綠寶3號(hào)黃瓜霜霉病抗性鑒定及選育過(guò)程

龍譽(yù)銘，卲建明，趙竑博，鄒優(yōu)永，劉玉丹

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.茂名市農(nóng)作物技術(shù)推廣站，廣東 茂名 525000）

【研究意義】黃瓜（Cucumis sativus L.）又稱青瓜、胡瓜、王瓜，是葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis）植物，起源于印度喜馬拉雅山脈南麓的熱帶雨林地區(qū)和我國(guó)云南地區(qū)，是世界上多數(shù)國(guó)家種植的蔬菜作物之一［1］。目前我國(guó)黃瓜品種主要分為華北型、華南型、日本型、野生黃瓜（Cucumis sativus var.hardwickii）和西雙版納黃瓜［2］。華北型黃瓜品種在我國(guó)種植面積最大，適合南北各地種植。目前我國(guó)黃瓜的栽培面積占世界第一，已成為農(nóng)村致富及農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)［3］。無(wú)論是露地還是保護(hù)地，黃瓜霜霉病均普遍發(fā)生且危害嚴(yán)重［4］，已成為影響黃瓜生長(zhǎng)的廣譜病害［5］，一般病田減產(chǎn)20%～30%，重病田減產(chǎn)50%以上，甚至絕收［6］。因此提高黃瓜產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)對(duì)病蟲(chóng)害和非生物逆境的抗性是目前黃瓜遺傳育種中的發(fā)展方向［7］。

【前人研究進(jìn)展】針對(duì)上述情況，許多育種工作者開(kāi)展了黃瓜霜霉病抗性鑒定、抗病育種等研究。呂淑珍等［8］研究認(rèn)為，霜霉病遺傳能力較高且穩(wěn)定，因此提出抗病育種所用抗源材料必須為抗病材料，以保證后代的抗病性，該研究成果對(duì)我國(guó)黃瓜抗病育種工作具有重要指導(dǎo)意義；楊崇實(shí)［9］研究證明，黃瓜不同材料卷須內(nèi)可溶性固形物含量越高越抗霜霉?。欢【琶舻龋?0］利用黃瓜霜霉病抗性不同的材料進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明葉內(nèi)可溶性總糖含量、葉綠素含量與其抗病性呈高度正相關(guān)。根據(jù)以上結(jié)論，在選育親本材料時(shí)，選擇葉片顏色濃綠、卷須粗大肥厚、味較甜的材料，目前已有研究表明黃瓜霜霉病和白粉病抗性具有極顯著相關(guān)性［11］，因此在選育品種抗霜霉病的同時(shí)，也要兼具抗白粉病特性［12］。自從我國(guó)育種專家侯鋒［13］在1960年代開(kāi)展黃瓜抗病育種研究以來(lái)，已有大批抗霜霉病的黃瓜新材料被培育成功，并被推廣應(yīng)用。

