恩施州不同馬鈴薯主栽品種田間病毒病抗性

鄒 瑩，張遠(yuǎn)學(xué)，閆 雷，高劍華，郝 苗，張等宏，沈艷芬

（湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心/恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 恩施445000）

馬鈴薯是中國僅次于水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物，中國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國家，總種植面積位居世界首位，但總產(chǎn)量僅為世界馬鈴薯總產(chǎn)量的1/4［1］，單產(chǎn)低于世界平均水平，與發(fā)達(dá)國家之間存在比較大的差距［2］，病毒積累導(dǎo)致的種薯退化是影響馬鈴薯產(chǎn)量最主要的因素之一［3，4］。隨著中國水稻、小麥和玉米種植面積的減少和人口的迅速增長，馬鈴薯不僅在促進經(jīng)濟增長方面發(fā)揮作用，也在保證國家糧食安全方面發(fā)揮著重要的作用［1，5］。馬鈴薯病毒病是馬鈴薯生產(chǎn)中最重要的病害之一，在中國各個馬鈴薯產(chǎn)區(qū)都普遍發(fā)生和流行，對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一個嚴(yán)重的經(jīng)濟威脅，是馬鈴薯栽培過程中產(chǎn)量和品質(zhì)提升最主要的限制因素［6-10］。現(xiàn)階段，對馬鈴薯病毒病防治方法的研究主要集中在生產(chǎn)無毒健康種薯、培育抗性新品種和利用抗病毒物質(zhì)進行化學(xué)防治等方面［11-14］，生產(chǎn)脫毒種薯的主要方法是莖尖培養(yǎng)和熱處理2種方法，但依然存在一定的局限性，有些病毒無法完全脫除；此外，馬鈴薯病毒病是在細(xì)胞水平上對植株進行侵染，生產(chǎn)中常用的化學(xué)藥劑在抑制病毒的同時，也會對植物產(chǎn)生一定的傷害，防治效果并不理想。因此，選育抗病新品種是有效控制馬鈴薯病毒病危害最安全、有效的方法之一［15］。

馬鈴薯是恩施州最主要的農(nóng)作物之一，種植歷史悠久，種植規(guī)模大，種植面積廣，在解決當(dāng)?shù)刎毨У貐^(qū)農(nóng)民溫飽問題、助力精準(zhǔn)脫貧、推動鄉(xiāng)村振興、融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用［15-18］。該地區(qū)馬鈴薯栽培品種多，種薯質(zhì)量檢測機構(gòu)少，檢測能力落后，且大部分農(nóng)戶有采用自留種作種薯的習(xí)慣，種薯更新?lián)Q代慢，品種混雜，種薯退化嚴(yán)重，病毒病的流行和發(fā)生較為嚴(yán)重。有研究表明，單一種類的病毒對馬鈴薯的侵染可造成30%~50%的產(chǎn)量損失，若出現(xiàn)2種或2種以上病毒對馬鈴薯的復(fù)合侵染，則可造成高達(dá)80%以上的減產(chǎn)［19］，因此，馬鈴薯病毒病是限制該地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展最主要的因素之一。病毒病對馬鈴薯的危害情況與病毒種類、馬鈴薯不同品種、種薯質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境以及栽培管理水平等因素密切相關(guān)［11］。不同馬鈴薯的品種抗性是影響病毒侵染對其造成危害的關(guān)鍵性因素之一，不同馬鈴薯品種在同一生態(tài)環(huán)境條件下對病毒病侵染會表現(xiàn)出不同的抗性水平，不同的病毒種類對同一品種的侵染也會產(chǎn)生不同程度的危害。本研究以恩施州10個種植面積最廣的主栽品種為研究對象，在田間自然侵染的條件下，利用雙抗體夾心-酶聯(lián)免疫吸附法（DAS-ELISA）檢測其感病情況，調(diào)查研究其田間發(fā)病情況，并分析田間產(chǎn)量和病毒病流行發(fā)生的關(guān)系，為篩選出恩施州抗性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的馬鈴薯品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

10個恩施州主栽品種米拉、鄂馬鈴薯10號、鄂馬鈴薯12號、鄂馬鈴薯13號、鄂馬鈴薯14號、鄂馬鈴薯16號、鄂馬鈴薯17號、中薯5號、費烏瑞它、南中101的脫毒原種，以及來自于農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉（CK），共計11個品種，而脫毒原種的種薯均來源于恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 方法

試驗基地位于湖北省恩施州中國南方馬鈴薯研究中心天池山基地，海拔為1 250 m，初霜期為2019年12月13日，終霜期為2020年2月22日，年降雨量為1 116.2 mm。

