溫室條件下中棉所96B 對(duì)新疆棉花黃萎病菌的抗性評(píng)價(jià)

張亞林，呂峻元，馮自力，馮鴻杰，魏鋒，趙麗紅，朱荷琴

（棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽(yáng) 455000）

棉花黃萎病嚴(yán)重阻礙棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。在我國(guó)，大麗輪枝菌（Verticillium dahliae）是引起棉花黃萎病的主要病原菌。該病原菌有穩(wěn)定的休眠結(jié)構(gòu)——微菌核，變異性強(qiáng)且與寄主協(xié)同進(jìn)化，致病機(jī)理十分復(fù)雜，是其難以有效防治的關(guān)鍵[2-3]。 新疆作為我國(guó)棉花主產(chǎn)區(qū)，近年來(lái)棉花種植面積占全國(guó)的80%左右[4]，而新疆50%～70%的棉田受黃萎病危害，部分棉田發(fā)病率達(dá)30%～50%，黃萎病已成為制約新疆棉花生產(chǎn)發(fā)展的主要因素之一[5-7]。 當(dāng)下，培育和種植抗病品種是防治棉花黃萎病最經(jīng)濟(jì)有效的方法[8]。 系統(tǒng)評(píng)價(jià)棉花品種對(duì)黃萎病的抗性，明確其適宜種植范圍，充分發(fā)揮抗病棉花品種優(yōu)勢(shì)，不僅有利于減輕黃萎病危害，而且對(duì)于指導(dǎo)棉花品種區(qū)劃具有重要參考意義。

前期，本團(tuán)隊(duì)先后從14 個(gè)主產(chǎn)棉省84 個(gè)縣市采集分離了具有代表性的棉花黃萎病菌菌株728個(gè)，建立了棉花黃萎病菌種群資源數(shù)據(jù)庫(kù)[9]。 本研究從黃萎病菌種群資源數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出具有不同致病力，采集于新疆石河子、阿拉爾、阿克蘇和河北辛集、河南安陽(yáng)等主產(chǎn)棉區(qū)的黃萎病菌菌株10 個(gè)，對(duì)中棉所96B 進(jìn)行抗病性評(píng)價(jià)，探索建立中棉所96B（中棉所118）[10]抗病性評(píng)價(jià)體系，為中棉所96B 品種區(qū)劃提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試棉花品種為中棉所96B，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所南疆優(yōu)質(zhì)棉育種課題組提供。感病棉花品種冀棉11、耐病棉花品種魯棉研21、抗病棉花品種中植棉2 號(hào)的種子均為本團(tuán)隊(duì)保存。

棉花黃萎病菌菌株10 個(gè)（參見(jiàn)表1），來(lái)源于本團(tuán)隊(duì)已建立的棉花黃萎病菌種群資源數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 方法

1.2.1供試黃萎病菌菌株致病力測(cè)定。參照蛭石沙土無(wú)底紙缽定量蘸菌液法[11]測(cè)定黃萎病菌菌株致病力。 主要方法：將連續(xù)種植棉花的新疆棉田土壤和蛭石按2∶3 的體積比混勻配制成營(yíng)養(yǎng)土， 分裝到紙缽（直徑6 cm，高度10 cm），澆水潤(rùn)濕營(yíng)養(yǎng)土，每個(gè)紙缽中分散放置10 粒棉花種子，覆蓋1 cm 厚的沙土，按壓撫平，每個(gè)處理6 個(gè)紙缽，3 次重復(fù)，共計(jì)18 個(gè)紙缽。 播種結(jié)束后按照常規(guī)方法進(jìn)行撫育管理，每缽留苗5～6 株。當(dāng)棉花第1 片真葉平展時(shí)，進(jìn)行黃萎病菌接種，每個(gè)紙缽接種10 mL 的孢子懸浮液（孢子含量為1×107mL－1），跟蹤監(jiān)測(cè)棉花長(zhǎng)勢(shì)情況，適時(shí)調(diào)查棉花黃萎病發(fā)病癥狀。 根據(jù)平均病情指數(shù)（Disease index，DI）將黃萎病菌的致病力劃分為強(qiáng)、中等、弱3 種致病型[6]。

1.2.2中棉所96B 抗病性評(píng)價(jià)。 采用1.2.1 的溫室鑒定方法，利用已篩選的強(qiáng)、中等、弱3 種不同致病力的黃萎病菌測(cè)定中棉所96B 的抗病能力。 在播種后21 d 接種黃萎病菌。 播種后49 d，每個(gè)處理隨機(jī)測(cè)量5 株棉花株高、根長(zhǎng)、鮮物質(zhì)質(zhì)量等生物量指標(biāo)[12]，并對(duì)DI 與生物量指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析。

1.2.3數(shù)據(jù)處理。 采用Microsoft Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，GraphPad Prism 8 軟件進(jìn)行單因素方差分析和最小顯著差數(shù)法（Least significant difference，LSD）多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試黃萎病菌菌株致病力測(cè)定

