基于分子檢測技術(shù)的番茄和茄子嫁接番茄砧木培育方法

程 琳，于彩云，魏美甜，張海娟，王文濤，毛瑞喜，陳福東，武玉芬，韓宇睿，王 雪，程 斐，許 勇，別之龍

（1.山東壽光蔬菜種業(yè)集團有限公司/山東省設(shè)施蔬菜分子育種重點實驗室/山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團有限公司/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室/山東省蔬菜工程技術(shù)研究中心，山東 壽光 262700；2.淄博市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心，山東 淄博 255020；3.山東省種子管理總站，山東 濟南 250131；4.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 青島 266000；5.北京市農(nóng)林科學(xué)院，北京 100097；6.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430000）

由于連年種植相同或相近作物導(dǎo)致土壤中積累了病原菌和害蟲；同時，種植過程中肥水施用不合理，引起土壤退化，使得設(shè)施蔬菜的連作障礙日益加重，嚴(yán)重影響了蔬菜的生產(chǎn)。目前，克服連作障礙的方法有土壤消毒、輪作、無土栽培和嫁接換根等方法，其中嫁接換根是最便捷和最經(jīng)濟的解決辦法[1]。在歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家，番茄和茄子生產(chǎn)中的嫁接育苗已經(jīng)普及。

嫁接育苗不僅可以防治枯萎病、黃萎病、青枯病和根結(jié)線蟲等土傳病害，還可以增強植株抗寒性和抗旱性等逆境耐受能力，增強植株吸收養(yǎng)分的能力，防止植株早衰，保證作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。番茄和茄子是重要的設(shè)施蔬菜作物，嫁接苗的市場需求大，僅壽光市茄子年育苗量就超過2億株，因此培育適宜嫁接番茄和茄子的砧木，有著廣闊的市場需求。

目前，國內(nèi)茄子嫁接育苗采用的砧木主要有野生茄子日本赤茄、托托斯加和托魯巴姆等，其中用的最多的是托魯巴姆；番茄嫁接一般采用托魯巴姆或野生番茄作為砧木。在生產(chǎn)中，托魯巴姆作為嫁接砧木有明顯缺陷：（1）托魯巴姆種子野生性強，存在休眠，需要用激素處理打破休眠，另外托魯巴姆的種子很小，前期生長緩慢，要達(dá)到嫁接要求，需要比接穗提前2個月以上播種，期間需要二次移栽，工作量大，育苗時間長；（2）托魯巴姆與番茄的親和力差，嫁接番茄后大小腳現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于植株生長。番茄嫁接常用的其他砧木則多為野生種，雖然抗性好，長勢強，但是由于自身自交不親和等原因，繁種的產(chǎn)量不高，在生產(chǎn)上大量推廣受到限制。目前荷蘭等國家在生產(chǎn)上已經(jīng)采用多抗的普通番茄品種作為砧木嫁接茄子和番茄，不僅制種產(chǎn)量高，而且可以大大縮短育苗時間，表明該項技術(shù)切實可行。

因此，本研究通過對目標(biāo)砧木品種進(jìn)行抗病基因檢測，并對幼苗生長指標(biāo)和嫁接番茄和茄子后的效果進(jìn)行比較，旨在提供一種番茄砧木的培育方法，通過該方法可獲得根系發(fā)達(dá)、長勢旺盛，且抗枯萎病、黃萎病、頸腐根腐病[4]和根結(jié)線蟲的番茄砧木，為番茄和茄子嫁接提供優(yōu)良砧木。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選用33個砧木品種，包括山東壽光蔬菜種業(yè)集團有限公司（以下簡稱“種業(yè)集團”）自主培育的多抗番茄砧木組合26個；以國內(nèi)優(yōu)良番茄嫁接砧木品種4個（B2、B7、B8、B10）、國外引進(jìn)番茄嫁接砧木3個（Y1、Y2、Y3）作為對照，供試砧木品種編號和來源見表1。櫻桃番茄品種556、茄子品種765為接穗品種。

