室內(nèi)條件下向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)在三種不同寄主上寄生能力的比較

柳慧卿 劉志達(dá) 王娜 石勝華 張鍵 趙君

關(guān)鍵詞向日葵列當(dāng);彎管列當(dāng);不同寄主;寄生能力

向日葵列當(dāng)Or06anche cumtana wallr.俗稱毒根草、獨(dú)根草和兔子拐棍，是列當(dāng)科Orobanchaceae列當(dāng)屬Orobanche的雙子葉一年生寄生性種子植物。成熟的列當(dāng)種子散落在土壤中接觸到寄主植物的根時(shí)，受根部分泌物的刺激而萌發(fā)形成胚芽管，胚芽管能夠附著于寄主植物的根部吸收水分和營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)在根部形成膨大的瘤結(jié)。向日葵被列當(dāng)寄生后，主要表現(xiàn)為植株莖稈變細(xì)，株高下降，花盤變小，籽粒的產(chǎn)量和含油量也顯著降低，一般年份能夠?qū)е聹p產(chǎn)15%～30%，嚴(yán)重情況下達(dá)60%，甚至絕收。向日葵列當(dāng)除了寄生向日葵外，還能在番茄、煙草、亞麻、艾屬、蒼耳、豆類和瓜類等植物上寄生，寄主范圍比較廣泛。

彎管列當(dāng)Orobanche cernga Loefl.是一種寄主根部的惡性雜草，由于沒有根和葉綠體，生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)全部來源于寄主。彎管列當(dāng)主要寄生番茄、向日葵、煙草、瓜類和蒿屬等植物。不同的寄主被其寄生后會(huì)導(dǎo)致植株生長(zhǎng)緩慢，矮化或枯死，造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。彎管列當(dāng)在番茄的各個(gè)生長(zhǎng)階段都可以寄生，從而導(dǎo)致番茄果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)下降，產(chǎn)量損失高達(dá)30%～80%。番茄除了能被彎管列當(dāng)寄生外，還能被向日葵列當(dāng)、大麻列當(dāng)Q ramosaL、分枝列當(dāng)Q aegyptiaca Pers.寄生。

目前，在煙草上能夠寄生的列當(dāng)主要有分枝列當(dāng)、小列當(dāng)0.minor Sm.、大麻列當(dāng)及向日葵列當(dāng)?shù)?。韓曉東等在新疆伊犁、霍城的煙草上發(fā)現(xiàn)了向日葵列當(dāng)?shù)募纳?。?jù)報(bào)道在河北的蔚縣、遼寧的建平縣、彰武縣、北票市等地的煙草地塊中也均發(fā)現(xiàn)了向日葵列當(dāng)?shù)臑楹Α煵菔芰挟?dāng)寄生后也表現(xiàn)為植株生長(zhǎng)緩慢矮化，葉片變黃，變薄易碎;煙葉氮、鉀含量、可溶性糖含量及總灰分量下降。

在我國(guó)，新疆、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、黑龍江、西藏、青海、陜西、山西等省區(qū)均受到列當(dāng)屬植物的嚴(yán)重危害，其中新疆是受列當(dāng)危害最嚴(yán)重的地區(qū)，每年給新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失超過5億元人民幣，且發(fā)生面積還有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。在新疆地區(qū)造成危害的既有向日葵列當(dāng)，同時(shí)也有彎管列當(dāng)，它們分別危害向日葵和加工番茄。彎管列當(dāng)是新疆地區(qū)加工型番茄種植過程中的主要問題，同時(shí)加工型番茄也是向日葵的輪作對(duì)象，導(dǎo)致兩種列當(dāng)發(fā)生日益嚴(yán)重。

本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用培養(yǎng)皿濾紙和營(yíng)養(yǎng)缽兩種不同寄生體系，對(duì)比了向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)在番茄、煙草、向日葵3種寄主上的寄生能力，比較了二者在相同寄主以及同一寄主不同品系上的寄生能力。