1.2.1 試驗設(shè)計試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)11個處理，3次重復(fù)，共33個小區(qū)，小區(qū)面積為6.66 m2，行長3.33 m，行距0.50 m，4行區(qū)，密度為60 000株/hm2，每小區(qū)40株，四周設(shè)1 m保護行，試驗田地勢較平坦，肥力中等且均勻，土壤為黃壤土，前茬為玉米，播種方式為人工開溝定距擺播，11個處理分別為11個不同品種。

1.2.2 栽培管理播種時間為2020年3月8日，晴天播種，底肥按照施硫酸鉀復(fù)合肥750 kg/hm2的標(biāo)準(zhǔn)，肥料和塊莖錯開，以防爛薯。追肥在各品種齊苗（50%）時進行，2020年4月23日中耕追肥1次，追尿素150 kg/hm2，采用穴施方式，間隔兩周進行二次中耕、培土。同一項試驗管理措施必須在同一天內(nèi)完成，特殊情況至少同一重復(fù)必須在同一天內(nèi)完成。試驗不防晚疫病，其他田間管理措施與當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)相同。

1.2.3 田間調(diào)查2020年5月中旬進行田間病毒病發(fā)病情況調(diào)查，采用每小區(qū)“Z”字形取樣，每小區(qū)調(diào)查30株，以株為單位，記載植株癥狀、發(fā)病株數(shù)和總株數(shù)，計算田間發(fā)病率，計算方法參照文獻［20］，田間發(fā)病率=100%×病株數(shù)/總調(diào)查株數(shù)。分析不同品種的感病情況、產(chǎn)量以及商品薯情況，從而篩選出對馬鈴薯病毒病抗性較強、生育期植株生長正常或者有少量的花葉出現(xiàn)、適宜恩施州部分地區(qū)大力推廣的抗病品種。

1.2.4 收獲和產(chǎn)量測定2020年7月中下旬收獲，分小區(qū)測產(chǎn)，每個小區(qū)分別收獲小薯、中薯和大薯，其中，小于50 g為小薯，50~100 g為中薯，大于100 g為大薯，50 g以上為商品薯，再分別計算總產(chǎn)量和商品薯率。

1.2.5 DAS-ELISA檢測收獲后每小區(qū)隨機取5個薯塊進行DAS-ELISA病毒檢測。抗體由美國agdia生產(chǎn)，馬鈴薯常見6種病毒抗體由北京中檢葆泰生物技術(shù)有限公司提供。具體檢測方法參照抗體使用說明書執(zhí)行。

依據(jù)陰性、陽性和空白對照，觀察酶標(biāo)板每個孔的顏色變化。亮黃色為陽性，表示含有病毒；淡黃色或無色為陰性，不含病毒。用酶標(biāo)儀在405 nm波長下測定每孔的吸光度，即在405 nm下測得樣品的吸光度和空白對照的吸光度之間的差值即為樣品的實際吸光度，以陰性對照和空白對照的差值作為參照值（若小于0.1，則用0.1作為參照值），實際吸光度大于參照值則該樣品感??；若實際吸光度小于參照值，則該樣品抗病。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用DPS V9.05軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種的發(fā)病癥狀

2020年5月中旬，在馬鈴薯病毒病發(fā)病初期，對試驗進行田間發(fā)病情況調(diào)查。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶未脫毒的自留種米拉發(fā)病較為嚴(yán)重，表現(xiàn)為葉片嚴(yán)重花葉和卷葉；脫毒原種米拉表現(xiàn)嚴(yán)重花葉和卷葉；鄂馬鈴薯16號表現(xiàn)重花葉和卷葉；南中101表現(xiàn)為葉頂端簇生，皺縮、卷葉；費烏瑞它表現(xiàn)為葉片皺縮、植株矮化；中薯5號表現(xiàn)為重花葉和輕卷葉；鄂馬鈴薯12號表現(xiàn)為重卷葉和輕度花葉；鄂馬鈴薯10號、鄂馬鈴薯14號和鄂馬鈴薯17號均表現(xiàn)為輕度卷葉；鄂馬鈴薯13號表現(xiàn)為零星發(fā)生，輕度卷葉。

