39 份豇豆種質(zhì)對根腐病的抗性分析

向 娟，張河慶，席亞東，楊 建，羅小波，陳 玲

（1.成都市農(nóng)林科學院 成都 611130； 2.四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所 成都 610066）

豇豆根腐病主要由鐮孢菌（Fusarium）引起[1]。典型發(fā)病特征為根莖部和主根變成紅褐色，病部稍凹陷，有的開裂深達皮層內(nèi)；剖視莖部，可見維管束變褐，病株側(cè)根脫落或腐爛死亡；當主根全部腐爛時，病株即枯萎死亡[2]，是一種典型的土傳病害[3]，現(xiàn)已成為豇豆生產(chǎn)上發(fā)病最重、危害最大、防治最難的病害之一，給豇豆生產(chǎn)造成嚴重的損失[4]。目前國內(nèi)很多豇豆產(chǎn)區(qū)均有根腐病發(fā)生，四川地區(qū)因百姓對泡豇豆的偏好喜愛，豇豆的栽培面積連年穩(wěn)定在4 萬hm2[5]，隨著豇豆生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展，連作現(xiàn)象越來越嚴重，土傳病害發(fā)生逐年加重。據(jù)2016—2018 年調(diào)查，四川省豇豆主產(chǎn)區(qū)的根腐病擴展很快，雙流、彭州、金堂等地有些田塊發(fā)病率達到100%[6]，豇豆根腐病已成為制約該地區(qū)豇豆生產(chǎn)最嚴重的病害之一。

目前生產(chǎn)上一般采用化學藥劑防控豇豆根腐病，成本高、易造成農(nóng)藥殘留、植株產(chǎn)生抗藥性等[7-11]，而選育和栽培抗病品種是防治豇豆根腐病害最經(jīng)濟有效的措施之一，種質(zhì)資源的抗病性鑒定是抗病品種選育的基礎(chǔ)[12]。近年來，國內(nèi)學者相繼開展了豇豆根腐病研究工作，多集中在病原菌分離鑒定、藥劑篩選防控等方面，而有關(guān)抗病種質(zhì)的鑒定評價研究報道較少，特別是四川地區(qū)尚無豇豆根腐病抗性種質(zhì)鑒定評價的相關(guān)研究報道。因此，筆者對引自國內(nèi)外的39 份豇豆種質(zhì)進行根腐病抗性鑒定和農(nóng)藝性狀綜合評價，旨在篩選出適宜當?shù)卦耘嗟目共?yōu)良種質(zhì)，或作為抗病育種的原始材料利用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株 豇豆尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）PL1-1.5，由四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所于2016—2019 年從成都平原豇豆主產(chǎn)區(qū)的根腐病株上分離獲得，具有毒性最強和最具代表性特征。

1.1.2 供試豇豆 以成都市農(nóng)林科學院園藝研究所收集并種植多年的39 份豇豆資源為供試材料，其中，32 份來源于我國24 個省市自治區(qū)；5 份來源于日本、古巴、菲律賓3 個國家；有2 份選育的高代材料（表1）。因此，參試材料較全面地代表我國栽培豇豆資源地源分布（其中大部分為菜用型長豇豆），具有較好代表性。

表1 豇豆材料來源

1.2 方法

1.2.1 苗期人工抗病性鑒定 試驗于2020 年5—7

月在成都市農(nóng)林科學院溫室內(nèi)進行，溫度白天控制在25 ℃左右，夜晚控制在16 ℃左右，空氣與土壤相對濕度控制在80%以上。將根腐病發(fā)病癥狀明顯、致病性強的病原菌純培養(yǎng)物（單孢子菌株）制成懸浮液（1×107個孢子·mL-1）。采用自然傷根法浸孢子液接種植株[13]：取生長良好的無病豇豆苗，用無菌水將根莖部表面沖洗干凈，然后使根完全浸在孢子懸浮液中30 min，接種后植株定植于裝有無菌泥炭土的穴盤中。每份種質(zhì)接種30 株苗以上，以清水浸泡作為對照，3 次重復。接種后每隔1～2 d 觀察1次。發(fā)病后調(diào)查植株發(fā)病率和病情指數(shù)。

