青海省22份蠶豆種質(zhì)資源對赤斑病的抗性鑒定

張 貴，喻敏博，侯 璐*，郭興蓮，張 憲，李 萍

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 8100162.青海省互助縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，青海 互助 810599)

據(jù)2018年FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，中國蠶豆種植面積占世界的36.68%，產(chǎn)量為180.6萬噸，均位列世界第一。青海省擁有豐富的蠶豆資源，是我國蠶豆主要產(chǎn)區(qū)之一，蠶豆也是青海省唯一的出口農(nóng)產(chǎn)品和特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物[1]。蠶豆赤斑病(fababeanchocolatespot)是一種毀滅性真菌病害，世界各地凡栽培蠶豆均有該病害發(fā)生，病害一旦發(fā)生，則貫穿蠶豆整個生育期，能減產(chǎn)5%～100%[2]，目前已報(bào)道該病主要由蠶豆葡萄孢(Botrytisfabae)、擬蠶豆葡萄孢(Botrytisfabiopsis)、灰葡萄孢(Botrytiscinerea)3種葡萄孢屬真菌引起[3-4]。赤斑病侵染后葉片至莖稈出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)由小及大，莢果上也會出現(xiàn)病斑，嚴(yán)重的甚至無莢果，直至植株發(fā)黑死亡，威脅蠶豆的安全生產(chǎn)。蠶豆赤斑病病原菌形態(tài)各異，因環(huán)境因素的差異生理小種也在變化，給赤斑病的防治造成極大困難。目前國際上采用藥劑防治[5-7]、間作增施鉀肥[8-10]、生物防治[11]及選育和利用抗性品種[12]等方法來防治蠶豆赤斑病，其中最經(jīng)濟(jì)安全環(huán)保的方法就是選育和利用抗病品種。目前國內(nèi)外仍未報(bào)道出高抗赤斑病的蠶豆品種[13]，已報(bào)道的均為中抗品種，如厄瓜多爾的“BPL1179”，尼羅河三角洲的“Giza 461”，西班牙的“BPL1196”和埃塞俄比亞的“BPL1763”等[14]，以及國內(nèi)的青蠶16號[15]、通蠶鮮8號[16]、成胡22[17]、鳳蠶豆22號[18]和鳳豆21號[19]等。Tivoli等[20]利用多種措施篩選抗赤斑病品種或資源，但都沒有篩選出理想的高抗品種。黃燕用湖北省采集到的蠶豆赤斑病原菌“蠶豆葡萄孢分離物51”和“灰葡萄孢BC-27”，通過高壓噴霧接種和植物離體葉片接種法兩種方法，對來自青海的蠶豆品種“馬牙蠶豆”進(jìn)行了抗病性鑒定，結(jié)果顯示該品種對赤斑病并無抗性[4]，該研究也并未對青海其他蠶豆種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)抗赤斑病性鑒定。因此，繼續(xù)培育發(fā)掘出具有中抗及高抗性青海蠶豆種質(zhì)資源品種是一項(xiàng)緊迫的重要基礎(chǔ)工作。本研究連續(xù)4年的時(shí)間，以青海省22份蠶豆種質(zhì)資源為研究對象，在大田3個地點(diǎn)連續(xù)4年進(jìn)行10次測試，調(diào)查蠶豆病害等級，獲得病情指數(shù)，對蠶豆赤斑病抗性進(jìn)行鑒定，擬從中選擇具有穩(wěn)定抗性的種質(zhì)資源，為蠶豆育種家提供優(yōu)良抗病種質(zhì)資源和理論依據(jù)，也為進(jìn)一步研究蠶豆抗赤斑病基因提供前期理論基礎(chǔ)和抗病材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32、西7-15(葉)(北)、西1-20、西3-6(花葉)(1-4)、西5-46(花葉)、西2-39(1-4)、西1-28、西10-13(1-4)、1-21花(1-4)、西4-30(葉)(1-4)、西5-26(1-4)、GF3、GF14、GF42、西3-10(葉)(1-4)、西9-4(葉)(南1)、西1-25(1-4)和西10-8(葉)(北4)共22份由青海省農(nóng)林科學(xué)院作物所蠶豆育種研究室提供的自育品種(系)，資源名稱按照當(dāng)年作物所命名方式確定。

