4 個(gè)辣椒品種對(duì)根結(jié)線蟲的抗性研究

楊 玉 黃永輝 張響迪 吳欣泰 馮桂芳 閆 麗 陳之群

（臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東臨沂 276005）

根結(jié)線蟲是一類重要的植物病原微生物，廣泛寄生于各種植物的根部。根結(jié)線蟲危害植株根部，通過(guò)病土、病殘?bào)w、病苗、施肥、灌溉、農(nóng)具等傳播，屬典型的土傳病害[1-2]。近幾年，溫室栽培使根結(jié)線蟲病呈明顯加重態(tài)勢(shì)[3-4]，病害發(fā)生后，一般蔬菜減產(chǎn)20%～30%，只需3～4 年病株率可達(dá)100%，減產(chǎn)50%以上[5-7]。根結(jié)線蟲給我國(guó)溫室大棚蔬菜造成的損失逐年上升，選育和利用抗病品種是控制根結(jié)線蟲病經(jīng)濟(jì)環(huán)保有效的方法。

實(shí)豐802、啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7 是由臨沂大學(xué)蔬菜團(tuán)隊(duì)利用胞質(zhì)雄性不育（CMS）三系配套制種技術(shù)，以優(yōu)良農(nóng)藝性狀的辣椒作為核心父本，通過(guò)不同的中間材料S（RfRf）雜交、回交，選育出的4 個(gè)具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀的辣椒新品種，但其抗根結(jié)線蟲能力尚不清楚。為此，本試驗(yàn)對(duì)4 個(gè)辣椒新品種抗根結(jié)線蟲的能力進(jìn)行研究，以期為抗根結(jié)線蟲辣椒品種的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試植物品種為蔬菜團(tuán)隊(duì)選育的具有穩(wěn)定性狀的4 種辣椒品種：實(shí)豐802、啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7。商品化辣椒品種：帝王336，購(gòu)于壽光市春秋種業(yè)有限公司。試驗(yàn)所用的根結(jié)線蟲種類為南方根結(jié)線蟲（Meloidogyne incognita，Kofold &White），分離自山東省濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)縣曲堤鎮(zhèn)的絲瓜大棚連作障礙土樣。儀器：手持式葉綠素儀、根系掃描儀（型號(hào)GXY-A）、紫外分光光度計(jì)等。藥劑：TTC（紅四氮唑）、0.1%愈創(chuàng)木酚、5%偏磷酸、5%PBS（磷酸緩沖液pH=7.8）、乙酸乙酯等。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)在臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)田進(jìn)行，分析不同辣椒品種在高/低蟲口密度下對(duì)根結(jié)線蟲的抗性情況，以商品化辣椒品種帝王336 作為對(duì)照。指標(biāo)測(cè)量在辣椒植株花期進(jìn)行，表觀指標(biāo)為株高、根鮮重、葉綠素含量[8-9]；理化指標(biāo)為根系過(guò)氧化物酶（POD）活力、過(guò)氧化氫酶（CAT）活力；根系指標(biāo)為根體積、根平均徑、根結(jié)數(shù)。

1.2.1 表觀指標(biāo) 株高為植株土壤以上部分到植株頂端的距離；根長(zhǎng)為根系第一側(cè)根發(fā)生位置到根尖的距離；根鮮重為整個(gè)根系的重量；葉鮮重為中等葉的重量；葉綠素含量為手持式葉綠素儀的測(cè)定值。

1.2.2 理化指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 根活力測(cè)定 根活力直接反映根系活力。強(qiáng)氧化性藥劑氯化三苯基四氮唑（TTC）與植物根系的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成紅色化合物TPF（甲臜化合物）[10]。以乙酸乙酯為介質(zhì)研磨根系提取化合物TPF，紫外分光光度計(jì)485 nm波長(zhǎng)下測(cè)定。

根活力計(jì)算公式如下：

式 （1）中：C為TTC 還原量（mg），M為根的重量（g），T為反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)（h）。

1.2.2.2 POD 活性測(cè)定 POD 活性在植物的抗逆中發(fā)揮著重要作用。POD與愈創(chuàng)木酚反應(yīng)[11-12]生成棕紅色產(chǎn)物四鄰甲氧基甲苯，在470 nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰，經(jīng)紫外分光光度計(jì)可測(cè)定。POD 活性計(jì)算公式如式（2）：

