油菜感抗品種混播對(duì)根腫病防控效果的影響

郭清云 汪 波,* 蒯 婕 張椿雨 李根澤 康惠仙 傅廷棟 周廣生

油菜感抗品種混播對(duì)根腫病防控效果的影響

郭清云1汪 波1,*蒯 婕1張椿雨1李根澤2康惠仙3傅廷棟1周廣生1

1華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北武漢 430070;2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所, 云南昆明 650205;3臨滄市臨翔區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站, 云南臨翔 677000

近年來, 油菜根腫病危害在我國(guó)呈蔓延趨勢(shì), 主要原因是化學(xué)防治成本高且效果差。實(shí)際生產(chǎn)中, 種植抗性品種是最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施。不同抗感品種混播, 在保證產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下可減輕對(duì)病原菌小種的選擇壓, 從而穩(wěn)定病原菌種群結(jié)構(gòu), 延長(zhǎng)抗性品種使用壽命。本試驗(yàn)在安徽績(jī)溪、云南臨翔2個(gè)油菜根腫病嚴(yán)重發(fā)生區(qū)域, 選擇2組互為近等基因系的感病、抗病的油菜品種, 按不同比例混播(感病、抗病比例分別為10:0、1:9、2:8、3:7和0:10), 在根腫病明顯發(fā)生后調(diào)查發(fā)病率等指標(biāo)。結(jié)果表明: 不同比例感病、抗病油菜品種混播均降低了根腫病發(fā)病率和病情指數(shù), 并穩(wěn)定油菜產(chǎn)量和品質(zhì); 且油菜發(fā)病株率隨抗病品種的比例下降而升高, 但均低于理論發(fā)病率; 不同抗性組合間混播的相對(duì)防效(REM)均低于1, 且隨著作物生育期的推遲呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。以上結(jié)果表明, 油菜感抗品種混播對(duì)根腫病有較好的防控效果。本研究主要在大田條件下明確了2組不同抗感近等基因組合混播對(duì)油菜根腫病的防治效果, 可為油菜根腫病防治提供思路和對(duì)策。

油菜; 根腫病; 近等基因系; 混播

根腫病是由蕓薹根腫菌(Woronin)引起的一種土傳病害, 是十字花科作物最具破壞性的病害之一[1]。根腫菌在土壤中一般以休眠孢子形態(tài)存在。萌發(fā)后以活體營(yíng)養(yǎng)在寄主體內(nèi)繁殖。根腫菌生活史主要分為初侵染階段(根毛侵染)和再侵染階段(皮層侵染)[2]。休眠孢子在適宜條件下, 受十字花科植物根系分泌物誘導(dǎo)萌發(fā)后釋放出初生游動(dòng)孢子, 游向根毛完成初侵染過程并產(chǎn)生次級(jí)游動(dòng)孢子。次級(jí)游動(dòng)孢子直接侵染根和下胚軸的皮層組織完成再侵染過程。次級(jí)游動(dòng)孢子成熟后又釋放休眠孢子到土壤中, 等待下一次萌發(fā)。整個(gè)侵染過程中, 根腫菌與寄主互作引起寄主根部生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素代謝紊亂、根細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞, 形成肉眼可見的根瘤[3-4]。

包括中國(guó)在內(nèi)的60多個(gè)國(guó)家均有根腫病的危害, 導(dǎo)致十字花科作物產(chǎn)量大幅下降[5]。我國(guó)油菜面積居世界首位, 但目前油菜根腫病危害面積已突破66.7萬公頃, 主要分布于四川、云南、安徽、湖北等省份[6], 已對(duì)我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。當(dāng)前, 油菜根腫病的防控措施主要包括農(nóng)業(yè)防治(如石灰、輪作、誘餌作物、遲播)[7-10]、化學(xué)農(nóng)藥防治(如氟啶胺、氰霜唑)[11-12]、生物殺菌劑防治(如放線菌、枯草芽孢桿菌)[13-14]及種植抗性品種等。其中, 種植抗性品種是最經(jīng)濟(jì)、最有效的防治措施。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在油菜根腫病抗性資源篩選及抗根腫病基因遺傳定位與克隆上做了大量研究[15]。我國(guó)研究者培育出含不同的抗性位點(diǎn)的華雙5R[16]和華油雜62R的抗性品種對(duì)長(zhǎng)江流域油菜產(chǎn)區(qū)優(yōu)勢(shì)生理小種(4號(hào)小種)具有良好抗性。但根腫菌休眠孢子的半衰期為3.6年[17],意味著在沒有種植易感寄主情況下, 需18年才能減少到3%的田間孢子種群, 加之根腫菌小種存在分化現(xiàn)象, 長(zhǎng)時(shí)間種植單一抗病品種其抗性會(huì)因生理小種變異而侵蝕[18], 故抗性喪失是油菜根腫病防控的潛在危機(jī)。