致病力測(cè)定結(jié)果（表1）表明，10 個(gè)黃萎病菌菌株的平均DI 為9.6～65.6， 依據(jù)致病力可劃分為強(qiáng)、中等、弱3 種致病型，其中強(qiáng)致病型菌株7 個(gè)，中等致病型菌株2 個(gè)，弱致病型菌株1 個(gè)，具有一定的代表性，可用于中棉所96B 抗病性評(píng)價(jià)。

表1 棉花黃萎病菌致病力測(cè)定結(jié)果

2.2 中棉所96B 抗病性評(píng)價(jià)

由表2 可知，不同致病型的黃萎病菌侵染中棉所96B 后，棉花發(fā)病癥狀不同，且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，病情指數(shù)逐漸增大。 播種后49 d， 弱致病型菌株Vd321 的DI 為12.93， 中等致病型菌株Vd324、Vd517 的DI 分別為15.71、14.63，而強(qiáng)致病型菌株的DI 為16.65～34.44，均高于弱致病型、中等致病型菌株。 其中， 強(qiáng)致病型菌株Vd080 的DI 為34.44，比弱致病型菌株Vd321 提高了166.36%；比中等致病型菌株Vd324、Vd517 分別提高了119.22%、135.41%。 根據(jù)棉花對(duì)黃萎病的抗病類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[11]，中棉所96B 對(duì)來(lái)自新疆的不同致病型黃萎病菌菌株均表現(xiàn)較好的抗性，屬于抗病或耐病品種。

表2 基于10 個(gè)黃萎病菌菌株的中棉所96B抗病能力測(cè)定結(jié)果

2.3 中棉所96B 生物量測(cè)定

由表3 可知，播種后49 d，不同致病型的黃萎病菌對(duì)中棉所96B 生物量指標(biāo)影響不同。 對(duì)于棉花株高、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量，不同致病型菌株對(duì)棉花的影響差異不顯著。根長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果表明， 強(qiáng)致病型菌株Vd369 侵染的棉花根長(zhǎng)最大，為11.10 cm，比強(qiáng)致病型菌株Vd076（9.40 cm）增加18.09%。 根冠比結(jié)果表明， 強(qiáng)致病型菌株Vd080 侵染的棉花根冠比最大，為0.73，比強(qiáng)致病型菌株Vd518（0.31）增加135.48%。然而，分離自新疆的不同致病型黃萎病菌菌株侵染的棉花根長(zhǎng)、根冠比差異均不顯著。

表3 10 個(gè)黃萎病菌菌株接種處理后中棉所96B 生物量指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.4 病情指數(shù)與生物量指標(biāo)間的相關(guān)性分析

對(duì)黃萎病菌侵染棉花的病情指數(shù)與株高、根長(zhǎng)、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、根冠比等生物量指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果（表4）顯示，DI與根冠比顯著正相關(guān)（r＝0.372），與其他生物量指標(biāo)沒(méi)有顯著相關(guān)性。 值得一提的是，根冠比與地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.626），與地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量極顯著正相關(guān)（r＝0.933）。

表4 棉花黃萎病病情指數(shù)與生物量指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

隨著新疆棉花種植面積大幅度增加，逐漸產(chǎn)生了新問(wèn)題，而品種熟性與品質(zhì)區(qū)劃卻未及時(shí)跟進(jìn)，導(dǎo)致品種布局和生產(chǎn)種植亂象叢生，種植區(qū)域的適配性較差，既不能發(fā)揮品種優(yōu)勢(shì)，又浪費(fèi)了自然稟賦[13]。在培育抗病品種時(shí)應(yīng)重視不同區(qū)域黃萎病菌的遺傳分化， 利用不同菌系進(jìn)行品種抗病性鑒定，才能培育出具有廣譜抗病性的品種[14]。 反之，采用不同區(qū)域的棉花黃萎病菌檢測(cè)品種的抗病性，建立品種抗病性評(píng)價(jià)體系，一方面有利于降低棉花黃萎病危害，另一方面有利于合理劃分品種的適宜種植區(qū)域，為品種區(qū)劃提供重要參考。

本研究采用新疆石河子、阿拉爾、阿克蘇等主產(chǎn)棉區(qū)分離的黃萎病菌，其中石河子3 個(gè)菌株（強(qiáng)、中等、弱致病型各1 個(gè)），阿拉爾3 個(gè)菌株（強(qiáng)、中等致病型分別為2 個(gè)、1 個(gè)），阿克蘇2 個(gè)菌株（均為強(qiáng)致病型），涵蓋不同致病型黃萎病菌。 接種10 個(gè)黃萎病菌菌株后49 d， 中棉所96B 的DI 為12.93～34.44，依據(jù)棉花對(duì)黃萎病的抗病類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，中棉所96B 屬于抗病或耐病品種， 這與中棉所96B品種審定時(shí)抗病鑒定結(jié)果[10]一致，初步證明了采用不同致病力黃萎病菌菌株檢測(cè)棉花品種的抗病性能較好地反映出品種的抗黃萎病能力。 此外，分析了DI 與生物量指標(biāo)間的相關(guān)性，DI 僅與根冠比顯著正相關(guān)。綜上，通過(guò)棉花黃萎病病情指數(shù)與生物量指標(biāo)相結(jié)合可較好地評(píng)價(jià)品種的黃萎病抗性，進(jìn)一步為棉花品種區(qū)劃提供參考。