【本研究切入點(diǎn)】目前防治黃瓜霜霉病的措施主要有以下方面：（1）采用砧木嫁接法，以黑籽南瓜和白籽南瓜為砧木，主要利用其根系發(fā)達(dá)、抗病、抗寒、耐熱及適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到防病、高產(chǎn)目的［14］，但由于嫁接苗種植成本高，并受技術(shù)限制，不利于黃瓜生產(chǎn)發(fā)展規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化。（2）選擇肥水充足和氣候適宜的地方，通過(guò)輪作、控水、控肥、控溫等措施實(shí)現(xiàn)防病高產(chǎn)［15］，但由于對(duì)土壤以及生產(chǎn)操作技術(shù)的要求過(guò)高，難以被農(nóng)民接受。（3）使用藥物預(yù)防控制，雖能有效預(yù)防病害發(fā)生和遏制病害蔓延［16］，但頻繁和過(guò)量使用農(nóng)藥，會(huì)造成產(chǎn)品藥物殘留超標(biāo)、污染環(huán)境、對(duì)人體健康造成危害，且增加了黃瓜生產(chǎn)成本［17］。（4）生產(chǎn)實(shí)踐證明，選育抗霜霉病品種是防治作物病害最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，因此，選育出產(chǎn)量高、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、耐霜霉病、田間表現(xiàn)抗逆性較強(qiáng)的品種，已成為黃瓜生產(chǎn)工作中的當(dāng)務(wù)之急［18］?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以60份黃瓜自交系試驗(yàn)材料為研究對(duì)象，快速篩選出較抗霜霉病材料，利用實(shí)驗(yàn)室鑒定和田間選育相結(jié)合的模式選育品種，提出簡(jiǎn)單易行、實(shí)用性強(qiáng)的黃瓜霜霉病抗性鑒定及品種選育方案，為今后基層育種工作者提供參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為國(guó)內(nèi)外60份黃瓜自交系親本及其雜交組合、津春5號(hào)黃瓜、長(zhǎng)春密刺黃瓜。試驗(yàn)用到的50孔方孔規(guī)格(上口徑5 cm×5 cm)的塑料育苗穴盤、小拱棚、遮光網(wǎng)、消毒土、蛭石、噴霧器、顯微鏡等均購(gòu)自農(nóng)資店及儀器商店。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 霜霉病苗期的抗性鑒定方法 按照農(nóng)業(yè)部NY/T1857.1-2010 標(biāo)準(zhǔn)，從自然發(fā)病的植株上采摘新鮮病葉，先用清水沖洗老霉層后靜置于培養(yǎng)箱中，18～22 ℃保濕24 h。待長(zhǎng)出新鮮的孢子囊之后，用消毒軟毛刷將孢子囊刷入無(wú)菌水中，在光學(xué)顯微鏡下觀察，以每個(gè)視野10～20個(gè)孢子為宜，過(guò)濾后滴加適量的0.06 g/L Tween-20充分?jǐn)嚢?，采用孢子懸浮液噴霧接種法進(jìn)行接種。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際情況，苗期霜霉病抗性鑒定采用50孔規(guī)格的塑料育苗穴盤，每穴播種子2粒，最少保苗40株，采用常規(guī)的栽培管理措施。待幼苗子葉平展、心葉露出時(shí)，于18：00左右進(jìn)行噴霧接種，保持空氣相對(duì)濕度80%～100%、室內(nèi)溫度18～22 ℃，用塑料薄膜蓋小拱棚密閉保濕24 h，蓋遮光網(wǎng)48 h，然后放在白天22～25 ℃、夜間18～20 ℃環(huán)境下生長(zhǎng)，以長(zhǎng)春密刺黃瓜為對(duì)照，7～9 d后發(fā)病較充分時(shí)逐株進(jìn)行調(diào)查，記錄病情級(jí)數(shù)及計(jì)算病情指數(shù)。

1.2.2 霜霉病成株期抗病性鑒定方法 每份雜交組合黃瓜材料播種10株，3次重復(fù)，采用常規(guī)栽培管理措施，在黃瓜開(kāi)雌花時(shí)（約7～10片葉），用孢子懸浮液噴霧接種法誘使黃瓜發(fā)生霜霉病，在霜霉病發(fā)病初期、中期和末期分別調(diào)查每一植株從根部起第1～6片葉的發(fā)病情況。

霜霉病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下［19］：0級(jí)，葉片無(wú)病斑；1級(jí)，葉片有輕微病斑，病斑面積不超過(guò)葉面積的1/10；3級(jí)，病斑面積占葉面積的1/10～1/4；5級(jí)，病斑面積占葉面積的1/4～1/2；7級(jí)，壞死病斑面積占葉面積的1/2 ～3/4；9級(jí)，壞死病斑面積占葉面積的3/4以上或全株枯死。

霜霉病病情指數(shù)（DI）抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：高抗（HR），0＜DI≤10；抗（R），10＜DI≤30；中抗（MR），30＜DI≤50；感?。⊿），50＜DI≤70；高感（HS），DI＞70。

病情指數(shù)（DI）計(jì)算公式：

式中，DI為病情指數(shù)，s為各病情級(jí)別代表數(shù)值，n為各病情級(jí)別病株數(shù)，N為調(diào)查總株數(shù)，S為最高病情級(jí)別代表數(shù)值。