利用多系品種混合種植可有效防控作物病害, 如小麥條銹病[19]、水稻稻瘟病[20]等。Hariri等[21]利用1個(gè)感病和1個(gè)抗病品種以1∶1和1∶3比例混播, 均減輕了小麥花葉病感染率。以抗、感組合混播防治小麥條銹病效應(yīng)較好[22]?；觳タ刂撇『Πl(fā)生有密度效應(yīng)[23]、阻擋效應(yīng)[24]和抗性誘導(dǎo)效應(yīng)[25]3種機(jī)制?；觳ピ诳刂撇『η疤嵯? 還能避免病原菌小種的高度選擇, 穩(wěn)定病原菌群體結(jié)構(gòu)[26], 從而延長(zhǎng)抗病品種抗性。以上研究表明, 不同抗性品種混播對(duì)某些病害的防控具有較好的效果, 但尚未見油菜根腫病相關(guān)研究報(bào)道。本研究利用抗病和感病品種混播, 探討混播在油菜根腫病防控中的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2組感根腫病和抗根腫病的近等基因系油菜品種, 分別為華雙5R和華雙5號(hào)(華雙5R含抗4號(hào)生理小種抗病位點(diǎn), 抗源來源于蕪菁, 為顯性抗病, 華雙5號(hào)則不含相應(yīng)抗病位點(diǎn)); 華油雜62R和華油雜62 (華油雜62R含抗4號(hào)生理小種抗病位點(diǎn), 抗源來源于大白菜, 為不完全抗性, 而華油雜62則不含相應(yīng)抗病位點(diǎn))。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2017—2018年在根腫菌優(yōu)勢(shì)小種均為4號(hào)生理小種的安徽宣城市績(jī)溪縣根腫病病圃(30.07°N, 118.60°E)及云南臨滄市臨翔區(qū)根腫病病圃(23.88°N, 100.08°E)進(jìn)行試驗(yàn)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每組設(shè)近等基因系材料5個(gè)處理, 包括2個(gè)感病、抗病品種單播(感、抗比例分別為10∶0和0∶10)、3個(gè)播種量比例的感病、抗病品種混播(感、抗比例分別為1∶9、2∶8和3∶7)。小區(qū)面積20 m2, 3次重復(fù)。每公頃用種量均為3.75 kg, 混播處理中各品種組成按重量比混合。2017年9月30日與2017年10月10日分別在兩地以25 cm的行距人工條播。油菜全生育期不間苗, 除正常施肥外, 不施用任何藥劑; 其他田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 發(fā)病率 根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)病規(guī)律, 四葉至五葉期開始定期調(diào)查根腫病發(fā)病情況。待植株根部有腫瘤出現(xiàn), 調(diào)查發(fā)病率。各小區(qū)均連續(xù)調(diào)查3行植株, 統(tǒng)計(jì)總株數(shù)、發(fā)病株數(shù), 計(jì)算發(fā)病率。不同試驗(yàn)點(diǎn)根腫菌菌源量及氣候差異, 安徽績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)初次發(fā)病時(shí)間為八葉至十葉期, 云南臨翔試驗(yàn)點(diǎn)初次發(fā)病時(shí)間為油菜蕾薹期。

混播處理理論發(fā)病率(%) = 感病品種比例×感病品種單播發(fā)病率(%)+抗病品種比例×抗病品種單播發(fā)病率(%)

