江西番茄綿疫病的發(fā)生及種質(zhì)資源的抗性鑒定

何烈干,鄒 芬,熊正葵,涂玉琴,馬輝剛*

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所,江西 南昌 330200;2.南昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所,江西 南昌 330038)

番茄原產(chǎn)于南美洲,現(xiàn)已成為全世界栽培面積最大的蔬菜之一,在我國南北方無論是露天還是溫室均有廣泛種植。近年來,隨著番茄種植面積的不斷擴(kuò)大和大棚溫室栽培的發(fā)展,綿疫病已成為威脅番茄安全生產(chǎn)的一種最為嚴(yán)重的世界性毀滅性病害。該病害的病原主要有3種:寄生疫霉(PhytophthoraparasiticaDast)、辣椒疫霉(P.capsiciLeonian)和茄疫霉(P.melongenaeSawada)[1]。番茄綿疫病在我國各省菜區(qū)均有發(fā)生,尤其是在保護(hù)地和陰雨潮濕的南方地區(qū)發(fā)生極其嚴(yán)重,一般年份減產(chǎn)25%～40%,嚴(yán)重時(shí)可達(dá)60%以上,甚至絕收[2-6]。江西是番茄種植大省,多年來綿疫病的發(fā)生為害對江西番茄的產(chǎn)量和質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。目前,化學(xué)藥劑防治仍是控制番茄綿疫病的一種主要措施,但化學(xué)農(nóng)藥的不合理大規(guī)模使用,不僅嚴(yán)重污染環(huán)境,而且還會引起病原菌種群結(jié)構(gòu)的改變,易產(chǎn)生抗藥性,已有很多研究報(bào)道了卵菌類病害對甲霜靈等苯基酰胺類殺菌劑已產(chǎn)生抗藥性[7-10]。因此,選育和種植抗病品種是目前番茄生產(chǎn)上減輕和消除病菌抗藥性的一種最為有效的途徑[11-14],而其中的抗源材料的篩選又是抗病品種選育的前提和基礎(chǔ)。本研究對江西省番茄綿疫病的發(fā)生情況進(jìn)行了調(diào)查，并對番茄種質(zhì)資源進(jìn)行了抗病性鑒定,旨在了解江西番茄綿疫病的危害程度,為番茄抗病育種提供材料來源,進(jìn)而為有效治理番茄綿疫病奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄種質(zhì)材料共計(jì)82份,由南昌市農(nóng)科院提供。供試病原菌為從江西露地栽培番茄的病株中采集分離純化得到,通過回接試驗(yàn)確定為番茄綿疫病菌,并經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子鑒定，確定為辣椒疫霉菌(P.capsiciLeonian)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 病害調(diào)查 于番茄青果期在江西主產(chǎn)番茄的10個(gè)市(縣)進(jìn)行番茄綿疫病發(fā)生程度的調(diào)查,每個(gè)市(縣)調(diào)查3塊番茄地,每塊地(面積為667 m2左右)采取5點(diǎn)對角線調(diào)查法,每點(diǎn)調(diào)查20株,共調(diào)查100株,記錄病株率、病葉率和病果率,并在每株的上中下部位各隨機(jī)取1個(gè)果實(shí),調(diào)查病情,記錄病級并計(jì)算病情指數(shù)。病情分級標(biāo)準(zhǔn):0級,果實(shí)上無病癥;1級,果實(shí)病斑面積占總面積的0%～3.0%;2級,果實(shí)病斑面積占總面積的3.1%～10.0%;3級,果實(shí)病斑面積占總面積的10.1%～20.0%;4級,果實(shí)病斑面積占總面積的20.1%～50.0%;5級,果實(shí)病斑面積占總面積的50.0%以上。相關(guān)計(jì)算公式為：發(fā)病率(%)=病葉(果)數(shù)×100/調(diào)查的總?cè)~(果)數(shù)；病情指數(shù)ID=[Σ(各病級的果實(shí)數(shù)×病級數(shù))×100]/(調(diào)查的總果實(shí)數(shù)×5)。