1.2.2 田間病圃發(fā)病率與農(nóng)藝性狀調(diào)查 試驗于2020 年4—7 月在成都市農(nóng)林科學院羊馬基地進行，試驗地為連續(xù)種植豇豆8 年以上的根腐病發(fā)病圃，結(jié)合整地每667 m2施生物有機肥500 kg，三元復合肥25 kg 做基肥。于5 月10 日定苗每穴3 株，株行距為35 cm×80 cm，小區(qū)面積20 m2，3 次重復，隨機區(qū)組排列。全生育期只防蟲不防病，隨后對植株農(nóng)藝性狀、田間發(fā)病率等進行調(diào)查。

1.2.3 病害分級標準 豇豆根腐病分級方法參照國家標準GB/T 17980.88—2004 的相關(guān)內(nèi)容[14]（表2）。

表2 根腐病病情分級標準

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同豇豆材料苗期人工抗病性鑒定

由表3、表4 可知，苗期人工接種抗性鑒定出高感（HS）種質(zhì)有3 份，分別是發(fā)財樹、臺灣8 號、矮稈豇豆，占7.69%；感?。⊿）種質(zhì)4 份，分別是優(yōu)勝26、鐵稈青、寬豇豆、矮豇豆，占10.26%；中抗（M）種質(zhì)5 份，主要有FHG-3-1-1-2、寶雞地豇豆、四季豆等，占12.82%；抗性（R）種質(zhì)18 份，主要有絲瓜青、飯豆、F16-A-17 等，占46.15%；高抗（HR）種質(zhì)有9 份，主要有赤種三尺長豇豆、銀川架豇豆、早長豇等，占23.08%。苗期鑒定表明，感病和高感材料比例較低，高抗和抗病種質(zhì)占大多數(shù)。同時，對不同來源地區(qū)的材料抗性進行統(tǒng)計，由表5 可以看出，39 份種質(zhì)來源于27 個不同地區(qū)，在種質(zhì)抗性表現(xiàn)方面各有差異，國外（如菲律賓、古巴等）種質(zhì)基本表現(xiàn)M 級或M 級以上抗性，國內(nèi)感病種質(zhì)多來源于北方地區(qū)（如吉林、黑龍江），來自于同一個地區(qū)（如四川、廣東）的不同種質(zhì)存在抗性等級差異。

表3 不同豇豆材料苗期抗根腐病鑒定結(jié)果

表4 39 份豇豆材料對根腐病的抗病性評價

表5 不同地區(qū)材料對根腐病抗性表現(xiàn)

2.2 不同豇豆材料田間根腐病發(fā)病情況調(diào)查

田間自然條件下鑒定的各材料間發(fā)病程度有較大的差異性，田間調(diào)查主要統(tǒng)計了其根部發(fā)病率與農(nóng)藝性狀（表6）。發(fā)病率高于50%的材料為19份；發(fā)病率小于等于50%的材料為20 份，揭陽、德州灰咀、F16-A-17 的田間發(fā)病率較低。田間發(fā)病率為100%的種質(zhì)有鐵稈青（綠葉、綠稈、紫花、青莢）、矮豇豆（深綠葉、綠稈、紫花、青莢）；田間發(fā)病率為20%以下的種質(zhì)有揭陽（綠葉、綠稈、白花、綠白莢）、德州灰咀（深綠葉、綠稈、紫花、青莢），豇豆的葉色深淺、莖稈色澤等農(nóng)藝性狀與田間發(fā)病率相關(guān)性不強。

2.3 苗期接種鑒定與田間病圃評價比較

由表6 可以看出，田間發(fā)病率與苗期發(fā)病率同步≥50%或＜50%，表現(xiàn)較一致的有19 份材料；其中田間發(fā)病率≤25%的材料6 份，F(xiàn)16-A-17、綠皮紅咀燕、德州灰咀、本地小花豆角4 份材料田間發(fā)病率低，苗期接種鑒定除本地小花豆角表現(xiàn)為高抗外，其余3 份被鑒定為抗性；剩余材料相差較大，差別最大的材料為開魯線豆，室內(nèi)苗期接種被鑒定為高抗，而田間發(fā)病率為69%；其次苗期接種為高抗材料的成豇1 號、十八羅漢、長豇豆，田間發(fā)病率分別為50%、75%、50%。田間發(fā)病率高于80%的材料有12 個，其中赤種三尺長豇豆、絲瓜青、柳州青豆角、紅艷豇豆、博山二十四粒、延津葉里藏6 份材料在室內(nèi)苗期接種鑒定為高抗或抗，差別較大。