1.3.2 病情指數(shù) 發(fā)病率高低不能準(zhǔn)確根腫病危害程度, 故采用Kuginuki方法[27]將根瘤分級(jí), 計(jì)算病情指數(shù)。0級(jí): 無癥狀; 1級(jí): 有少量小根瘤, 根瘤體積小于根系的1/3; 2級(jí): 中度結(jié)瘤, 根瘤體積是根系的1/3至1/2; 3級(jí): 重度結(jié)瘤, 根瘤體積超過根系2/3。

1.3.3 相對(duì)防效 利用相對(duì)防效(relative effectiveness of mixture, REM)評(píng)價(jià)混播相對(duì)單播的防控效果[28]。REM值越小, 效果越明顯。REM＜1時(shí), 混播有效; REM≥1時(shí)混播無效。

式中,表示感、抗品種混播發(fā)病率, D表示感病或抗病品種單播發(fā)病率,P表示感病或抗性品種各自所占比例。

1.3.4 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成 終花后35 d, 從各小區(qū)連續(xù)取樣10株, 考察單株角果數(shù)、每角果粒數(shù)和千粒重。油菜80%左右角果皮顏色呈淡黃色, 油菜籽粒變褐時(shí), 收獲并測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量, 調(diào)查成熟期實(shí)際株數(shù)。

1.3.5 籽粒品質(zhì) 用近紅外光譜分析儀(BRUKER公司生產(chǎn)的VECTOR 22/N系列)測(cè)定籽粒含油量和蛋白質(zhì)含量; 用全自動(dòng)氨基酸分析儀檢測(cè)籽粒中各游離氨基酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析, 以最小顯著差法(least significant difference, LSD)檢驗(yàn)顯著性, 顯著性水平均設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例混播對(duì)根腫病發(fā)生的影響

2.1.1 發(fā)病率及比病情指數(shù) 由表1可知, 2個(gè)抗病品種在各試驗(yàn)點(diǎn)均表現(xiàn)出根腫病抗性, 但不同感(抗)病品種在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)發(fā)病情況均存在差異。在安徽省績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn), 華雙5號(hào)和華油雜62兩個(gè)感病品種單播(10∶0)時(shí), 油菜八至十葉期發(fā)病率達(dá)100%, 華雙5R和華油雜62R兩個(gè)抗病品種單播(0∶10)時(shí), 發(fā)病率均為0; 在云南省臨翔試驗(yàn)點(diǎn), 2個(gè)感病品種單播(10∶0), 八葉至十葉期發(fā)病率分別為32.1%、77.5%, 2個(gè)抗病品種單播時(shí)(0∶10), 發(fā)病率分別為2.0%、0?？梢钥闯? 感病品種單播時(shí), 績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)的發(fā)病率高于臨翔試驗(yàn)點(diǎn)。

華雙5號(hào)和華雙5R及華油雜62和華油雜62R兩組近等基因系的感、抗品種按比例混播時(shí), 2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)實(shí)際發(fā)病率及病情指數(shù)均隨混播比例提高而增加, 但與理論發(fā)病率相比, 群體實(shí)際發(fā)病率變化存在差異(表1)。如績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn), 華雙5號(hào)和華雙5R按3∶7比例混播時(shí), 八葉至十葉期及蕾薹期實(shí)際發(fā)病率分別為17.1%、1.4%, 均高于華雙5R單播0及0.3%的發(fā)病率, 但卻均低于30.0%及30.2%的理論值; 而華油雜62和華油雜62R按3∶7比例混播時(shí), 八葉至十葉期和蕾薹期的實(shí)際發(fā)病率為18.6%和12.4%, 也均低于30%的理論發(fā)病率, 說明這2個(gè)近等基因系感、抗品種混播在2個(gè)時(shí)期均有明顯效果。

表1 不同處理?xiàng)l件下的根腫病發(fā)病情況

(續(xù)表1)

A組數(shù)據(jù)績(jī)溪和臨翔第1次調(diào)查時(shí)間分別為苗期(八至十葉期)和蕾薹期; B組數(shù)據(jù)績(jī)溪和臨翔第2次調(diào)查時(shí)間分別為蕾薹期和成熟期。同一列平均值后的字母不同表示在< 0.05水平差異顯著。S: 感病; R: 抗病。

A: at the first investigation period of seedling stage (8 to 10 leaves) in Jixi, and bud stage in Linxiang. B: at the second investigation period of bud stage in Jixi, and maturation stage in Linxiang. Means followed by different lowercase letters in the same column are significantly different at the 0.05 probability level. S: susceptible; R: resistant.