1.2.2 室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 供試番茄種質(zhì)資源的抗性鑒定試驗(yàn)在江西省農(nóng)科院植保所溫室內(nèi)進(jìn)行。每份材料選取飽滿、健康的種子,在試驗(yàn)室內(nèi)浸種2 h后進(jìn)行適溫催芽,在露白后播于營養(yǎng)缽中,每缽保證有1株健壯的幼苗；每份材料播種15株為1個(gè)重復(fù),共設(shè)3個(gè)重復(fù)；肥、水管理按常規(guī)進(jìn)行；當(dāng)幼苗長至7～8葉時(shí)移至溫控房內(nèi)進(jìn)行抗病性接種鑒定試驗(yàn)。

1.2.3 接種方法 將番茄綿疫病菌置于黑麥培養(yǎng)基上,在20 ℃恒溫下黑暗培養(yǎng)14 d后,用玻片刮取菌絲并充分振蕩，洗下孢子囊,過濾,用血球計(jì)數(shù)板調(diào)整濃度至5×104孢子囊/mL,然后放入10 ℃恒溫箱中靜置2 h左右,以保證游動孢子充分釋放。采用噴霧接種法[15]接種,以番茄幼苗葉面有水滴而又不會掉落為佳。把已接種的幼苗置于(20±2)℃、相對濕度100%的空調(diào)房內(nèi)黑暗培養(yǎng)24 h；然后每天光照14 h、黑暗10 h,保持空氣相對濕度在75%以上,溫度控制在20 ℃左右；在接種7 d后調(diào)查發(fā)病情況。

1.2.4 病情調(diào)查 按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單株病害分級：0級，無病癥;1級，0%<葉面積發(fā)病率≤5.0%,形成較細(xì)的病斑;2級，5.0%<葉面積發(fā)病率≤15.0%,有限制型壞死病斑;3級，15.0%<葉面積發(fā)病率≤30.0%,莖部上無病癥;4級，30.0%<葉面積發(fā)病率≤60.0%,莖部上形成較小的病斑;5級，60.0%<葉面積發(fā)病率≤90.0%,莖部上有擴(kuò)展型病斑;6級，90.0%<葉面積發(fā)病率,莖部受損嚴(yán)重或植株死亡。

相對病情指數(shù)和相對抗性指數(shù)的計(jì)算公式如下：相對病情指數(shù)=IDm×100/IDCK； 相對抗性指數(shù)=1-IDm/IDCK。其中,m為供試的種質(zhì)資源；設(shè)病情指數(shù)最高者為對照。

依據(jù)相對抗性指數(shù)來評價(jià)番茄種質(zhì)資源對綿疫病的抗性,共分為5個(gè)級別:高抗(HR)，0.90～1.00;抗病(R)，0.70～0.89;中感(MS)，0.50～0.69;感病(S)，0.30～0.49;高感(HS)，0～0.29。

1.2.5 田間自然病圃抗性鑒定 田間自然病圃建在江西省農(nóng)科院良種場內(nèi)。對供試的82份試驗(yàn)材料進(jìn)行催芽播種,播后2個(gè)月移植到試驗(yàn)場內(nèi),薄膜覆蓋栽培,每份材料種植1個(gè)小區(qū),單個(gè)小區(qū)種植80株幼苗,小區(qū)面積為20 m2,重復(fù)3次,設(shè)高感品種為對照,試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組排列。在移植前施足基肥,在番茄整個(gè)生育期內(nèi)不追肥,不施用任何防治病害的藥劑。于青果期待供試材料充分發(fā)病時(shí)調(diào)查各參試材料的綿疫病發(fā)生程度,以病情最重材料為對照。病害分級標(biāo)準(zhǔn)參照1.2.1中的分級標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄綿疫病的發(fā)生情況

于2019年6月中旬在江西省南昌縣、進(jìn)賢縣、豐城市、九江縣、德安縣、萬載縣、高安市、弋陽縣、余江縣、樂平市等10個(gè)市(縣)進(jìn)行了番茄綿疫病的發(fā)生程度調(diào)查,所調(diào)查品種均為當(dāng)?shù)卮竺娣e種植的主栽品種,調(diào)查結(jié)果見表1。從表1中可以看出,調(diào)查地番茄綿疫病發(fā)生較為嚴(yán)重,平均病株率為52.7%,病株率最高的達(dá)63.6%,最低的為32.7%;平均病果率為20.9%,病果率最高的達(dá)33.1%,最低的為10.8%;平均病葉率為7.3%,病葉率最高的達(dá)11.9%,最低的為1.9%;平均病情指數(shù)為7.7,病情指數(shù)最高的達(dá)12.1,最低的為3.5。在調(diào)查的品種當(dāng)中,娜塔莉發(fā)病最輕,R-106次之,歐冠和6629(弋陽)病情最重,病情指數(shù)均超過了10。