1材料與方法

1.1供試材料

供試煙草：本生煙Nicotiana benthamiana Domin，普通煙草N.tabacum L.‘NC89‘K326（由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)陳立杰老師提供）。

供試番茄Lycopersicon esculentum Miller：‘白果強(qiáng)豐（采購(gòu)于金宇盛輝公司）;‘54‘五原大黃‘1102‘1104和‘966（由內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)院蔬菜所提供）。

供試向日葵Helianthus annuus L.：食葵雜交種‘LD5009（購(gòu)于北京凱福瑞種業(yè)公司）。

供試的向日葵列當(dāng)種子采自內(nèi)蒙古烏拉特前旗西小召鎮(zhèn)的向日葵地塊中，生理小種鑒定為G。

供試彎管列當(dāng)種子采自新疆昌吉市加工番茄的地塊中。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1培養(yǎng)皿濾紙寄生體系

1.2.1.1接種幼苗的準(zhǔn)備

向日葵幼苗：將向日葵種子放在培養(yǎng)皿內(nèi)，室溫條件下用無菌水浸泡24h后，再?zèng)_洗2min，控水后（以倒扣培養(yǎng)皿不流水為好）用濕紗布包裹浸泡后的向日葵種子，然后置于室溫下催芽。催芽期問每天需用無菌水將包裹的種子沖洗兩次，促進(jìn)種子萌發(fā)。種子萌發(fā)5d后的幼苗可用于列當(dāng)接種。

番茄和煙草的幼苗：在育苗穴盤（54cmX28cm×5cm，14×7穴）中播種番茄與煙草的種子，每穴播種3粒，待出苗后留1株壯苗。將培育1周或3周的番茄或煙草幼苗從育苗穴中帶土取出，用無菌水沖干凈根部后用于列當(dāng)?shù)慕臃N。

1.2.1.2列當(dāng)種子的準(zhǔn)備

將濾紙剪成12cmX12cm正方形，再稱取2mg（約400粒）的列當(dāng)種子，用毛筆鋪在濾紙1/3～2/3的位置。在改造的12cm×12cm正方形塑料培養(yǎng)（在培養(yǎng)皿一側(cè)邊緣用加熱的接菌針割出孔洞，以便植物幼苗接入）內(nèi)鋪上厚度約為3cm的脫脂棉，并用自來水潤(rùn)濕至將培養(yǎng)皿豎起來培養(yǎng)皿內(nèi)沒有積水為好;再將鋪有列當(dāng)種子的濾紙鋪在脫脂棉上備用。

1.2.1.3列當(dāng)?shù)慕臃N

取向日葵幼苗以及苗齡為1周的番茄或3周的煙草幼苗，將子葉置于皿外，根置于鋪有列當(dāng)種子的12cmX12cm正方形培養(yǎng)皿內(nèi)蓋好皿蓋。用錫箔紙包好培養(yǎng)皿，垂直放置在培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)（溫度23～27℃、空氣相對(duì)濕度40%～60%、光照時(shí)長(zhǎng)16h/d）。每皿放置2株幼苗，每個(gè)處理設(shè)置5個(gè)重復(fù)。培養(yǎng)期間只用水澆灌幼苗的根系。15d后在顯微鏡下計(jì)數(shù)100粒列當(dāng)種子中萌發(fā)的種子數(shù)量，計(jì)算列當(dāng)種子的萌發(fā)率。30d后統(tǒng)計(jì)列當(dāng)寄生的瘤結(jié)數(shù)，并計(jì)算每皿平均寄生的列當(dāng)瘤結(jié)數(shù)。

1.2.2營(yíng)養(yǎng)缽寄生體系

將基質(zhì)、蛭石、沙子按2：1：1的比例充分混勻配制成培養(yǎng)土。先在營(yíng)養(yǎng)缽（15cm×13cm）中裝入1/3的培養(yǎng)土;再把培養(yǎng)土按照相應(yīng)列當(dāng)種子重量比為1：1000混勻后裝在已裝有1/3營(yíng)養(yǎng)土的營(yíng)養(yǎng)缽中;再在其上裝入1/3的培養(yǎng)土，用水澆透?jìng)溆谩?/p>