2.1.2 相對(duì)混播效果 由表2可知, 2組近等基因系混播的REM值均小于1, 說明感、抗品種混播對(duì)油菜根腫病的防控均有較好的效果; 進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn), 與第1次調(diào)查相比, 2組近等基因系混播后, 第2次調(diào)查時(shí)的REM值呈下降的趨勢(shì), 說明感病、抗病品種混播后, 隨著生育期的推遲混播效應(yīng)逐漸發(fā)揮作用。

表2 不同混播處理下的相對(duì)防效(REM)

“—”表示無數(shù)值。 “—” means no data available.

2.2 不同比例混播對(duì)油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從各試驗(yàn)點(diǎn)油菜產(chǎn)量可看出(表3), 2017—2018年度, 安徽績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)根腫病危害程度高于云南臨翔試驗(yàn)點(diǎn)。在安徽績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn), 華雙5號(hào)及華油雜62單播時(shí), 產(chǎn)量均為0 kg hm-2, 而在云南臨翔試驗(yàn)點(diǎn), 兩品種產(chǎn)量分別為2579.1 kg hm-2、2527.3 kg hm-2。這與發(fā)病的情況是吻合的, 臨翔試驗(yàn)點(diǎn)根腫病發(fā)病較輕。與華雙5號(hào)、華油雜62品種及華雙5R、華油雜62R單播相比, 2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的感、抗品種混播均較好地穩(wěn)定了根腫病區(qū)的油菜產(chǎn)量(表3); 3種混播比例處理的產(chǎn)量均略低于華雙5R、華油雜62R單播的產(chǎn)量, 但均顯著高于華雙5號(hào)、華油雜62品種單播的產(chǎn)量。

成熟期實(shí)際密度及單株產(chǎn)量是小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素。各處理發(fā)病率不同, 導(dǎo)致處理間成熟期實(shí)際收獲株數(shù)顯著不同。總體而言, 各處理實(shí)際收獲株數(shù)隨感病品種混播比例增加而減少。但單株生長(zhǎng)具有一定調(diào)節(jié)能力, 實(shí)際收獲株數(shù)減少, 單株角果數(shù)增加, 單株產(chǎn)量略增。因此, 在本試驗(yàn)的密度范圍內(nèi), 小區(qū)產(chǎn)量變化較小。

表3 不同混播處理下的油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

同一列平均數(shù)后的不同字母表示在< 0.05水平差異顯著。

Means followed by different lowercase letters in the same column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.3 對(duì)籽粒品質(zhì)的影響

2.3.1 含油量和蛋白質(zhì)含量 油料作物種子含油量與加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。因此, 油菜種子的含油量是其重要的品質(zhì)指標(biāo)。含油量由品種特性及環(huán)境條件所決定。就本試驗(yàn)而言, 安徽績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)各處理?xiàng)l件下的種子含油量均略高于云南臨翔試驗(yàn)點(diǎn); 華雙5號(hào)感、抗根腫病近等基因系的含油量(48.30%~49.31%)也略高于華油雜62感、抗根腫病近等基因系(45.05%~46.22%)。就各處理而言, 隨著感病品種混播比例的增加, 在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn), 兩組感、抗近等基因系組合的種子含油量差異較小, 大多數(shù)處理間差異未達(dá)顯著水平。表明本試驗(yàn)條件下, 感、抗品種混播后, 籽粒含油量以及蛋白質(zhì)含量指標(biāo)均較為穩(wěn)定。

表4 不同混播處理下的油菜籽粒含油量及蛋白質(zhì)含量

“—”表示無數(shù)值。同一列平均數(shù)后的不同字母表示在< 0.05水平差異顯著。

“—” means no data available. Means followed by different lowercase letters in the same column are significantly different at the 0.05 pro-bability level.

