甜瓜白粉病新抗源的抗性遺傳規(guī)律

王 準(zhǔn)，宮國義，柳唐鏡，應(yīng)泉盛，張海英，王紹輝

（1.北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 北京 102206； 2.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所 北京 100097；3.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 南寧 530007； 4.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 浙江寧波 315040）

白粉病是一種嚴(yán)重危害甜瓜生產(chǎn)的世界性病害，造成甜瓜產(chǎn)量和質(zhì)量下降，其防控難題已經(jīng)嚴(yán)重影響我國甜瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。甜瓜白粉病防控難的一個(gè)主要原因是白粉病菌生理小種較多。危害葫蘆科作物的白粉病菌多為單囊殼白粉菌（）和二孢白粉菌（）。其中，.是危害我國葫蘆科作物的主要白粉病菌，其生理小種多達(dá)11種。已有鑒定結(jié)果表明，北京、吉林和海南地區(qū)存在白粉病菌.小種1 和2F，優(yōu)勢(shì)小種是小種2F；江浙滬地區(qū)優(yōu)勢(shì)小種是小種1，小種2F僅在浦東新區(qū)發(fā)現(xiàn)；在我國西北地區(qū)，甘肅靖遠(yuǎn)縣鑒定出小種N2，為國內(nèi)首次報(bào)道；新疆北疆地區(qū)的優(yōu)勢(shì)小種為小種1，而南疆喀什地區(qū)伽師縣優(yōu)勢(shì)小種則是小種5。說明不同地區(qū)的白粉病菌，由于各地環(huán)境、氣候等不同，其優(yōu)勢(shì)生理小種各不相同，只有針對(duì)性地培育和種植抗該地區(qū)優(yōu)勢(shì)生理小種的品種，才能減輕白粉病的危害。

同時(shí)，抗性遺傳機(jī)制復(fù)雜是甜瓜白粉病防控難的另一個(gè)主要原因。已有研究表明，不同甜瓜材料對(duì)不同生理小種抗性的遺傳規(guī)律存在差異。Epinat等發(fā)現(xiàn)，抗源PMR 45 對(duì).小種1 的抗性由單顯性基因控制；Zhang 等發(fā)現(xiàn)，位于甜瓜2 號(hào)染色體上的1 對(duì)顯性基因控制了來源于日本網(wǎng)紋瓜的抗源對(duì)小種2F 的抗性；Anagnostou 等報(bào)道了抗源PI 414723 對(duì)小種2F 的抗性由2 對(duì)隱性基因控制；咸豐等報(bào)道了甜瓜云甜-930 對(duì)白粉病的抗性屬于數(shù)量遺傳，受2 對(duì)加性-顯性-上位主基因+加性-顯性-上位性多基因控制；Cui 等認(rèn)為，抗源PMR6 對(duì)小種2F 的抗性由1 對(duì)顯性基因和1 對(duì)隱性基因控制。明確白粉病抗性遺傳規(guī)律是培育甜瓜抗病品種的基礎(chǔ)，因此，只有鑒定各種抗源材料并充分了解其遺傳特性，才能在甜瓜抗性育種中有的放矢地高效選擇育種材料。

目前，我國的甜瓜材料鑒定報(bào)道多為不抗白粉病的薄皮甜瓜類型，或是具有抗性但品質(zhì)較差的野生或半野生厚皮甜瓜類型。因此，發(fā)掘和鑒定新的兼?zhèn)淇剐耘c品質(zhì)的甜瓜材料，開展白粉病抗性遺傳規(guī)律研究對(duì)甜瓜抗病育種具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所通過大量引進(jìn)國外優(yōu)良甜瓜雜交種開展分離純化，獲得了一批白粉病抗性十分穩(wěn)定的育種材料，其中XQG 表現(xiàn)突出。在北京春、秋兩季及海南10 月到翌年4 月的種植中，XQG 在整個(gè)生長周期內(nèi)，嫩葉、老葉與功能葉均表現(xiàn)出穩(wěn)定的高抗性，且具有含糖量高、肉質(zhì)脆硬、瓤色橘紅、果柄不脫落等良好農(nóng)藝性狀，是改良我國甜瓜白粉病抗性不可多得的基礎(chǔ)育種材料之一。筆者以高抗白粉病高代純合自交系XQG 為抗源，與感白粉病高代純合哈密瓜自交系SM276 雜交，配置P、P、F、F、BCP和BCP六世代群體，研究其對(duì)白粉病抗性的遺傳規(guī)律，以期進(jìn)一步創(chuàng)制抗性穩(wěn)定且品質(zhì)優(yōu)良的甜瓜親本材料，為抗病育種提供優(yōu)良抗源和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