1.2 試驗(yàn)方法

自2016年至2019年，依據(jù)青海川水、淺山和腦山三個生態(tài)區(qū)特點(diǎn)分別設(shè)三個鑒定圃。主要地點(diǎn)：青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院植保所試驗(yàn)基地(36°43′20″N，101°45′02″E，海拔2 315 m)，為川水生態(tài)區(qū)；青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院大有山旱作試驗(yàn)站(36°41′49″N，101°42′50″E，海拔2 700 m)，為淺山生態(tài)區(qū)；青海省互助縣南門峽鎮(zhèn)(36°59′22″N，101°54′01″E，海拔2 822 m)，為腦山生態(tài)區(qū)。每年4月中旬至4月底播種，每個鑒定圃每份資源種3行，行距0.2 m，株距0.2 m，行長3 m，播種面積為1.8 m2。在每年8月中旬至9月底在各個地點(diǎn)蠶豆赤斑病充分發(fā)生時(shí)，即盛莢期分別調(diào)查兩次。各資源隨機(jī)調(diào)查30株，將植株整體分為上部、中部、下部3個部分，每部分隨機(jī)調(diào)查5片葉子，用病斑占整體葉片面積表示發(fā)病程度，按照(表1)的分級標(biāo)準(zhǔn)測量單株病害等級[21]。

表1 蠶豆赤斑病調(diào)查分級標(biāo)準(zhǔn)

按照下列公式計(jì)算各材料的病情指數(shù)：病情指數(shù)=∑各級病株數(shù)×各級代表值/(調(diào)查總株數(shù)×最高級值)×100%。以病情指數(shù)為依據(jù)進(jìn)行抗性評價(jià)(表2)。

表2 蠶豆赤斑病病情指數(shù)與抗病等級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010統(tǒng)計(jì)每年數(shù)據(jù)，得出評價(jià)結(jié)果。用DPS 9.0.1數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對4年數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 22份蠶豆種質(zhì)資源10次測試病情指數(shù)方差分析

由表3可知，22份蠶豆種質(zhì)資源10次測試結(jié)果中區(qū)組間的P<0.01，處理間的P>0.05，表明不同生態(tài)區(qū)間蠶豆資源對赤斑病抗病性強(qiáng)弱差異極顯著，不同資源處理間差異不顯著，表明生態(tài)區(qū)的環(huán)境差異影響蠶豆資源的抗赤斑病性強(qiáng)弱，而資源自身特性不是造成赤斑病抗病性主要原因。

表3 22份蠶豆資源的赤斑病病情指數(shù)方差分析結(jié)果

2.2 2016—2019年22份蠶豆資源在各測試點(diǎn)的病情指數(shù)分析

表4為22份蠶豆種質(zhì)資源每年各個測試點(diǎn)測試赤斑病病情指數(shù)結(jié)果。

由表4可知，同一生態(tài)區(qū)不同資源,在不同年份表現(xiàn)有差異。在植保所試驗(yàn)基地，東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32、西7-15(葉)(北)、西1-20、西3-6(花葉)(1-4)、西5-46(花葉)、西2-39(1-4)、西1-28、西10-13(1-4)、1-21花(1-4)、西4-30(葉)(1-4)、西5-26(1-4)、GF14、西10-8(葉)(北4)、西3-10(葉)(1-4)、西9-4(葉)(南1)和西1-25(1-4)20份均表現(xiàn)為中抗(MR)及以上，GF3和GF42均出現(xiàn)一次感病(S)情況。在大有山旱作試驗(yàn)站，東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32、西7-15(葉)(北)、西1-20、西5-46(花葉)、西2-39(1-4)、西1-28、西5-26(1-4)和西1-25(1-4)12份資源表現(xiàn)為中抗(MR)及以上，其余資源均出現(xiàn)一次感病(S)情況。在互助縣南門峽鎮(zhèn)，東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32、西7-15(葉)(北)、西3-6(花葉)(1-4)、西10-13(1-4)、1-21花(1-4)、西4-30(葉)(1-4)、GF3 11份資源表現(xiàn)為中抗(MR)及以上，其余資源均出現(xiàn)感病(S)及高感(HS)情況。

同一資源在不同年份，不同生態(tài)區(qū)表現(xiàn)有差異(表4)。東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32和西7-15(葉)(北)6份資源在所有試驗(yàn)地的測試中均表現(xiàn)為中抗(MR)以上。西3-6(花葉)(1-4)、西10-13(1-4)、1-21花(1-4)和西4-30(葉)(1-4)在大有山試驗(yàn)地出現(xiàn)一次感病(S)情況。西1-20、西5-46(花葉)、西2-39(1-4)、西1-28和西5-26(1-4)在南門峽試驗(yàn)地出現(xiàn)一次感病(S)情況，其余表現(xiàn)均為中抗及以上(MR)。GF3在南門峽試驗(yàn)地表現(xiàn)為中抗(M)，在另外兩地各出現(xiàn)一次。GF14、西10-8(葉)(北4)、西3-10(葉)(1-4)和西9-4(葉)(南1)在植保所試驗(yàn)地表現(xiàn)為中抗及以上，在另外兩地均出現(xiàn)感病(S)情況。西1-25(1-4)在南門峽出現(xiàn)一次高感(HS)情況。GF42在三地均有感病(S)情況出現(xiàn)。