2.3.2 籽粒游離氨基酸含量 測(cè)定了籽粒中16種氨基酸的含量, 安徽績(jī)溪點(diǎn)感病品種單播處理(10∶0)因發(fā)病嚴(yán)重?zé)o法收獲籽粒而未測(cè)定。表5表明, 油菜籽粒的Glu含量最高, Met含量最低。將16種氨基酸分為中性、堿性和酸性3類。其中, 中性氨基酸Phe、Lle、Thr、Ser和Met含量及堿性氨基酸Lys和Arg含量在混播與單播中差異顯著。在安徽績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn), 華雙5R單播和3∶7混播處理的16種氨基酸的變異系數(shù)均小于10%, 表明與抗病品種單播相比, 混播對(duì)各類氨基酸影響較小。而在云南臨翔試驗(yàn)點(diǎn), 華雙5R單播和華雙5號(hào)單播與3∶7混播處理間Ser含量較其他氨基酸差異明顯, 變異系數(shù)達(dá)到22.5%, 且感病品種籽粒中Ser含量最高。

表5 華雙5號(hào):華雙5號(hào)R組合不同混播處理下籽粒氨基酸含量

“—”表示無數(shù)值。*表示在績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)在種植比例0:1和3:7時(shí)差異顯著(< 0.05); 平均值后的不同字母表示在臨翔試驗(yàn)點(diǎn)3個(gè)處理間差異顯著(< 0.05)。

“—” means no item.*indicates significant difference of different treatments at the 0.05 probability level in Jixi. Means followed by different lowercase letters in the same column are significantly different at the 0.05 probability level in Linxiang.

3 討論

近年來, 油菜根腫病在我國(guó)呈蔓延趨勢(shì), 嚴(yán)重威脅到我國(guó)油菜的安全生產(chǎn)。前人在根腫病的防治上開展了大量的研究, 包括農(nóng)業(yè)、化學(xué)及生物等防控措施, 但選用抗病品種依然是最經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的手段。然而, 抗性品種的單一抗性喪失是潛在隱患。預(yù)防抗性品種的抗性喪失目前主要有2種方式, 一是從遺傳分子水平上培育對(duì)根腫病具有廣譜且持久抗性的品種, 二是利用栽培模式維持抗性品種的持久抗性。華雙5R和華油雜62R是我國(guó)最先培育的2個(gè)抗根腫病油菜品種, 抗性均為少數(shù)基因控制的質(zhì)量性狀, 其抗病基因分別為和。這2個(gè)品種對(duì)我國(guó)根腫病優(yōu)勢(shì)生理小種——4號(hào)生理小種均具較好抗性, 但這類專一抗性品種對(duì)根腫菌有高度選擇壓力, 極可能導(dǎo)致其他生理小種或變異生理小種轉(zhuǎn)為新的優(yōu)勢(shì)小種, 導(dǎo)致品種抗性喪失。較多研究表明, 感、抗品種混播, 不僅可提高感病品種抗性, 其主要的防控機(jī)理有密度效應(yīng)[23]、阻擋效應(yīng)[24]和抗性誘導(dǎo)效應(yīng)[25]。此外, 還可避免生理小種的高度選擇壓力[29], 即寄主的多樣性有利于寄主與病原菌群體之間的協(xié)同進(jìn)化, 穩(wěn)定病原菌群體結(jié)構(gòu)[26]。但在油菜根腫病研究領(lǐng)域尚未見相關(guān)報(bào)道。本研究在我國(guó)2個(gè)油菜根腫病典型區(qū)域設(shè)置試驗(yàn), 初步研究混播對(duì)油菜根腫病發(fā)病率、產(chǎn)量的影響, 為我國(guó)根腫病區(qū)油菜生產(chǎn)提供了技術(shù)支撐。

