37份馬鈴薯品種對枯萎病的抗性鑒定

賈瑞芳，徐利敏，趙遠征，侯亞光，張 俊，郭景山，郝文勝，謝 銳，韓志剛，趙永秀

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特010031；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010019；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)生物技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010020；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特010031；5.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特010031；6.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010024）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是茄科茄屬一年生草本植物，作為重要的蔬糧兼用作物，馬鈴薯的營養(yǎng)豐富，世界各地均有種植。因其具備適應(yīng)性強、產(chǎn)量較高且生育期短等特點，馬鈴薯是全球繼小麥、玉米和水稻之后的第四大主要糧食作物[1]。隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，目前中國的馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量居世界第一[2]。由尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）引起的馬鈴薯枯萎病是一種真菌性土傳維管束病害，廣泛分布，在中國的各個馬鈴薯種植區(qū)均有不同程度的發(fā)生[3]。近年來，隨著馬鈴薯種植面積的逐年增大，連作重茬現(xiàn)象越來越嚴重[4]，導(dǎo)致馬鈴薯抗病能力降低，馬鈴薯枯萎病的發(fā)生日益嚴重，一般造成減產(chǎn)30%左右，嚴重時可造成78%的植株死亡，直接降低了馬鈴薯的產(chǎn)量和其商品性，嚴重制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[5,6]。選育抗病品種、與禾本科作物輪作、結(jié)合田間管理和化學(xué)藥劑噴施是目前防治馬鈴薯枯萎病的主要綜合防控措施[7]。但是，使用化學(xué)藥劑會出現(xiàn)污染環(huán)境和農(nóng)藥殘留等問題，因此，選用抗病品種是防治馬鈴薯枯萎病最有效的防治措施。本研究對37 份馬鈴薯品種進行抗性鑒定，旨在為馬鈴薯生產(chǎn)中選用抗性品種提供理論依據(jù)，為探究其抗性機制提供材料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試病原菌

馬鈴薯枯萎病菌：尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護研究所植病研究室分離、鑒定、保存。

1.1.2 供試馬鈴薯品種

供試馬鈴薯品種（表1）室內(nèi)鑒定為各個單位提供的微型薯，田間鑒定為自繁或相關(guān)單位提供的一級原種。

1.1.3 培養(yǎng)基

PDA培養(yǎng)基（馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基）；麥麩培養(yǎng)基。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同馬鈴薯品種對枯萎病菌抗性的室內(nèi)鑒定

將尖孢鐮刀菌接種到麥麩培養(yǎng)基，25 ℃恒溫培養(yǎng)7 d，用無菌水沖洗培養(yǎng)好的麥麩，4層滅菌脫脂紗布進行過濾，得到孢子懸浮液，用血球計數(shù)板調(diào)整孢子濃度為1.0×106個/mL。

將不同馬鈴薯種薯栽種到裝有高溫滅菌土的15 cm×15 cm的營養(yǎng)缽中，每個品種栽種13盆，每盆兩株，其中3盆作為對照（CK），置于25 ℃控溫溫室中培養(yǎng)。選擇生長4周左右、長勢一致的馬鈴薯幼苗，采用傷根法接種，用配好的濃度為1.0×106個/mL 的孢子懸浮液100 mL，澆入根部進行接種，對照（CK）用無菌水接種。接種后2～3 d澆一次水，30 d后按照枯萎病病情分級標準[8]進行調(diào)查（表2）。

1.2.2 不同馬鈴薯品種對枯萎病菌的田間抗性鑒定

試驗于2018年5～9月在呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗田進行。試驗地前茬馬鈴薯，土壤屬栗鈣土，pH 7.6，有機質(zhì)含量1.83%，無枯萎病發(fā)生，播種時施入種肥磷酸二銨（N 18%，P2O548%）15 kg/667m2、尿素（N 46%）5 kg/667m2。試驗采用土壤接種法，即尖孢鐮刀菌利用麥麩培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)（25 ℃，培養(yǎng)20 d）后晾干，孢子量為5.0×108個/g，播種時（5 月10 日）穴施2 g。種薯為各個品種的原種。采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積100 m2，寬5 m，長20 m，單行種植，每個品種種植5 壟，行距90 cm，株距30 cm，田間常規(guī)管理。2018年9月3日按照病情分級標準[8]（表3）每壟連續(xù)取20株，每小區(qū)共100株進行調(diào)查。