2.2 番茄材料苗期在室內(nèi)對綿疫病的抗性

對82份番茄材料進(jìn)行了苗期抗綿疫病性鑒定,結(jié)果見表2。調(diào)查結(jié)果表明,供試材料間的抗病性差異較為顯著,所有材料的相對抗性指數(shù)在0～0.77之間,平均相對抗性指數(shù)為0.265,屬于高感級別,其中表現(xiàn)高感的材料有53份,占供試材料的64.63%;表現(xiàn)感病的材料有17份,占供試材料的20.73%;表現(xiàn)中感的材料有9份,占供試材料的10.98%;表現(xiàn)抗病的材料有3份(16-96、16-36b和Y18),占供試材料的3.66%；在試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)高抗材料。

表1 江西省番茄綿疫病的發(fā)生情況

表2 不同番茄種質(zhì)資源對綿疫病的室內(nèi)抗性鑒定及評價(jià)結(jié)果

2.3 田間自然病圃抗性鑒定結(jié)果

同時(shí)對82份番茄材料進(jìn)行了田間自然病圃抗綿疫病性鑒定,結(jié)果見表3。調(diào)查結(jié)果表明,供試材料間的抗病性差異較為顯著,所有材料的相對病情指數(shù)在23.5～100.0之間,平均相對病情指數(shù)為76.9；相對抗性指數(shù)在0～0.77之間,平均相對抗性指數(shù)為0.23,屬于高感級別。在供試材料的抗感性方面,表現(xiàn)高感的材料有59份,占供試材料的71.95%;表現(xiàn)感病的材料有14份,占供試材料的17.07%;表現(xiàn)中感的材料有7份,占供試材料的8.54%;表現(xiàn)抗病的材料有2份,為16-96和Y18,占供試材料的2.44%；沒有鑒定到高抗材料。

表3 不同番茄種質(zhì)資源對綿疫病的田間抗性鑒定結(jié)果

2.4 室內(nèi)接種和田間自然病圃鑒定結(jié)果的比較

通過對比分析室內(nèi)接種抗性鑒定結(jié)果和田間自然病圃鑒定結(jié)果可知,田間自然病圃的相對病情略重于室內(nèi)接種鑒定的,所有材料在田間鑒定中的平均相對病指為76.9,而室內(nèi)鑒定的平均相對病指為73.5。在抗感級別方面,田間鑒定試驗(yàn)中高感、感病、中感、抗病的材料分別為59、14、7和2份,分別占供試材料的71.95%、17.07%、8.54%和2.44%;室內(nèi)接種鑒定試驗(yàn)中高感、感病、中感、抗病的材料分別為53、17、9和3份,分別占供試材料的64.63%、20.73%、10.98%和3.66%；在82份材料中,有70份材料在田間和室內(nèi)試驗(yàn)中表現(xiàn)出的抗感類型是一致的,占供試材料的85.37%。由此可知,室內(nèi)與田間抗性鑒定結(jié)果基本一致,室內(nèi)抗性鑒定結(jié)果基本能反映田間自然發(fā)病情況。

3 結(jié)論與討論

對江西省內(nèi)萬載、高安、樂平等10個(gè)番茄種植大縣(市)進(jìn)行了番茄綿疫病發(fā)生程度的調(diào)查,其中病果率在10.8%～33.1%之間,病株率在32.7%～63.6%之間,病情指數(shù)在3.5～12.1之間,說明江西的番茄綿疫病發(fā)生較為嚴(yán)重,這主要是由當(dāng)?shù)氐姆N植模式和施藥不合理造成的。據(jù)調(diào)查,對象田塊中70%以上的為茄科類蔬菜連作,勢必誘發(fā)病原菌周而復(fù)始地惡性循環(huán)侵染植株；而在防治藥劑選擇方面,大部分農(nóng)戶習(xí)慣長期施用單一藥劑(如甲霜靈等),極易增加病菌群體對該藥劑產(chǎn)生抗藥性的風(fēng)險(xiǎn),國內(nèi)外已有諸多研究報(bào)道了某單一藥劑的致病疫霉抗性群體的產(chǎn)生[16-20]。另外,在每年的5月份左右,江西大部分地區(qū)的日平均氣溫在20 ℃以上,夜平均溫度在10 ℃以上,且降水量偏多,相對濕度高,這種溫濕度條件極有利于綿疫病菌孢子囊的產(chǎn)生和游動孢子的萌發(fā),從而導(dǎo)致該病害的暴發(fā)流行。