2.3 2016—2019年22份蠶豆資源在各測試點(diǎn)的抗病性評價(jià)結(jié)果分析

表5為22份蠶豆種質(zhì)資源的抗病性評價(jià)結(jié)果。由表可知，東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32和西7-15(葉)(北)6份資源在所有10次測試中均表現(xiàn)為中抗(MR)以上。西1-20、西3-6(花葉)(1-4)、西5-46(花葉)、西2-39(1-4)、西1-28、西10-13(1-4)、1-21花(1-4)、西4-30(葉)(1-4)、西5-26(1-4)、GF3、GF14、西10-8(葉)(北4)、西3-10(葉)(1-4)、GF42和西9-4(葉)(南1)15份種質(zhì)資源在所有測試中最少出現(xiàn)1次感病(S)情況，最嚴(yán)重的GF42和西9-4(葉)(南1)出現(xiàn)了3次感病(S)情況，但這些種質(zhì)資源未出現(xiàn)高感(HS)。西1-25(1-4)出現(xiàn)了1次高感(HS)情況。

表5 22份蠶豆資源抗病性評價(jià)結(jié)果

表5(續(xù))

3 討論與結(jié)論

蠶豆赤斑病是危害蠶豆產(chǎn)量和品質(zhì)最嚴(yán)重的病害之一[22]。蠶豆赤斑病是寄主、病原菌與環(huán)境三者互相作用引起的，病原菌與環(huán)境影響使得同一蠶豆資源對蠶豆赤斑病的抗性水平產(chǎn)生差異。青海高海拔干寒氣候條件更有利于病原菌變異、傳播擴(kuò)散以及產(chǎn)生新的生理小種，病原菌的致病性也產(chǎn)生變化[23]。本研究10次測試中，22份蠶豆種質(zhì)資源出現(xiàn)過感病的資源占總資源的72.73%，中抗資源占總資源的27.27%，在資源和環(huán)境的雙重影響下，蠶豆種質(zhì)資源在不同年份不同地點(diǎn)所測得的抗赤斑病性表現(xiàn)出一定差異。種質(zhì)資源病情指數(shù)方差分析表明，不同生態(tài)區(qū)對赤斑病抗病性強(qiáng)弱起主要作用，說明環(huán)境對該病害的影響較大，這與杜成章等[24]研究中抗性由2個主效基因控制，同時(shí)受多基因修飾作用，環(huán)境對其抗性存在影響較小結(jié)果相反。這可能是兩者試驗(yàn)條件不同，杜成章等研究中未將蠶豆資源種植于不同生態(tài)區(qū)，才會出現(xiàn)相反的結(jié)果。Beyene等[25]研究表明蠶豆抗赤斑病性具有較高遺傳力，杜成章等[24]研究表明親本感病會大大提高后代感病幾率。因此，篩選蠶豆抗性種質(zhì)資源時(shí)應(yīng)充分考慮資源親本抗性，并酌情考慮種植區(qū)的生態(tài)環(huán)境情況進(jìn)行育種實(shí)踐。本研究中將蠶豆抗病水平分為6個等級，中抗(MR)與感病(S)兩個等級界限不明顯，中抗病情指數(shù)范圍略大，容易影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[26]。因此在進(jìn)行大田蠶豆抗赤斑病性鑒定的過程中，多年多點(diǎn)不同生態(tài)區(qū)重復(fù)測試，盡可能地減小誤差，得出最穩(wěn)定有效地結(jié)果變得尤為重要。

本研究結(jié)果表明，在青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院植保所試驗(yàn)基地20份蠶豆種質(zhì)資源(91%)表現(xiàn)為中抗(MR)及以上；在青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院大有山旱作試驗(yàn)站12份種質(zhì)資源(55%)表現(xiàn)為中抗(MR)及以上；在青海省互助縣南門峽鎮(zhèn)11份種質(zhì)資源(50%)表現(xiàn)為中抗(MR)及以上。在所有10次測試中有6份蠶豆種質(zhì)資源表現(xiàn)為中抗(MR)以上，分別為東3-65葉(1-4)、東5-30(1-4)、西6-64(1-4)、東4-62花(1-4)、GF32及西7-15(葉)(北)，可作為蠶豆抗赤斑病種質(zhì)資源的育種材料。綜上可知，蠶豆種質(zhì)資源高抗赤斑病的材料匱乏，因此加大蠶豆種質(zhì)資源抗性鑒定力度，繼續(xù)挖掘優(yōu)質(zhì)蠶豆抗赤斑病資源是今后蠶豆抗病品種選育的中心工作。