白粉病病原菌：采自北京市大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)溫室大棚。

抗病親本P為XQG（歐洲厚皮甜瓜類型，自交10 代的高代自交系），感病親本P為SM276（哈密瓜類型，自交10 代的高代自交系）。2021 年3 月于北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所大興育種基地配置XQG×SM276，獲得F；同年8 月種植P、P和F，配置獲得BCP、BCP和F世代的種子。上述甜瓜材料、白粉病鑒別寄主種子及西葫蘆京葫一號(hào)種子均由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 播種育苗 2021 年11 月22 日，將300 粒易感白粉病西葫蘆京葫一號(hào)溫湯浸種，30 ℃恒溫催芽2 d 后，單粒播種于12 cm×12 cm×10 cm 方形育苗杯，放置于北京市蔬菜研究所人工氣候室，常規(guī)管理，等待擴(kuò)繁白粉病菌。2021 年12 月20 日，將六世代群體以及13 份國際通用白粉病鑒別寄主的種子溫湯浸種，28 ℃恒溫催芽1 d 后，單粒播種于72孔穴盤，放置于北京市蔬菜研究所人工氣候室，常規(guī)管理。其中，親本、F及13 份白粉病鑒別寄主的種子采用隨機(jī)區(qū)組方法播種30 粒，F(xiàn)、BCP和BCP采用完全隨機(jī)方法各播種288 粒、144 粒和144 粒。

1.2.2 白粉病菌擴(kuò)繁 2021 年11 月28 日于北京市大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)溫室大棚內(nèi)采集瓜類白粉病葉片，用毛刷從病葉上收集新鮮孢子于蒸餾水中，加入1～2 滴吐溫20，充分混勻并用紗網(wǎng)布過濾孢子懸浮液。取懸浮液滴于載玻片，在10×10 倍的顯微鏡下觀察孢子數(shù)，調(diào)整濃度至每視野中孢子數(shù)約為20個(gè)，此時(shí)孢子懸浮液濃度約為2.0×10個(gè)·mL。采用孢子懸浮液噴霧法在京葫一號(hào)2 葉1 心期進(jìn)行接種，間隔5 d 進(jìn)行第2 次補(bǔ)充接種。接種后保持溫度28 ℃/20 ℃（晝/夜），相對(duì)濕度70%。

1.2.3 病菌形態(tài)觀察 參照王娟等的方法，將白粉病菌用毛刷收集到載玻片上，滴3%的KOH 溶液后，在顯微鏡下觀察分生孢子特征。

1.2.4 病情調(diào)查與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 參照白粉病菌擴(kuò)繁接種方法，對(duì)六世代群體及13 份鑒別寄主接種白粉病菌，待鑒別寄主中的易感病品種Iran H 和Topmark 充分發(fā)病后（接種10 d 后），進(jìn)行第1 次試驗(yàn)材料的病情等級(jí)調(diào)查，間隔5 d 進(jìn)行第2 次調(diào)查，檢驗(yàn)調(diào)查結(jié)果。病情等級(jí)參考前人研究，采用6 級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0 級(jí)：整株植株無感染跡象；1 級(jí)：僅子葉的微量感染（＜10%）或有明顯限制性壞死病斑；2級(jí)：子葉輕微感染（10%～30%）；3 級(jí)：子葉中度感染（＞30%～60%）；4 級(jí)：子葉嚴(yán)重感染（＞60%～90%）；5 級(jí)：全株感染或死亡。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 參照國際公認(rèn)的13 份白粉病生理小種鑒別寄主標(biāo)準(zhǔn)抗感反應(yīng)表（表1），對(duì)甜瓜白粉病鑒別寄主對(duì)P、P、F及鑒別寄主等群體計(jì)算病情指數(shù)（PDI），參照王娟等的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0＜PDI≤40 時(shí)為抗病（R）；40＜PDI≤60 時(shí)為中間型（H）；PDI＞60 為感?。⊿）。計(jì)算公式如下：