2個(gè)感病品種單播時(shí), 績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)的發(fā)病率要高于臨翔試驗(yàn)點(diǎn), 這是因?yàn)楫?dāng)年績(jī)溪試驗(yàn)點(diǎn)的氣候有利于根腫病的發(fā)生。此外, 因?yàn)闅夂驐l件差異, 2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的油菜長(zhǎng)勢(shì)也存在一定差異, 因此對(duì)于根腫病的抵抗能力也存在差別。在2個(gè)根腫病危害地區(qū), 感病、抗病品種混播后, 田間實(shí)際發(fā)病率均小于理論發(fā)病率, REM值亦小于1。表明在生產(chǎn)中采用感、抗根腫病油菜品種按一定比例混播防控油菜根腫病是可行的。在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均為第2次調(diào)查的REM值小于第1次調(diào)查, 表明感、抗品種混播可在時(shí)間上延遲根腫病的發(fā)展速度, 可明顯減輕二次侵染。當(dāng)然, REM值降低, 另一個(gè)原因是, 隨著生育進(jìn)程苗期發(fā)病較重的一些植株會(huì)死亡, 而健康植株的數(shù)量變化不大, 因此對(duì)于同一組品種而言, 生育后期的REM值均低于生育前期。

油菜全生育期都會(huì)感染根腫病。病害發(fā)生后, 油菜單株角果數(shù)、每角果粒數(shù)和千粒重均顯著降低[30], 產(chǎn)量損失可達(dá)80%~90%[31]。在歐洲, 病情指數(shù)每增加1%, 油菜籽產(chǎn)量損失0.03 t hm-2 [32]。密度與單株產(chǎn)量是作物群體產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素。本試驗(yàn)中, 感、抗品種混播后, 密度會(huì)有一定程度降低。一般而言, 密度增加, 個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)加劇, 油菜單株產(chǎn)量降低[33]; 而密度降低, 單株角果數(shù)增加, 單株產(chǎn)量提高。在本試驗(yàn)的播種量(每公頃用種量3.75 kg)條件下, 種植密度與單株產(chǎn)量協(xié)調(diào)較好, 因此各處理均有較高的籽粒產(chǎn)量。且與感病品種相比, 抗病品種以及感、抗品種混播, 均在一定程度上提高了籽粒含油量。

不同混播處理下籽粒中某些游離氨基酸含量差異顯著。其中, 以絲氨酸(Ser)含量變化最大, 且感病品種中Ser含量最高。前人研究表明, Ser極有可能與根腫菌致病性有關(guān), 或作為根腫菌與寄主的相互作用的一個(gè)信號(hào)分子?？共』虻木幋a產(chǎn)物絲氨酸/蘇氨酸激酶催化其底物蛋白絲氨酸磷酸化, 在抗病反應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用[34]。從大白菜根瘤根腫菌分離出一種新的絲氨酸/蘇氨酸激酶基因, 該基因在根腫病形成期間大量表達(dá)[35]。MAPKK (絲裂原活化蛋白激酶激酶)也作用于底物蛋白絲氨酸的磷酸化完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。研究發(fā)現(xiàn)MAPKK抑制劑U0126能抑制根腫菌休眠孢子萌發(fā), MAPK (絲裂原活化蛋白激酶)級(jí)聯(lián)途徑可能對(duì)根腫菌生長(zhǎng)和致病性起重要作用[36]。絲氨酸蛋白酶基因()作為根腫菌的致病因子, 在感病期間轉(zhuǎn)錄本豐度增加,活性增強(qiáng)可以促進(jìn)休眠孢子的萌發(fā)[37]。本試驗(yàn)中, 種子Ser含量的差異是如何受到根系中相關(guān)基因表達(dá)影響的, 還有待進(jìn)一步研究。