將寄主植物的種子播種在上述接種有相應(yīng)列當(dāng)種子的營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)。將營(yíng)養(yǎng)缽置于日光溫室中（溫度15～28℃，空氣相對(duì)濕度40%～60%，光照時(shí)長(zhǎng)14h/d）進(jìn)行共培養(yǎng)。待寄主出苗后，每缽保留1株壯苗，每個(gè)處理設(shè)置5次重復(fù)。在播種125d分別將向日葵和番茄植株從營(yíng)養(yǎng)缽中拔出，用水將根部沖干凈，分別統(tǒng)計(jì)寄主植物根部寄生的向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)?shù)牧鼋Y(jié)數(shù)，并計(jì)算平均單株寄生列當(dāng)?shù)臄?shù)量。

2結(jié)果與分析

2.1向日葵列當(dāng)在不同寄主上的寄生效率

向日葵、煙草和番茄的根系都能夠刺激向日葵列當(dāng)種子的萌發(fā)，但是種子萌發(fā)所需要的時(shí)問以及萌發(fā)率有所不同（圖1）。接種7d后能夠觀察到列當(dāng)種子在向日葵根系周圍萌發(fā)，而接種10d和15d后才分別在番茄和煙草根系周圍觀察到列當(dāng)種子的萌發(fā);接種20d后列當(dāng)種子萌芽率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，向日葵列當(dāng)種子在向日葵上的萌發(fā)率為17.3%，顯著高于在煙草和番茄寄主上的萌發(fā)率4.70%。而接種30d后，列當(dāng)寄生瘤結(jié)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，向日葵上列當(dāng)平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量為4.7個(gè);而番茄上平均寄生的瘤結(jié)數(shù)為1.0個(gè)，煙草上僅為0.7個(gè)。由此可見，盡管向日葵列當(dāng)可以在向日葵、番茄和煙草上寄生，但是在向日葵上的寄生效率顯著高于在煙草和番茄上（圖2）。

2.2向日葵列當(dāng)在煙草和番茄不同品系上的寄生效率

基于向日葵列當(dāng)在向日葵上的寄生效率高于在番茄和煙草上的結(jié)果，我們繼續(xù)探究番茄和煙草的不同品系或品種對(duì)向日葵列當(dāng)?shù)募纳适欠裼杏绊?。?duì)煙草不同品系的研究結(jié)果表明，接種15d后，列當(dāng)種子在寄主向日葵上的萌發(fā)率為17.3%，而在3種煙草即本生煙、‘K326和‘NC89上的萌發(fā)率分別為4.7%、4.7%和4.3%，沒有顯著差異（圖3）。接種后30d寄生瘤結(jié)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，當(dāng)向日葵上平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)為7.7個(gè)時(shí)，本生煙和‘K326的平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量?jī)H為0.7個(gè)，而在‘NC89上盡管觀察到向日葵列當(dāng)種子萌發(fā)，但是卻沒有觀察到向日葵列當(dāng)寄生瘤結(jié)的形成（圖3）。

向日葵列當(dāng)在不同番茄品系上接種13d后種子萌發(fā)率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，向日葵列當(dāng)種子在寄主向日葵上的萌發(fā)率為48.7%時(shí)，在供試的5個(gè)不同的番茄品系‘966‘五原大黃‘1102‘1104和‘54上的萌發(fā)率分別為17.3%，14.3%，6.0%，6.0%和5.0%（圖4）。接種30d后向日葵列當(dāng)在向日葵上平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量為17.3個(gè)，而在上述5個(gè)番茄不同品系上平均每皿寄生瘤結(jié)的數(shù)量從高到低順序?yàn)椤逶簏S‘54‘1104‘1102‘966，寄生的瘤結(jié)數(shù)分別為6.3、5.3、5.3、4.3和4.3個(gè)，且5個(gè)品系問沒有顯著差異。