式（2）中：X為測(cè)定管四鄰甲氧基苯酚的含量（μg）；X0為對(duì)照含量（μg）；Vt為酶液總體積（mL）；FW為樣品鮮重（g）；Vs為測(cè)定時(shí)取酶液的量（mL）；t為酶作用的時(shí)間（min）。每克鮮組織每分鐘催化1 μg底物的酶量定義為一個(gè)酶活力單位（U）

1.2.2.3 CAT 活性測(cè)定 CAT 活性可以降解植物體內(nèi)的H2O2[13]。植物體內(nèi)的H2O2含量與CAT 的活性及反應(yīng)時(shí)間相關(guān)：CAT 活性越高，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，植物體內(nèi)的H2O2含量越少。H2O2在240 nm 波長(zhǎng)下具有高吸收峰[14]，可經(jīng)紫外分光光度計(jì)測(cè)定。

測(cè)定辣椒根系CAT活性時(shí)，固定反應(yīng)時(shí)間，根系H2O2的含量會(huì)隨CAT 活性的提高而降低，240 nm下測(cè)定的吸光值也會(huì)相應(yīng)地下降。設(shè)定1 min 內(nèi)240 nm 波長(zhǎng)下減少0.1 的酶量為1 個(gè)酶活性單位，CAT活性計(jì)算公式如式（3）：

式（3）中：Vt為粗酶提取液的體積（mL）；V1為測(cè)定時(shí)取的提取液的體積（mL）；FW為樣品鮮重（g）；t為反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)（min）；ΔA240/0.1為酶活單位（U）。

1.2.3 根系指標(biāo)測(cè)定 將辣椒植株地下部分與土壤一并取出，于清水中反復(fù)浸泡5次，土壤清除干凈后，在流水中除去固定在根系的蛭石、珍珠巖等雜質(zhì)，將無(wú)雜質(zhì)攜帶的根系置于根系掃描儀上掃描，測(cè)得根體積（cm3）、根平均徑（mm）、根結(jié)數(shù)（個(gè)）等指標(biāo)。

按單株根結(jié)數(shù)量多少將被鑒定植株劃分為6個(gè)等級(jí)：0 級(jí)，根系上無(wú)根結(jié)；1 級(jí)，根系上有1～2 個(gè)根結(jié)；2級(jí)，根系上有3～10個(gè)根結(jié)；3級(jí)，根系上有11～30 個(gè)根結(jié)；4 級(jí)，根系上有31～100 個(gè)根結(jié)；5 級(jí)，根系上的根結(jié)數(shù)超過(guò)100個(gè)。

依照根結(jié)線蟲指數(shù)高低將辣椒品種抗病性分為6 個(gè)等級(jí)：免疫（I），根結(jié)指數(shù)=0.0；高抗（HR），0<根結(jié)指數(shù)≤20.0；中抗（MR），20.0<根結(jié)指數(shù)≤40.0；抗?。≧），40.0<根結(jié)指數(shù)≤60.0；感?。⊿），60.0<根結(jié)指數(shù)≤80.0；高感（T），根結(jié)指數(shù)>80.0[15]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理均采用Excel 2016 軟件，對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理主要應(yīng)用截尾函數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 表觀測(cè)量

在株高、根鮮重及葉綠素含量方面，4個(gè)新選育辣椒品種優(yōu)于商品化品種帝王336，其中啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7與帝王336之間的差別不明顯，實(shí)豐802品種則明顯高于帝王336，說(shuō)明在表觀指標(biāo)方面新選育辣椒品種的抗性高于帝王336，結(jié)果如表1所示。

2.2 理化分析

2.2.1 低蟲口密度 低蟲口密度下，辣椒的根活力、POD 活性、CAT 活性試驗(yàn)結(jié)果如圖1～3 所示。由圖1～3可以看出，4個(gè)新選育辣椒品種的根活力、POD活性、CAT活性均高于對(duì)照組。根活力方面：一般情況下，根結(jié)線蟲的存在會(huì)降低根活力的大小，但本試驗(yàn)中根結(jié)線蟲對(duì)4個(gè)新選育辣椒品種根活力的影響較小，并且根結(jié)線蟲的存在使根活力有短暫上升的趨勢(shì)。初步認(rèn)為有2 種情況：①根活力的升高與根系的POD活性和CAT活性有關(guān)，辣椒根系因根結(jié)線蟲的存在而產(chǎn)生了生理抗性，通過(guò)POD 和CAT活性的提高使得根活力升高，進(jìn)而抵抗根結(jié)線蟲對(duì)辣椒植株的侵害。②在低蟲口密度下，根結(jié)線蟲對(duì)4 個(gè)新選育辣椒品種的影響較小，不足以對(duì)植株生長(zhǎng)造成不利影響，即4 個(gè)新選育辣椒品種對(duì)低蟲口密度下的根結(jié)線蟲具有較好的抗性。理化分析結(jié)果說(shuō)明本試驗(yàn)中的4個(gè)新選育辣椒品種對(duì)根結(jié)線蟲具有一定抗性。