混播后, 感病品種發(fā)病率下降, 其原因可能是抗病品種的抗性誘導(dǎo)效應(yīng)和密度效應(yīng)?？垢[病品種的抗性反應(yīng)是由R蛋白介導(dǎo)的免疫防御反應(yīng), R蛋白與根腫菌分泌的效應(yīng)蛋白特異性識(shí)別與互作誘導(dǎo)產(chǎn)生防御反應(yīng)。水稻近等基因系混播中的誘導(dǎo)抗性機(jī)制抑制了稻瘟病。Pi-k系和Pi-i系品種混播后一并接種7號(hào)和33號(hào)稻瘟病菌小種, 其中Pi-k系抗7號(hào)小種, 感33號(hào)小種, 而Pi-i系抗33號(hào)小種, 感7號(hào)小種。最終接種無毒性和毒性小種混播的病情程度低于只接種毒性小種的混播[38]。病原菌-植物互作會(huì)引起植物的化感作用[39]。根腫菌激活抗病品種的免疫反應(yīng), 在根腫菌-抗病植物互作這一過程中, 抗病品種釋放出某些具有活性的次生代謝產(chǎn)物, 進(jìn)而影響鄰近的感病品種。由于根系分泌出的化感物質(zhì)所到達(dá)的范圍有限, 所以混播效果極大可能與密度有關(guān), 即密度效應(yīng)。

4 結(jié)論

在油菜根腫病高發(fā)地區(qū), 與感病品種單播相比, 油菜感、抗根腫病品種混播減輕了根腫病病情, 獲得了較穩(wěn)定的籽粒產(chǎn)量與品質(zhì); 且選擇與高抗品種混播效果優(yōu)于中抗品種, 該技術(shù)為我國(guó)根腫病區(qū)油菜生產(chǎn)提供了可供選擇的技術(shù)措施。

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Controlling efficiency against clubroot disease of rapeseed by mixed-cropping of susceptible and resistant cultivars

GUO Qing-Yun1, WANG Bo1,*, KUAI Jie1, ZHANG Chun-Yu1, LI Gen-Ze2, KANG Hui-Xian3, FU Ting-Dong1, and ZHOU Guang-Sheng1

1Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Cultivation (The Middle Reaches of the Yangtze River) of Ministry of Agriculture / College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, Hubei, China;2Industrial Crop Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, Yunnan, China;3Linxiang Agricultural Technique Extension Station, Lincang City, Linxiang 677000, Yunnan, China

In recent years, rapeseed clubroot disease has spread widely in China, and the cost of the chemical control is high while the efficiency is low. Using resistant varieties is the most economical and efficient way to control this disease. Mixed-cropping different resistant varieties can improve the control efficiency of crop diseases, but the research on it has not been reported. In ??two naturally-infested locations of clubroot diseases in Jixi of Anhui province and Linxiang of Yunnan province, two pairs of susceptible and resistant cultivars were used (highly resistant variety Huashuang 5R mixed with highly susceptible variety Huashuang 5 and highly resistant variety Huayouza 62R mixed with highly susceptible variety Huayouza 62). Seeds of each pair were mixed at different ratios (10:0, 1:9, 2:8, 3:7, and 0:10) and sown in the two locations respectively. The incidence rate was surveyed after occurrence of clubroot disease. The mixed-cropping at different ratios of susceptible and resistant cultivars decreased the incidence and disease index of clubroot disease, and stabilized the yield and quality of rapeseed. The actual incidence rate in the mixed cropping treatment increased with the decrease of resistant cultivar proportion, which was from 5.7% to 17.1% at Jixi and from 4.4% to 32.1% at Linxiang for Huashuang 5R/Huashang 5, while from 5.7% to 18.6% at Jixi and from 2.1% to 12.0% at Linxiang for Huayouza 62R/Huayouza 62 respectively, and significantly lower than the theoretical disease incidence rate. The relative effectiveness of mixture of the two pairs of cultivars were lower than 1, which indicates that the mixed-cropping of susceptible and resistant cultivars has positive effect. This study mainly clarified the control effect of mixed-cropping two different Near-isogenic lines with different resistance levels on clubroot disease, which can provide new ideas and countermeasures for the prevention of clubroot disease.

rapeseed; clubroot disease;near-isogenic lines; mixed-cropping

10.3724/SP.J.1006.2020.94145

本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD1000900), 湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)重大項(xiàng)目(2017ABA064)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(2662017JC005)項(xiàng)目資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2018YFD1000900), the Technological Innovation Major Project of the Science?and Technology Department of Hubei Province (2017ABA064), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2662017JC005).

汪波, E-mail: wangbo@mail.hzau.edu.cn

E-mail: 1278245883@qq.com

2019-09-28;

2019-12-26;

2020-01-13.

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20200113.1400.002.html