望山紅×雞冠F1代對蘋果輪紋病抗性鑒定及遺傳分析

黃金鳳，楊 華，劉 志

(遼寧省果樹科學研究所，遼寧 營口 115009)

【研究意義】 目前，我國是世界上蘋果栽培面積最大、總產量最高的國家[1]。輪紋病(Apple ring rot)的發(fā)生嚴重威脅著蘋果產業(yè)的發(fā)展[2]。而雞冠蘋果，具有抗輪紋病、抗腐爛病，抗寒，抗旱等優(yōu)點[3-4]。因此，研究望山紅(高感)與雞冠(高抗)雜交 F1材料對輪紋病的抗性，對培育抗病蘋果新品種，以及解決輪紋病危害蘋果產業(yè)安全問題，具有重要科學意義?！厩叭搜芯窟M展】輪紋病主要危害枝干與果實，導致枝干粗皮或潰瘍，嚴重時影響樹勢，果實發(fā)病則喪失商品價值[5]。該病主分布于中國、日本、韓國等亞洲國家[6-9]。在南北美洲、歐洲和澳洲也有分布[10-12]。我國蘋果輪紋病由2種主要病原引起，即葡萄座腔菌(B.dothidea)和粗皮葡萄座腔菌(B.kuwatsukai)[13]。目前，關于蘋果抗輪紋病的研究主要集中在品種、砧木和野生資源，評價結果為，目前主栽品種如富士、元帥、嘎拉均易感輪紋病[14-17]。生產上，物理防治輪紋病以刮取病斑為主，此方法對環(huán)境友好，但費工費時?；瘜W防治以噴施甲基硫菌靈為主。因其殺菌譜廣、防治效果好而被廣泛使用。但長期連續(xù)使用，加速了病原菌抗藥性的產生，而且對于感病蘋果品種，即使增加噴藥次數，也不能有效控制輪紋病的發(fā)生[18]。【本研究切入點】鑒于生產上主栽蘋果品種對輪紋病抗性差，本研究開展以高抗材料雞冠為親本的F1代群體抗性評價工作?！緮M解決的關鍵問題】本研究采用人工接種和田間自然發(fā)病調查相結合的方法，以望山紅、雞冠及其F1代群為試驗材料，進行輪紋病抗性鑒定，并對群體遺傳傾向進行分析，旨在為今后選育抗輪紋病蘋果品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

試驗于 2016和2018 年在遼寧省果樹科學研究所蘋果育種課題組實驗基地進行(遼寧熊岳)。輪紋病抗性評價材料共120份，包括望山紅、雞冠及F1代群體的118個單株。2006年定植，常規(guī)管理，苗齡一致。供試輪紋病菌株，分離自遼寧省果樹所蘋果育種課題組實驗基地。

1.2 其他材料及儀器

馬鈴薯、蔗糖、瓊脂、乙醇、次氯酸鈉、電熱恒溫培養(yǎng)箱、顯微鏡、保鮮膜。

1.3 人工接種抗性鑒定

配置1×105個/mL輪紋病孢子懸液，用10 cm長的濾紙條蘸取孢子懸液接種于蘋果新梢上，保鮮膜保濕7 d。每株樹接種10個20 cm長新梢。當年10月末調查新梢發(fā)病情況。

實驗采用的病情分級與種質資源抗病評價標準參考文獻[17]。

1.4 田間自然發(fā)病調查

分別于2016和2018年在蘋果樹休眠期，按 5 個級別記錄各材料樹干的自然發(fā)病情況[16]。

1.5 數據分析

利用SPSS 19軟件進行數據統(tǒng)計及分析。遺傳變異分析參考崔艷波[19]的方法。

2 結果與分析

2.1 人工接種抗性鑒定結果

對120份蘋果新梢進行人工接種試驗，表明，供試材料病情指數在24.2～92.5，無免疫材料，但材料間抗性差異較大(表 1)。其中高抗材料9份，占 7.5 %，中抗材料32份，占 26.7 %。中感材料61份，占50.8 %，高感材料18份，占15.0 %。