1.2.3 調(diào)查項目及計算方法

計算病株率、病情指數(shù)、相對抗病指數(shù)，根據(jù)相對抗病指數(shù)進行抗性評價（表4）。具體計算方法如下。

表1 供試馬鈴薯品種資源信息Table 1 Information list of potato variety resources

表2 室內(nèi)馬鈴薯品種枯萎病病情分級標準Table 2 Criteria for classification of Fusarium wilt disease of potato varieties indoor

表3 田間馬鈴薯品種枯萎病病情分級標準Table 3 Criteria for classification of Fusarium wilt disease of potato varieties in field

表4 相對抗病指數(shù)評價標準Table 4 Criteria for evaluation of relative resistance indexes

病株率（%）=維管束褐變的植株總數(shù)/調(diào)查植株總數(shù)×100

病情指數(shù)=∑（各級病株數(shù)×各級代表值）/（調(diào)查總株數(shù)×最高代表值）×100

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

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 室內(nèi)接種對枯萎病的抗性表現(xiàn)

從圖1可以看出，接種孢子懸浮液的不同馬鈴薯品種出現(xiàn)不同程度的自下向上葉片褪綠、發(fā)黃和萎蔫的癥狀，對照植株則正常生長。經(jīng)過室內(nèi)接種處理的37份馬鈴薯品種（表5），鑒定為高抗的品種有6份，分別是‘中薯14號’、‘中薯18號’、‘中薯19號’、‘中薯21號’、‘冀張薯8號’和‘康尼貝克’，占供試馬鈴薯品種的16.22%。表現(xiàn)為中感和高感的品種有19份，其中高感品種12份，占供試品種的32.43%，中感品種7份，占供試品種的18.92%，共占供試品種的51.35%。其余12份為中抗品種，占供試品種的32.43%。供試的37份馬鈴薯品種中，品種‘中薯18號’的病情指數(shù)最低僅為3.75，品種‘中薯12號’的病情指數(shù)最高為96.25，其余供試馬鈴薯品種的病情指數(shù)介于二者之間。

2.2 田間接種對枯萎病的抗性表現(xiàn)

圖1 部分馬鈴薯品種對枯萎病抗性表現(xiàn)Figure 1 Resistance of some potato varieties to F.oxysporum

表5 不同馬鈴薯品種室內(nèi)對枯萎病菌的抗性表現(xiàn)Table 5 Resistance of different potato varieties to F.oxysporum indoor

表6 不同馬鈴薯品種田間對枯萎病菌抗性表現(xiàn)Table 6 Resistance of different potato varieties to F.oxysporum in field

不同馬鈴薯品種對枯萎病菌的田間抗性鑒定結(jié)果見表6所示，供試的37份馬鈴薯品種中，中抗及以上品種有19份，其中中抗品種10份，占供試品種的27.03%，高抗品種9份，占供試品種的24.32%，共占供試品種的51.35%，病情指數(shù)低于10.00的有6個品種，分別為‘中薯14 號’、‘中薯21 號’、‘1533’、‘中薯19號’、‘晉薯16號’和‘MX-8’，其中‘MX-8’表現(xiàn)出較強的抗病性；屬于高感品種有7份，分別是‘尤金’、‘大白’、‘荷蘭15’、‘魯引1號’、‘中薯6號’、‘中薯11 號’和‘費烏瑞特’，占供試品種的18.92%，其中‘尤金’的病情指數(shù)達到86.00；表現(xiàn)為中感品種有11 份，分別是‘中薯2號’、‘中薯3號’、‘中薯4號’、‘中薯5號’、‘中薯12號’、‘后旗紅’、‘早大白’、‘夏坡蒂’、‘大西洋’、‘紅美’和‘克新1號’，相對抗病指數(shù)介于0.42～0.53，占供試品種的29.73%。