1.2.3 田間選育方法 選擇地勢(shì)平整、前茬一致、肥力中上、排灌方便、四周無(wú)蔭蔽的田塊，播種時(shí)間及地點(diǎn)：3月15日粵西地區(qū)茂名市高州四水鎮(zhèn)春，5月20日粵北地區(qū)韶關(guān)市乳源縣大橋鎮(zhèn)夏，9月20日在高州四水鎮(zhèn)秋；用50孔方孔規(guī)格（上口徑5 cm×5 cm）的塑料育苗穴盤進(jìn)行育苗，幼苗二葉一心時(shí)定植，試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)計(jì)保護(hù)行，起壟覆蓋地膜；試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，按長(zhǎng)600 cm、寬150 cm標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雙行定植，株距30 cm，每畦種植40株，每個(gè)材料（品種）留苗120株，折合每667 m2約3 000株，以津春5號(hào)黃瓜品種為對(duì)照，試驗(yàn)田間按本地黃瓜常規(guī)栽培方式進(jìn)行管理。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.3.1 黃瓜卷須表型觀察方法 黃瓜掛果后，采摘前，灌水1～3 d，選擇晴天，觀察黃瓜植株由上到下5～6節(jié)位卷須的生長(zhǎng)點(diǎn)，具體如下：卷須粗大，瓜與莖夾角呈45°并向斜上方伸展，卷須又長(zhǎng)又軟，呈淡綠色，咀嚼時(shí)有甜味，與黃瓜味道基本一致，屬正常狀態(tài)；如呈弧形下垂，是土壤水分不足的表現(xiàn)；卷須直立與莖的夾角較小，表明水分過(guò)多或溫度過(guò)高；卷須細(xì)而短，像發(fā)絲一樣，表明植株?duì)I養(yǎng)不良；卷須頂部卷曲，表明植株已老化；卷須細(xì)、短、硬、無(wú)彈力，頂部呈卷曲狀，咀嚼時(shí)有苦味，頂部呈黃色，表明植株即將發(fā)病［20］。

1.3.2 黃瓜畸形表型觀察及畸形率的計(jì)算 黃瓜常見(jiàn)畸形主要有如下類型［21］：（1）彎曲瓜：黃瓜瓜條發(fā)育過(guò)程中向一側(cè)彎曲成弧形、丁字形、鉤狀、有時(shí)呈不規(guī)則扭曲等；（2）尖嘴瓜：黃瓜瓜條近肩部瓜把粗大，前細(xì)后粗形狀如錐，這類瓜稱為“尖嘴瓜”；（3）蜂腰瓜：黃瓜瓜條上下兩部分發(fā)育正常，但中間部分發(fā)育慢，形成兩頭粗中間細(xì)，瓜型與細(xì)腰蜂體形相似，可見(jiàn)到瓜條變細(xì)部分瓜心空洞，肉質(zhì)脆硬，并且容易從腰部斷裂；（4）大肚瓜：瓜把部位很細(xì)，瓜條的形狀兩頭細(xì)中間粗中間過(guò)度膨大形成比例不協(xié)調(diào)的瓜；（5）瓜佬：在瓜秧上結(jié)出的黃瓜很短粗，顏色淡黃，形似瓜蛋，稱為“瓜佬”；（6）化瓜：正在發(fā)育中的小瓜條，生長(zhǎng)停滯，由瓜尖至全瓜逐漸變黃、干癟，最后干枯，稱為“化瓜”。黃瓜畸形率的計(jì)算公式：

1.3.3 產(chǎn)量、口感和商品性狀的評(píng)估 采收前進(jìn)行隨機(jī)抽樣，采用五點(diǎn)取樣法，在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)選取5個(gè)定點(diǎn)，每個(gè)定點(diǎn)取10株，共采樣50株。從初收開(kāi)始計(jì)算，以前15 d的采收量作為前期產(chǎn)量；以15 d后至采收結(jié)束作為后期產(chǎn)量。記錄每株的結(jié)瓜數(shù)量、每個(gè)瓜的重量、各項(xiàng)性狀指標(biāo)，取平均值，折合單產(chǎn)量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與分析 對(duì)黃瓜不同材料自交系以及其后代組合的抗病性、產(chǎn)量、品質(zhì)和商品性狀進(jìn)行多重比較；采用 Excel 2010 和 SPSS 18.0 軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜自交系及雜交組合霜霉病抗性鑒定

從表1可以看出，60份黃瓜材料中，HG22的病情指數(shù)最低、為15.76，其次是HG5和HG37，都屬于抗霜霉病材料。根據(jù)呂淑珍等［8］的研究經(jīng)驗(yàn)，以病情指數(shù)高低為依據(jù)，淘汰了7份高感材料、19份感病材料；在27份中抗材料中，其中HG16病情指數(shù)是32.16，HG1病情指數(shù)是33.21，其病情指數(shù)抗性評(píng)價(jià)接近R值，考慮試驗(yàn)有誤差，最后保留這2份中抗材料和7份抗病材料，共計(jì)9份，分別是HG1、HG2、HG5、HG16、HG22、HG36、HG37、HG40、HG41。