表6 不同豇豆材料的田間農(nóng)藝性狀及抗病情況統(tǒng)計

3 討論與結(jié)論

科學的接種方法和精準的鑒定評價體系是篩選抗病種質(zhì)的重要途徑[15]。筆者研究中的不同種質(zhì)根腐病抗性結(jié)果表明，不同豇豆材料對根腐病抗性室內(nèi)苗期接種試驗和田間調(diào)查結(jié)果基本一致，但也有部分材料存在一定的偏差，其主要原因有：一是室內(nèi)鑒定可控的環(huán)境高溫高濕，接種條件更利于根腐病原菌的萌發(fā)、生長、致病。二是田間微生物菌群復雜多樣，土傳病害的病原菌種類及數(shù)量受環(huán)境影響大，對根部病原菌致病與侵染造成影響，病害的發(fā)生和嚴重度受到一定程度的限制。三是部分種質(zhì)對病害的苗期抗性和成株期抗性存在差異，苗期接種鑒定為高感的臺灣8 號成株期病圃發(fā)病率僅為25%，而苗期鑒定高抗的赤種三尺長豇豆田間成株期發(fā)病率卻為81%。總體而言，成株期抗病種質(zhì)比例要高于苗期，表明有相當一部分豇豆種質(zhì)具有成株抗性特點，這在其他作物上的病害如小麥銹病、小麥莖基腐病、蠶豆根腐病等多種病害中均有類似報道[16-18]，可能與成株抗性中的防衛(wèi)反應、防衛(wèi)基因和抗病基因等方面作用機制有關(guān)[19-20]。前人多年實踐證明，成株期抗病基因的利用是培育持久抗病品種的重要途徑[21]。下一步可對苗期與成株期抗病性表現(xiàn)差異較大的材料進行抗病機制探討。四是鑒定方法對抗性表現(xiàn)有一定影響，穩(wěn)定的表現(xiàn)需要進行多年多點重復驗證。苗期鑒定具備鑒定速度快、周期短、操作簡便、成本低、結(jié)果準確等突出優(yōu)點，而田間發(fā)病更直觀、可靠，所以要得到全面、準確穩(wěn)定的種質(zhì)抗性情況仍需苗期接種鑒定與田間病圃脅迫篩選相結(jié)合，為實際生產(chǎn)提供更加準確的理論依據(jù)。

目前，關(guān)于種質(zhì)抗性鑒定接種用的病原菌多使用當?shù)匕l(fā)病區(qū)致病力強的優(yōu)勢菌株，武漢市蔬菜科學研究所楊紹麗團隊[22]曾利用武漢地區(qū)分離鑒定的根腐病菌株對35 個本地主栽豇豆品種進行根腐病抗性鑒定分析，篩選抗性品種。葉云峰等[23]對廣西厚皮甜瓜主產(chǎn)區(qū)采集根腐病樣，通過分離鑒定的腐皮鐮孢菌對自主創(chuàng)制的厚皮甜瓜材料進行接種抗性分析，從而挖掘高抗資源。筆者試驗接種的菌株為前期從四川省豇豆根腐病重發(fā)區(qū)采集，經(jīng)鑒定為該地區(qū)的主要致病菌，具有毒力強與代表性特征，對于篩選抗性種質(zhì)具有針對性、指導性。同時，參試的39 份材料來源于27 個不同地區(qū)，材料抗性表現(xiàn)不同，一些材料的發(fā)病率雖然較高，但病情指數(shù)較低，說明其對根腐病的耐性較強?？剐耘c地理來源相關(guān)性不強，其原因可能是接種的菌株來源于該地區(qū)的重發(fā)區(qū)，生理種具有專一性，與不同地理區(qū)域關(guān)系不大，下一步可通過擴大地理來源品種及病原菌樣本，系統(tǒng)聚類分析各地區(qū)豇豆品種抗病性情況。而不同材料在各個農(nóng)藝性狀如豇豆的葉色深淺、莖稈色澤等方面與田間發(fā)病率也表現(xiàn)出相關(guān)性不強，可進一步對株高、豆莢長短、產(chǎn)量等數(shù)量性狀相關(guān)性進行研究，探討其與抗病性方面的關(guān)系，為抗性育種提供標記。

豇豆根腐病抗性鑒定試驗表明，39 份種質(zhì)對根腐病抗病能力具有差異。筆者的試驗篩選出的F16-A-17、綠皮紅咀燕、德州灰咀、本地小花豆角4份豇豆材料田間發(fā)病率低，苗期接種鑒定為3 份抗病和1 份高抗，綜合性狀優(yōu)良，可作抗病資源利用或在四川地區(qū)作為抗根腐病豇豆品種適度推廣。