圖1 4種新選育辣椒品種根活力對(duì)比

圖2 4種辣椒品種POD活性對(duì)比

圖3 4種辣椒品種CAT活性對(duì)比

2.2.2 高蟲口密度 高蟲口密度下，辣椒根活力、POD 活性、CAT 活性試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2 可看出，根活力方面，啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7的根活力均高于帝王336；對(duì)比根系POD 活性，啟陽(yáng)6 與帝王336差異不大，實(shí)豐802、啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)7則低于帝王336；對(duì)比根系CAT 活性，實(shí)豐802、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7 均高于帝王336。

表2 4個(gè)新選育辣椒品種及帝王336的理化分析結(jié)果

2.3 根系分析

4 個(gè)辣椒品種的根系根體積與根平均徑如表3所示。

表3 4個(gè)新選育辣椒品種及帝王336根體積、根平均徑對(duì)比

根體積方面，實(shí)豐802、啟陽(yáng)5 與帝王336 之間的差別不明顯，帝王336 略高，其原因可能是根結(jié)線蟲的侵染使植株根系出現(xiàn)腫大和結(jié)節(jié)。根平均徑方面，4 個(gè)新選育品種與帝王336 之間沒(méi)有明顯差異。

新選育辣椒品種及帝王336 的平均根結(jié)數(shù)、平均根結(jié)等級(jí)以及根結(jié)指數(shù)、感病等級(jí)的結(jié)果如表4、表5所示。

表4 低蟲口密度下辣椒品種抗病等級(jí)

表5 高蟲口密度下辣椒品種抗病等級(jí)

在平均根結(jié)數(shù)及根結(jié)等級(jí)方面，4 個(gè)新選育辣椒品種中實(shí)豐802、啟陽(yáng)5和啟陽(yáng)7的根結(jié)數(shù)均少于帝王336，其中，實(shí)豐802、啟陽(yáng)5 與帝王336 之間的差別最為明顯（圖4）。

圖4 4個(gè)新選育辣椒品種及帝王336的根系根結(jié)情況

根結(jié)指數(shù)方面，實(shí)豐802、啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)7 的根結(jié)指數(shù)低且與帝王336 之間差異明顯。4 個(gè)新選育辣椒品種及帝王336 的感病等級(jí)：?jiǎn)㈥?yáng)5 為高抗，實(shí)豐802為抗病，啟陽(yáng)6和啟陽(yáng)7與帝王336同為感病，但啟陽(yáng)7 的根結(jié)指數(shù)低于帝王336。根系分析結(jié)果表明，啟陽(yáng)5 和實(shí)豐802 對(duì)根結(jié)線蟲的抗性高于帝王336，其中啟陽(yáng)5為高抗、實(shí)豐802為抗病。有相關(guān)研究表明，在溫室種植的10種辣椒品種對(duì)南方根結(jié)線蟲的抗性分析中，帝王336 品種為南方根結(jié)線蟲的易感品種。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)從表觀指標(biāo)、理化指標(biāo)、根系指標(biāo)3 個(gè)方面出發(fā)，研究了4 個(gè)新選育辣椒品種在高、低蟲口密度下對(duì)根結(jié)線蟲的抗性。結(jié)果表明，在根結(jié)線蟲低蟲口密度（1～5 條/g 土）時(shí)，4 個(gè)辣椒品種實(shí)豐802、啟陽(yáng)5、啟陽(yáng)6、啟陽(yáng)7 對(duì)根結(jié)線蟲均具有較高的抗性，每株根上有1～2 個(gè)根結(jié)。加大蟲口密度（40～50 條/g 土），與商品化品種帝王336 相比，啟陽(yáng)5 為高抗、實(shí)豐802 為抗病、啟陽(yáng)6 和啟陽(yáng)7 為感病。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低蟲口密度的根結(jié)線蟲引起辣椒植株的根活力、根系POD、CAT 活性升高，激發(fā)植株啟動(dòng)抗性，但其具體機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究、驗(yàn)證。