表1 60份自交系黃瓜材料的苗期霜霉病抗性鑒定Table 1 Identification of resistance to downy mildew at seedling stage of 60 cucumber inbred lines

9份自交系黃瓜材料相互雜交組合（包括正交和反交）將會(huì)產(chǎn)生72個(gè)新組合，相關(guān)研究認(rèn)為：黃瓜霜霉病抗性遺傳受2對(duì)主基因+多基因共同控制；在遺傳效應(yīng)上分離世代都以主基因遺傳為主［22］，而主基因存在細(xì)胞核中，遺傳能力較高且穩(wěn)定，所以正交和反交對(duì)霜霉病抗性篩選影響不大，本試驗(yàn)只選36份正交組合分析其病情指數(shù)情況。

由表2可知，苗期的病情指數(shù)都在40以下，其中苗期HG22×HG5組合的病情指數(shù)最低、為 16.02，其次是 HG37×HG5、HG22×HG37、HG36×HG5、HG2×HG5、HG2×HG22。這 6 組雜交組合病情指數(shù)都在20以下，屬抗霜霉病品種。成株期HG22×HG5組合的病情指數(shù)最低、為 15.75，其 次 是 HG37×HG5、HG2×HG5、HG36×HG5，這4組雜交組合病情指數(shù)都在20以下，屬于抗霜霉病品種。用SPSS 18.0軟件對(duì)36份黃瓜材料苗期和成株期的霜霉病病情指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，兩者的相關(guān)系數(shù)為0.776，達(dá)到極顯著正相關(guān)（雙側(cè)），苗期和成株期病情指數(shù)的鑒定結(jié)果基本一致，HG5的抗性遺傳表達(dá)為顯性遺傳特性。雖然HG22×HG37、HG2×HG22組合在苗期的病情指數(shù)只有18.21和19.73，但在成株期的病情指數(shù)卻達(dá)到35.75和38.33，苗期和成株期的抗性差異較為明顯，說(shuō)明相關(guān)性分析能準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)黃瓜的抗性程度，建議在黃瓜成株期時(shí)期進(jìn)行霜霉病抗性鑒定將會(huì)更加直觀，更有意義。在研究黃瓜的抗病性遺傳因素及分子標(biāo)記選育時(shí)，最好在黃瓜成株期開(kāi)雌花后進(jìn)行，以期得出更可靠結(jié)果。

表2 36份雜交組合黃瓜材料的苗期和成株期霜霉病抗性鑒定Table 2 Identification of resistance to downy mildew at seedling stage and adult stage of 36 hybrid cucumber materials

本試驗(yàn)結(jié)果表明，從成株期篩選出的HG22×HG5、HG37×HG5、HG2×HG5、HG36×HG5這4份雜交組合作為田間試驗(yàn)材料更合理、可靠。從表1、表2可以看出，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高抗霜霉病材料，只要在適宜霜霉病發(fā)病的條件下，所有黃瓜品種都會(huì)發(fā)病；不同品種對(duì)霜霉病抗性不同，霜霉病發(fā)病程度也不同，感病品種發(fā)病早且病情蔓延迅速，葉面病斑呈多角形且病斑較大，葉片背面有稠密灰黑色或褐色霉層；而抗病品種發(fā)病速度比較緩慢，葉面病斑較小，病斑形狀接近圓形或橢圓，不易擴(kuò)散或形成抗病性壞死灶斑，葉片背面霉層稀疏，甚至沒(méi)有看見(jiàn)霉層，是抗病品種的一種保護(hù)反應(yīng)（過(guò)敏性壞死反應(yīng)［23］）。

2.2 黃瓜雜交組合生產(chǎn)周期、產(chǎn)量表現(xiàn)和品質(zhì)試驗(yàn)

