗發(fā)病時間滯后，發(fā)病癥狀明顯較輕，四倍體有明顯的抗枯萎病優(yōu)勢。多倍體在植物進化中具有重要的地位，正因為多倍體的抗逆性，使得遺傳穩(wěn)定的多倍體能在植物中普遍存在。前人的大量的研究發(fā)現(xiàn)，多倍體與其同源二倍體祖先相比具有更高的抗病能力。劉文革等[14]對不同染色體倍性的西瓜枯萎病抗病性進行了研究，結果顯示，同源四倍體及同源三倍體對枯萎病的抗病能力均優(yōu)于其同源二倍體，可連種多茬；四倍體甘藍型油菜、香蕉等表現(xiàn)出更高的潰瘍病、葉斑病的抗性[10-12]。張弛[13]在獼猴桃上的研究發(fā)現(xiàn)，二倍體植株在接種潰瘍病菌后3 d內(nèi)感病，四倍體植株在接種病菌后5 d感病。與筆者的研究觀點一致，均表明四倍體的抗病性強于其同源二倍體。但由于苗期枯萎病鑒定時選用的菌液與田間相比濃度較高，接種后期四倍體大部分表現(xiàn)為感病，與田間表現(xiàn)有一定的差距，以上不同倍性西瓜材料田間抗病性的對比還有待進一步研究。

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