表1 13 份白粉病生理小種鑒別寄主標(biāo)準(zhǔn)抗感反應(yīng)

PDI=[Σ（病級(jí)株數(shù)×代表等級(jí)）/（植株總和×發(fā)病最重級(jí)的代表數(shù)值）]×100。

依據(jù)發(fā)病級(jí)數(shù)，對(duì)F、BCP和BCP等分離群體的單株表型進(jìn)行判定，0～2 級(jí)判定為抗病，3～5 級(jí)判定為感病?？垢兄仓甑谋戎凳褂密浖PSS 24進(jìn)行卡方檢驗(yàn)（）。

2 結(jié)果與分析

2.1 大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)田間白粉病菌生理小種鑒定

將從大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)田間采集的瓜類白粉病菌進(jìn)行顯微觀察，鏡檢結(jié)果顯示，分生孢子呈橢圓形、串生（圖1-A），其內(nèi)含有明顯的新月形纖維狀體（圖1-B），這表明本試驗(yàn)所采集到的白粉病菌是.。

圖1 分生孢子形態(tài)特征觀察

待13 份甜瓜鑒別寄主充分發(fā)病后，統(tǒng)計(jì)各寄主單株病情等級(jí)并計(jì)算PDI 值，判斷各寄主整體抗感反應(yīng)（表2）。結(jié)果顯示，Iran H、Topmark、Vedrantais、PMR 45 和Nantais Oblong 等5 個(gè)寄主表現(xiàn)為感病，其余的PMR 5、WMR 29、Edisto 47、PI 414723、MR 1、PI 124112、PI 124111 和PMR 6 等8個(gè)寄主都表現(xiàn)為抗病。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的國際通用甜瓜白粉病菌生理小種鑒定表（表1），鑒別寄主Nantais Oblong 可以區(qū)分.和.，其鑒定結(jié)果表現(xiàn)為感病，可以確定白粉病菌為.-，與鏡檢結(jié)果一致。PMR 45 表現(xiàn)為感病，可以確定生理小種是小種2，而Edisto 47 和PI 414723 都表現(xiàn)為抗病，可以確定生理小種是2F。因此，本試驗(yàn)使用的甜瓜白粉病菌生理小種為.2F。

表2 甜瓜白粉病生理小種鑒別寄主抗感情況

2.2 甜瓜XQG 抗白粉病生理小種2F 的遺傳規(guī)律分析

接種鑒定結(jié)果顯示，親本之間的白粉病抗性差異明顯（圖2）。XQG（P）病情指數(shù)為0，表明XQG為高抗，而SM276（P）病情指數(shù)高達(dá)78，為高感（表3）。

表3 甜瓜XQG 遺傳規(guī)律分析

圖2 抗感親本接種后的抗感反應(yīng)

F代材料共接種鑒定30 株，雖然整體表現(xiàn)為抗病，但因部分單株病情等級(jí)是1、2 級(jí)，導(dǎo)致F代病情指數(shù)為10，其抗性水平低于抗病親本XQG，表明該抗病性狀由不完全顯性基因控制。

F代材料共接種鑒定218 株，抗病176 株，其中0 級(jí)92 株，1 級(jí)66 株，2 級(jí)18 株，高抗植株占比較大；感病42 株，其中3 級(jí)26 株，4 級(jí)12 株，5 級(jí)4株，重度感病植株較少，大部分為中度感病。觀測抗感比值為12.57∶3，依據(jù)自由組合定律，符合13∶3 的理論分離比例，經(jīng)卡方檢驗(yàn)，=0.018，-value=0.891，表明實(shí)際抗感比與理論抗感比無顯著差異。