2.3 室內(nèi)鑒定和田間鑒定結(jié)果比較

室內(nèi)灌根接種和田間麥麩接菌鑒定結(jié)果顯示，表現(xiàn)為高感的品種6 份，分別為‘尤金’、‘大白’、‘荷蘭15’、‘中薯6號’、‘魯引1號’和‘費烏瑞特’，占供試馬鈴薯品種的16.22%；鑒定為中感品種有4份，分別為‘后旗紅’、‘夏坡蒂’、‘大西洋’和‘中薯4號’，病情指數(shù)在40.00～48.00；中抗及以上品種有12份，其中‘中薯10號’、‘801’、‘興佳2號’、‘荷蘭14’、‘底西芮’、‘冀張薯12號’和‘中薯13號’鑒定為中抗品種；‘中薯14號’、‘中薯18號’、‘中薯19號’、‘中薯21號’和‘冀張薯8號’鑒定為高抗品種。大部分馬鈴薯品種的抗病性在室內(nèi)和田間基本上表現(xiàn)一致，但也有個別存在一定的差異性，如‘中薯11號’在田間表現(xiàn)為高感品種，但在室內(nèi)實驗中卻表現(xiàn)為中感品種，這可能是因為在田間抗性鑒定更容易受到外界環(huán)境條件和土壤微生物等因素的影響。

3 討 論

隨著馬鈴薯種植面積的逐漸增大，馬鈴薯枯萎病的發(fā)生日益嚴重，成為影響馬鈴薯產(chǎn)量的病害威脅之一[9]?？共⌒澡b定作為抗病育種的重要環(huán)節(jié)，由鐮刀菌引起的土傳病害進行鑒定時，在很多作物上目前還缺乏規(guī)范標準的測定方法和病情分級標準，仍然需要進一步進行研究[10]。尖孢鐮刀菌作為內(nèi)蒙古地區(qū)引起馬鈴薯枯萎病的優(yōu)勢菌株[11]，本研究鑒定了不同馬鈴薯品種對尖孢鐮刀菌的抗性水平，通過對供試的37份馬鈴薯品種進行室內(nèi)和田間鑒定，結(jié)果顯示，供試的品種中，沒有對枯萎病免疫的馬鈴薯品種，鑒定有5個高抗品種，7個中抗品種，4個中感品種，6個高感品種。在室內(nèi)接種實驗中，高抗品種占比為16.22%，中抗品種占比為32.43%，中感品種占比為18.92%，高感品種占比為32.43%。然而在田間鑒定結(jié)果顯示，高抗品種占比為24.32%，中抗品種占比為27.03%，中感品種占比為29.73%，高感品種占比為18.92%。同一水平下，田間鑒定和室內(nèi)接種鑒定為高抗水平的品種基本一致，在本研究中，‘中薯14 號’、‘中薯18 號’、‘中薯19 號’、‘中薯21號’和‘冀張薯8號’在室內(nèi)鑒定和田間鑒定均表現(xiàn)出較高的抗性水平，鑒定為高抗品種。王喜剛等[12]利用室內(nèi)鑒定和田間鑒定2種方法對20個寧夏馬鈴薯主栽品種進行抗性水平鑒定，結(jié)果顯示室內(nèi)接種條件下病情指數(shù)要比田間接種高，這與本研究結(jié)果相似。室內(nèi)條件下病原菌的菌量一致性高，溫度和濕度等條件適宜，有利于病原菌的侵入，在接種方法和評價標準等方面均在人為控制下進行，有利于病害的發(fā)生和調(diào)查；而田間鑒定容易受到外界環(huán)境、土壤、氣候等條件限制。因此，結(jié)合2種方法進行抗性水平鑒定更能保證鑒定結(jié)果的可靠性與準確性[13]。

隨著中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，連作導(dǎo)致土傳病害越來越嚴重[14]，病害的種類和數(shù)量具有明顯的上升趨勢[15]，抗病品種的篩選是綜合防控馬鈴薯各種病害的重要措施之一，擴大抗馬鈴薯枯萎病鑒定的品種范圍，對不同地區(qū)種植的不同馬鈴薯品種進行針對性的抗性評價，進一步為馬鈴薯的抗病育種提供合適的馬鈴薯材料，加強對馬鈴薯枯萎病抗性水平基因工程和田間篩選相結(jié)合的研究對于控制馬鈴薯枯萎病具有重要的意義。在本研究中，‘中薯14號’、‘中薯18號’、‘中薯19號’、‘中薯21號’和‘冀張薯8號’在田間和室內(nèi)均表現(xiàn)出較高的抗性水平，可以作為馬鈴薯枯萎病抗病育種的資源，為今后的抗性基因及生產(chǎn)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，對于防控馬鈴薯枯萎病具有重要的指導(dǎo)價值。