在番茄苗期抗性鑒定試驗(yàn)中,供試的82份材料對綿疫病的抗性差異性顯著,抗性最弱的材料的病指高達(dá)95.2,抗性最強(qiáng)的材料的病指僅為21.9；共篩選到抗病材料3份(16-96、16-36b和Y18)。在田間自然病圃試驗(yàn)中,供試材料間的抗病性差異同樣顯著,其相對病情指數(shù)分布在23.5～100.0之間,共鑒定到抗病材料2份(16-96和Y18)。通過對比分析番茄苗期抗性鑒定試驗(yàn)結(jié)果和青果期田間自然病圃鑒定試驗(yàn)結(jié)果可知,供試材料的相對病情指數(shù)和抗感類型基本一致,苗期鑒定結(jié)果可代表成株期抗感性,因此,在大量材料的抗性鑒定試驗(yàn)中,可采取苗期接種試驗(yàn)來評價(jià)其抗病性,既準(zhǔn)確又高效。

目前,防治番茄卵菌病害的常規(guī)方法有栽培技術(shù)管理、施用殺菌劑和選育抗病品種[21-23]。針對綿疫病嚴(yán)重威脅到江西省番茄安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀,采取措施預(yù)防和控制該病害的發(fā)生流行已迫在眉睫。首先,在番茄綿疫病的常發(fā)區(qū)、重發(fā)區(qū),應(yīng)實(shí)行茄科蔬菜與非茄科蔬菜之間的輪作或水旱輪作,這樣可以大大減少病原菌在土壤中的存量,從源頭上降低病害侵染的幾率。其次,化學(xué)防治仍然是目前番茄生產(chǎn)上控制綿疫病的主要措施,該方法具有見效快、防效高、易操作等優(yōu)點(diǎn),但化學(xué)藥劑的長期、單一使用,極易引起病原菌抗藥性的增強(qiáng)，導(dǎo)致防效降低、用藥量和用藥次數(shù)增加、農(nóng)藥殘留超標(biāo)、成本增加等諸多問題。已有研究表明,很多地區(qū)番茄綿疫病菌對甲霜靈和苯霜靈類殺菌劑產(chǎn)生了抗藥性；在江西,近年來甲霜靈類殺菌劑一直是防治番茄綿疫病的主要藥劑,但是防治效果不甚理想,其原因可能是病原菌已對甲霜靈等產(chǎn)生了抗藥性,因此,要采取甲霜靈與其他藥劑(如霜脲氰、烯酰嗎啉和嘧菌酯等)之間輪換搭配使用。最后,在江西省防治番茄綿疫病的措施中,基于化學(xué)藥劑可能失效和栽培管理水平較為低下的現(xiàn)狀,栽培抗病品種就成為防治番茄綿疫病的最經(jīng)濟(jì)有效的措施,而選育抗病材料是抗病品種選育的前提和基礎(chǔ)，篩選出的抗病材料既可為抗病育種提供種質(zhì)資源,又可為研究抗病機(jī)理提供材料。在本試驗(yàn)中，材料16-96和Y18在兩種方法中均表現(xiàn)為抗病,其成熟期果實(shí)粉紅色,果硬圓,裂果及畸形果極少,平均單果重在220～260 g,每穗4～6果,因此可作為抗綿疫病品種在江西省內(nèi)種植或作為進(jìn)一步培育抗綿疫病品種的親本材料。因番茄綿疫病菌生理小種種類較多且具有明顯的分化現(xiàn)象和易變異等特點(diǎn),因此篩選抗性材料是一項(xiàng)長期復(fù)雜的工作。