BCP代材料共接種了144 株單株，其中0 級(jí)131 株，1 級(jí)9 株、2 級(jí)4 株。按抗感標(biāo)準(zhǔn)，全部表現(xiàn)為抗病。

BCP共接種了143 株單株，抗病74 株，其中0、1、2 級(jí)分別為29、31、14 株；感病69 株，3、4、5 級(jí)分別為22、32、15 株，觀測抗感比值為1.07∶1。依據(jù)自由組合定律，基本符合1∶1 的理論分離比例，經(jīng)卡方檢驗(yàn)，=0.087，-value=0.767，表明實(shí)際抗感比與理論抗感比無顯著差異。

依據(jù)F、BCP、BCP的抗感分離比例和卡方測驗(yàn)值以及病情等級(jí)分布，表明有兩對(duì)基因與甜瓜XQG 對(duì)小種2F 的抗性有關(guān)，且其中一對(duì)為不完全顯性基因，另一對(duì)為隱性基因。

3 討論與結(jié)論

白粉病菌.小種1、2F 是我國主要甜瓜產(chǎn)區(qū)的優(yōu)勢(shì)小種，部分地區(qū)也出現(xiàn)過小種N2、5、2U.S.等。由于白粉病菌生理小種具有分化快，演變規(guī)律復(fù)雜這一特點(diǎn)，同一地區(qū)不同時(shí)段的生理小種也有所不同，給白粉病的防控及培育抗病品種帶來了挑戰(zhàn)。本試驗(yàn)通過鏡檢確認(rèn)了所采集的白粉病菌為.，采用孢子懸浮液噴霧法對(duì)國際通用的13 份甜瓜白粉病菌生理小種鑒別寄主進(jìn)行白粉病菌接種，確認(rèn)了本試驗(yàn)使用的甜瓜白粉病菌生理小種為.2F。該鑒定結(jié)果與2006 年王娟等的研究結(jié)果一致，在北京市大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)內(nèi)，甜瓜白粉病菌優(yōu)勢(shì)生理小種仍為.2F。

由于抗源材料的差異，甜瓜對(duì)白粉病抗性的遺傳規(guī)律研究結(jié)果也不盡相同，主要分為由顯性或不完全顯性單基因控制的簡單遺傳和多基因遺傳。本試驗(yàn)通過配置六世代群體，表明甜瓜材料XQG 的白粉病抗性受一對(duì)不完全顯性基因和一對(duì)隱性基因共同控制。該遺傳規(guī)律雖與Cui等研究PMR 6 抗性規(guī)律的結(jié)果相同，但其抗性是否屬于同一來源需要進(jìn)一步通過遺傳研究與分子試驗(yàn)來證實(shí)。PMR 6 是甜瓜白粉病生理小種鑒別寄主，其品質(zhì)與農(nóng)藝性狀較差，轉(zhuǎn)育相對(duì)較為困難，本試驗(yàn)使用有良好果實(shí)品質(zhì)的資源XQG 作為抗源將具有更大優(yōu)勢(shì)。需要指出的是，由于XQG帶有麝香味，不符合我國消費(fèi)習(xí)慣，不宜直接作為親本配置新品種，需進(jìn)一步將其穩(wěn)定抗性轉(zhuǎn)育到我國大面積種植的哈密瓜類型品種中。另外，XQG的抗性受雙基因控制，采用常規(guī)育種技術(shù)將這一穩(wěn)定抗性高效轉(zhuǎn)育到哈密瓜品種上依然有一定難度，需要進(jìn)一步開展抗病基因連鎖分子標(biāo)記或抗病功能基因研究。

通過鏡檢與13 份鑒別寄主接種觀察，明確了北京市大興區(qū)甜瓜產(chǎn)區(qū)的白粉病優(yōu)勢(shì)生理小種為.2F。通過以抗性優(yōu)良且農(nóng)藝性狀較好的甜瓜材料XQG 為抗源，配置六世代群體，分析群體抗感分離情況，明確了XQG 對(duì).2F 的抗性受一對(duì)不完全顯性基因和一對(duì)隱性基因共同控制，為甜瓜白粉病抗病育種提供了優(yōu)良抗源和技術(shù)指導(dǎo)。