從表3可以看出，4個(gè)雜交組合的生長(zhǎng)周期基本一致，表明其在廣東省粵西地區(qū)和粵北地區(qū)的適應(yīng)性表現(xiàn)良好。由表4、表5可知，HG36×HG5、HG22×HG5組合 植 株 生長(zhǎng)旺盛，但其產(chǎn)量比對(duì)照種低，且畸形率較高；HG37×HG5組合雖然總產(chǎn)量表現(xiàn)不錯(cuò)，平均為90 512.7 kg/hm2，總產(chǎn)量比對(duì)照種增產(chǎn)14.8%，但味道苦澀、口感差，不適合市場(chǎng)銷售；只有HG2×HG5組合產(chǎn)量表現(xiàn)突出，前期產(chǎn)量平均為34 889.3 kg/hm2，比津春5號(hào)增產(chǎn)18.2%，總產(chǎn)量平均為92 021.7 kg/hm2，比津春5號(hào)增產(chǎn)16.8%，其商品性和豐產(chǎn)性表現(xiàn)優(yōu)良，單瓜質(zhì)量平均305 g，瓜縱徑平均33.7 cm，橫徑平均4 cm，畸形率平均2.8%，瓜把長(zhǎng)平均4.53 cm、單株坐瓜數(shù)平均6.83條，瓜條順直，顏色深綠有光澤，瓜頂部圓潤(rùn)無(wú)尖頭，刺瘤中密，白刺，黃色條紋不明顯，口感質(zhì)脆味微甜，品質(zhì)佳。綜合分析可知，在選育品種時(shí)，不僅要關(guān)注其抗病性，更要關(guān)注其產(chǎn)量和品質(zhì)［24］。

表3 4份黃瓜雜交組合材料與對(duì)照的生產(chǎn)周期試驗(yàn)情況Table 3 Production cycle test of 4 cucumber hybrid combination materials and control group

表4 4份黃瓜雜交組合材料與對(duì)照的產(chǎn)量比較Table 4 Comparison of yield of 4 cucumber hybrid combination materials with control group (kg/hm2）

表5 4份黃瓜雜交組合材料品質(zhì)分析及外觀調(diào)查結(jié)果Table 5 Quality analysis and appearance investigation of 4 cucumber hybrid combination materials

3 討論

黃瓜霜霉病的病原為古巴假霜霉菌〔Pseudoperonosporacubensis(Berk.& Curt.) Rostov.〕，屬于卵菌門、卵菌綱、霜霉目、霜霉科、假霜霉屬，是一種氣傳性專性寄生菌，只能在活體寄主上生存［25］。黃瓜霜霉病的抗性鑒定和相關(guān)性分析最早起源于20世紀(jì)40年代，JENKINS［26］利用苗期接種，發(fā)病后定植于田間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)苗期和成株期的抗感病情況完全一致。隨后很多學(xué)者對(duì)黃瓜霜霉病抗性鑒定進(jìn)行了深入研究，但其研究主要側(cè)重對(duì)黃瓜霜霉病材料的抗性鑒定，而抗霜霉病品種選育在生產(chǎn)上的具體應(yīng)用研究相對(duì)較少；目前很多黃瓜品種選育僅重點(diǎn)論證分析品種豐產(chǎn)性的試驗(yàn)方法和結(jié)果，而較少論述抗病性選育方法。本研究借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)分析了黃瓜抗霜霉病選育過(guò)程及田間選育試驗(yàn)方法，為選育抗病性品種提供理論依據(jù)。

本試驗(yàn)由于成株期抗病性鑒定在田間進(jìn)行，在發(fā)病條件和時(shí)間上存在一定試驗(yàn)誤差，另外，在苗期接種進(jìn)行抗病性鑒定和篩選時(shí)，未經(jīng)純化的霜霉病病原菌受環(huán)境因素影響較大，不同接種濃度和不同接種時(shí)間、不同環(huán)境條件其發(fā)病情況可能出現(xiàn)較大偏差，有可能由于判斷失誤放棄一些優(yōu)秀材料（品種），選育過(guò)程由于各種原因，沒(méi)有對(duì)苗期和成株期感染霜霉病后的抗性及生理生化反應(yīng)進(jìn)行研究，缺少可溶性總糖和葉綠素對(duì)黃瓜霜霉病影響等相關(guān)數(shù)據(jù)，單憑病情指數(shù)一項(xiàng)指標(biāo)鑒定抗病性過(guò)于粗糙，因而這一選育結(jié)果還需要深入研究驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)60份黃瓜自交系材料霜霉病抗性分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室鑒定與田間選育，篩選出生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高、抗霜霉病、田間表現(xiàn)抗逆性較強(qiáng)的綠寶3號(hào)黃瓜品種，總結(jié)出較準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便易行的霜霉病抗性鑒定及品種選育方法，為絕大多數(shù)基層育種工作者提供了切實(shí)可行的品種選育方案。