2.2 田間抗性調查結果

2016年田間調查整體發(fā)病較輕，其中免疫材料57份，占47.5 %，高抗材料24份，占20.0 %，中抗材料11份，占9.2 %，中感材料18份，占15.0 %，高感材料10份，占8.3 %(表 1)。2018年總體的抗病趨勢與 2016 年一致，其中免疫材料31份，占25.8 %，高抗材料各29份，占24.2 %，中抗材料23份，占19.2 %，中感材料23份，占19.2 %，高感材料14份，占11.7 %(表 1)。同一材料不同年份間的抗性存在差異，如 2016 年WJ-3、WJ-7表現(xiàn)免疫，2018 年調查結果表現(xiàn)為高抗。但WJ-8等27份材料在兩年的調查中都表現(xiàn)為免疫，雞冠、WJ-6等9份材料2年間均表現(xiàn)為高抗。與2016年相比，2018年除免疫材料的發(fā)病數量下降外，其余抗性等級材料的發(fā)病數量均增加。

表1 望山紅與雞冠雜交 F1代 對B.dothidea的抗性鑒定

2.3 人工接種與田間調查綜合評價

將人工接種和田間發(fā)病調查的抗性結果進行比較，完全一致的材料有22份，包括雞冠、WJ-6、WJ-47、WJ-86、WJ-99、WJ-105等6份高抗材料。隨著蘋果樹體的不斷生長，田間調查的抗病結果與人工接種有更為接近的趨勢。如田間調查WJ-9、WJ-10等9份材料在2016年表現(xiàn)為免疫或高抗，而2018年調查結果與人工接種相同，即為中抗。就人工接種和田間調查的一致率來看，隨著調查時間的延長，一致率逐漸提高，2016年為 18.3 %，2018 年為 35.0 %。

2.4 雜交后代對輪紋病抗性的遺傳分析

2.4.1 F1代病情指數次數分布 望山紅與雞冠雜交后代的病情指數，呈單峰，基本符合正態(tài)分布(圖1)。說明蘋果對輪紋病抗性是多基因控制的數量性狀。

圖1 望山紅×雞冠雜交后代病情指數分布Fig.1 The frequency distribution of the disease index on the hybrid progenies of Wangshanhong×Jiguan

續(xù)表1 Continued table 1

續(xù)表1 Continued table 1

2.4.2 F1代抗輪紋病的遺傳變異 望山紅×雞冠F1代對輪紋病抗性變異系數為27.2 %，出現(xiàn)廣泛地分離(表2)。遺傳傳傳遞力較大，為92.8 %，表明以加性效應為主，并存在一定的非加性效應。子代病情指數的平均值低于中親值，說明后代群體單株對輪紋病抗性受雞冠的遺傳影響大。后代出現(xiàn)超低親植株，超低親率6.8 %，具有一定的選擇抗病單株的潛力。

表2 望山紅×雞冠雜交后代抗病性的遺傳變異

3 討 論

3.1 2種抗性評價方法比較

以人工接種和田間自然發(fā)病調查兩種方法，對蘋果種質資源進行抗輪紋病評價。試驗結果表明，2種評價方法均能不同程度反映材料的抗病性。但田間自然發(fā)病條件下，材料的感病程度普遍較輕。某些材料在人工接種評價時表現(xiàn)為感病，但在田間調查時，屬于抗病類型，如WJ-92接種評價時表現(xiàn)為中感，但在田間調查時表現(xiàn)為中抗。田間評價只能反應出材料之間的抗病性差異，不易真正篩選出抗病性強的材料。而且田間調查結果受氣候影響較嚴重，鑒定結果可能不穩(wěn)定[20]。人工接種評價，接種菌液濃度相同，且用時短。與田間自然發(fā)病相比，人工接種，相當于加大了選擇壓力，對抗病材料的篩選效率更高、更可靠[21-22]。

3.2 本研究F1代抗病性分離

以高感材料望山紅和高抗材料雞冠為親本，雜交后代出現(xiàn)了高抗 、中抗、中感、高感4種不同類型雜交種，抗病性出現(xiàn)了分離，可以進行 QTL 分析。 因此，我們已采用望山紅和雞冠的F1代群體構建物理圖譜。開展抗輪紋病相關QTL定位，尋找抗病候選基因，為進一步開展蘋果抗輪紋病分子標記輔助育種及抗病調控機制研究提供理論依據。

4 結 論

通過人工接種與田間自然發(fā)病調查的綜合評價，篩選出雞冠、WJ-6、WJ-47、WJ-86、WJ-99、WJ-105等6份穩(wěn)定高抗輪紋材料，可作為抗病育種的親本進一步雜交利用。遺傳分析表明，F(xiàn)1代群體對輪紋病抗性屬于多基因控制的數量性，為后續(xù)深人開展分子遺傳研究奠定基礎。