2.3向日葵列當(dāng)與彎管列當(dāng)在不同寄主上的交互侵染

2.3.1向日葵寄主

向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)在向日葵上寄生效率的比較結(jié)果如圖5所示。接種125d后，向日葵列當(dāng)在向日葵上平均每株寄生的瘤結(jié)數(shù)為25.2個(gè)，而彎管列當(dāng)在向日葵單株上平均寄生的數(shù)量為27.6個(gè)（圖6），二者差異不顯著，說明不論是向日葵列當(dāng)還是彎管列當(dāng)都能夠高效寄生在向日葵根系上。

2.3.2番茄寄主

向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)在番茄上的寄生效率的比較結(jié)果如圖7所示。接種125d后，彎管列當(dāng)在番茄上平均每株寄生的瘤結(jié)數(shù)量為16.3個(gè)，而向日葵列當(dāng)在番茄上平均單株的寄生數(shù)量?jī)H為2.5個(gè)，說明彎管列當(dāng)在番茄根系上的寄生效率顯著高于向日葵列當(dāng)。

3討論

由于向日葵列當(dāng)是目前向日葵生產(chǎn)中的主要病害，嚴(yán)重限制向日葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而彎管列當(dāng)也是新疆加工型番茄種植過程中存在的主要問題。為了明確向日葵和番茄是否能夠互為輪作對(duì)象，本研究利用兩種不同的室內(nèi)列當(dāng)寄生體系對(duì)向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)對(duì)番茄、向日葵、煙草3種寄主的寄生能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明盡管番茄和煙草的根系也能夠刺激向日葵列當(dāng)種子的萌發(fā)，但其在番茄和煙草上的萌發(fā)率顯著低于在向日葵上的萌發(fā)率;相應(yīng)的，向日葵列當(dāng)在番茄和煙草上寄生的瘤結(jié)數(shù)顯著低于向日葵上，表明向日葵列當(dāng)在向日葵上的寄生能力顯著高于煙草和番茄;而彎管列當(dāng)在向日葵和番茄上有著相同的寄生能力。這一研究結(jié)果不僅預(yù)示著相比彎管列當(dāng)，向日葵列當(dāng)具有一定的寄主?；?，對(duì)于在向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)普遍發(fā)生的地區(qū)輪作對(duì)象的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

此外，本研究中我們所選用的向日葵列當(dāng)采自內(nèi)蒙古烏拉特前旗西小召鎮(zhèn)，其生理小種鑒定為G小種，是目前我國(guó)乃至世界向日葵產(chǎn)區(qū)最高級(jí)別的小種類型;而新疆地區(qū)向日葵列當(dāng)小種級(jí)別低于G小種，僅僅是E小種，因此利用高級(jí)別向日葵列當(dāng)小種類型進(jìn)行交互侵染研究能夠具有一定代表性。

在上述研究中，我們采用了兩種實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建立的列當(dāng)寄生體系，在室內(nèi)條件下研究了向日葵列當(dāng)和彎管列當(dāng)在番茄、煙草、向日葵3種寄主的寄生能力，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿濾紙?bào)w系更為高效，如在營(yíng)養(yǎng)缽體系下彎管列當(dāng)接種向日葵59d后才觀察到列當(dāng)?shù)某鐾?，但是同樣的試?yàn)在培養(yǎng)皿濾紙?bào)w系下，接種15d后便可觀察到彎管列當(dāng)在向日葵根部的寄生，因此，相比營(yíng)養(yǎng)缽體系，培養(yǎng)皿濾紙?bào)w系可以作為一種高效的室內(nèi)列當(dāng)寄生體系用于后續(xù)的列當(dāng)和寄主互作機(jī)制以及不同向日葵品種抗列當(dāng)水平鑒定的研究。