2.2 不同品種的發(fā)病率

2020年6月中下旬，在馬鈴薯病毒病發(fā)病末期，對試驗進行田間發(fā)病率調(diào)查。結(jié)果（表1）表明，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶未脫毒的自留種米拉田間發(fā)病率高達(dá)96.67%，ELISA檢測感PLRV、PVA、PVM、PVS 4種病毒；脫毒原種米拉田間發(fā)病率為93.33%，ELISA檢測感PLRV、PVS 2種病毒；鄂馬鈴薯16號田間發(fā)病率為86.67%，ELISA檢測感PLRV、PVM、PVS 3種病毒；南中101田間發(fā)病率為76.67%，ELISA檢測感PLRV、PVS 2種病毒；費烏瑞它田間發(fā)病率為57.78%，ELISA檢測感PLRV、PVS 2種病毒；中薯5號田間發(fā)病率為47.78%，ELISA檢測感PLRV、PVM 2種病毒；鄂馬鈴薯12號田間發(fā)病率為45.56%，ELISA檢測感PLRV、PVS 2種病毒；鄂馬鈴薯10號田間發(fā)病率為43.33%，ELISA檢測感PLRV、PVM 2種病毒；鄂馬鈴薯14號田間發(fā)病率為25.56%，ELISA檢測感PLRV 1種病毒；鄂馬鈴薯17號田間發(fā)病率為14.44%，ELISA檢測感PLRV 1種病毒；鄂馬鈴薯13號田間發(fā)病率為7.78%，ELISA檢測感PLRV 1種病毒。ELISA結(jié)果表明，所有品種材料均顯示不同程度的卷葉病毒病。

表1 不同馬鈴薯品種材料PLRV、PVA、PVM、PVS、PVX、PVY病毒抗性初步鑒定

2.3 不同品種的產(chǎn)量分析

由表2可知，產(chǎn)量位居前三的分別為鄂馬鈴薯13號、鄂馬鈴薯17號、鄂馬鈴薯14號，這3個品種ELISA檢測結(jié)果表明只受到PLRV單一侵染，田間檢測率較低，其平均產(chǎn)量分別為88.8、75.1、69.7 t/hm2；鄂馬鈴薯10號、中薯5號受PLRV、PVM復(fù)合侵染，產(chǎn)量分別位居第四、六位；鄂馬鈴薯12號、費烏瑞它、南中101、脫毒原種米拉受2種病毒PLRV、PVS復(fù)合侵染，產(chǎn)量分別位居第五、第七、第八、第十位；鄂馬鈴薯16號受3種病毒PLRV、PVM、PVS復(fù)合侵染，產(chǎn)量位居第九位；對照農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉感4種病毒，即PLRV、PVA、PVM、PVS，在所有試驗品種中產(chǎn)量最低。由此可見，鄂馬鈴薯13號、鄂馬鈴薯17號、鄂馬鈴薯14號病毒抗性相對較好，可作為主推品種推薦種植。

表2 不同馬鈴薯品種田間產(chǎn)量比較

DPS差異性顯著分析結(jié)果表明，鄂馬鈴薯13號與鄂馬鈴薯10號、鄂馬鈴薯12號、中薯5號、費烏瑞它、南中101、鄂馬鈴薯16號、脫毒原種米拉、農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉的產(chǎn)量之間差異顯著；鄂馬鈴薯17號與費烏瑞它、南中101、鄂馬鈴薯16號、脫毒原種米拉、農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉之間產(chǎn)量差異顯著；鄂馬鈴薯14號與南中101、鄂馬鈴薯16號、脫毒原種米拉、農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉之間產(chǎn)量差異顯著；鄂馬鈴薯10號、鄂馬鈴薯12號和中薯5號與農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉之間產(chǎn)量差異顯著；費烏瑞它、南中101、鄂馬鈴薯16號、脫毒原種米拉與農(nóng)戶未脫毒的自留種米拉之間產(chǎn)量差異不顯著。由此可見，11個參試品種中，鄂馬鈴薯13號、鄂馬鈴薯17號、鄂馬鈴薯14號之間差異不顯著，且產(chǎn)量位居試驗品種前三，可作為主推品種進行示范和推廣。

3 討論

本試驗結(jié)果表明，不同品種的病毒病抗性不同，癥狀不同，發(fā)病程度也不同，馬鈴薯抗病毒病品種的選擇仍然是控制馬鈴薯病毒病發(fā)生的最為有效的途徑之一，在防治馬鈴薯病毒病引起的產(chǎn)量損失中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，也依然是恩施州馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中要持續(xù)研究和解決的問題。

為了預(yù)防馬鈴薯病毒病逐年積累造成的產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，恩施州已建立了相對完善的馬鈴薯脫毒種薯三級繁供體系，為該地區(qū)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯品種的大面積推廣和種植提供了健康種薯來源，也相對減輕了病毒積累造成的優(yōu)良馬鈴薯品種退化的程度，有效降低了病毒病帶來的經(jīng)濟損失。但該地區(qū)馬鈴薯種薯級別參差不齊，種薯病毒病檢測沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，脫毒種薯應(yīng)用率較低，抗病毒病品種也非常稀缺，本試驗表明，鄂馬鈴薯13號、鄂馬鈴薯17號、鄂馬鈴薯14號、鄂馬鈴薯10號對馬鈴薯病毒病的抗性較強，整個生育期內(nèi)表現(xiàn)為零星發(fā)病，輕度卷葉，產(chǎn)量也位居試驗前列，適合該地區(qū)推廣和種植。