表1 品種介紹

1.2 試驗方法

試驗在種業(yè)集團蔬菜小鎮(zhèn)日光溫室中進(jìn)行。采用72孔穴盤育苗，8月14日播種，每個砧木品種播種5盤，接穗茄子品種765播種60盤；10 d后播種接穗櫻桃番茄556，播種70盤。待砧木品種長出真葉，對33個品種進(jìn)行葉片取樣，每個砧木品種分別取12株，用分子標(biāo)記法鑒定是否具有抗枯萎病基因[2]、抗黃萎病基因[3]、抗頸腐根腐病基因[4]和抗根結(jié)線蟲基因[5]。

播種后15 d和30 d，分別進(jìn)行1次幼苗生理指標(biāo)檢測，包括根干質(zhì)量、株高、莖粗、下胚軸長度，每個砧木品種測量12株。用刻度尺測量自根莖交界處的株高和下胚軸長度，用游標(biāo)卡尺貼近穴盤基質(zhì)表面測量莖粗。由于播種后15 d幼根較小，根干質(zhì)量只在播種后30 d測定：將根系用清水浸泡后多次清洗至無雜質(zhì)，從根莖結(jié)合處切開，殺青（溫度為105 ℃，時間為10 min）、烘干（溫度為75 ℃）至恒質(zhì)量，稱取干質(zhì)量[6]。

9月22日采用斜接套管法嫁接，在嫁接7 d后統(tǒng)計嫁接成活率。嫁接成活率＝成活株數(shù)/嫁接總株數(shù)×100%。將嫁接苗定植到土傳病害嚴(yán)重的土壤中進(jìn)行栽培試驗，土壤不進(jìn)行消毒和殺菌處理，在定植后7～10 d統(tǒng)計定植苗成活率。定植苗成活率＝田間正常生長的嫁接苗株數(shù)/田間定植株數(shù)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件制圖，SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 33個砧木品種的抗病基因檢測結(jié)果

如表2所示，自主培育的HC491、HC492、HC494、HC499、HC500、HC500-2同時含有根結(jié)線蟲、頸腐根腐病、枯萎病、黃萎病4種抗性基因，HC481、HC483、HC487、HC504、B8、Y1、Y2、Y3均含有根結(jié)線蟲、頸腐根腐、枯萎病3種抗性基因，HC490、HC493、HC501、HC502均含有根結(jié)線蟲、枯萎病、黃萎病3種抗性基因。

2.2 33個砧木品種生理指標(biāo)比較分析

2.2.1 33個砧木品種播種后15 d和30 d的株高比較分析

如表3所示，在播種后15 d，砧木品種HC481、HC484、HC488、HC494、HC500、HC500-2、HC501、B2、Y1株高較高（＞9.00 cm），均顯著高于對照B7、B8、B10和Y2，生長發(fā)育較快；在播種后30 d，砧木品種HC481、HC484、HC488、HC490、HC491、HC492、HC494、HC500-2、HC501、HC503、B2、B8株高較高（＞13.00 cm），均顯著大于對照B7、B10、Y1、Y2和Y3，生長發(fā)育較快，適宜早期嫁接，縮短了嫁接育苗時間。

表3 33個砧木品種播種后15、30 d株高及播種后30 d根干質(zhì)量比較

2.2.2 33個砧木品種根干質(zhì)量比較分析

如表3所示，播種后30 d自主培育的砧木品種根干質(zhì)量存在顯著差異，除Y3外，對照品種相對穩(wěn)定。砧木品種HC481、HC482、HC483、HC484、HC485、HC486-2、HC487、HC493、HC494、HC495、HC500-2根干質(zhì)量均大于0.05 g，其中HC483、HC484、HC494、HC500-2、Y3根干質(zhì)量均達(dá)0.07 g，根系較為發(fā)達(dá)。

2.2.3 33個砧木品種播種后15 d、30 d的下胚軸長度比較分析

如表4所示，自主培育品種下胚軸長度均較長，其中HC500、HC500-2、HC501表現(xiàn)較優(yōu)，HC501表現(xiàn)最好；對照品種（除B2外）均較短且品種間差異不顯著。

2.2.4 33個砧木品種播種后15 d、30 d的莖粗比較分析

從表4可以看出，播種后15 d自主培育品種HC501莖粗顯著高于對照品種，播種后30 d自主培育品種HC484、HC490、HC503莖粗均顯著高于對照品種。

2.3 33個砧木品種對接穗番茄、茄子的親和性評價

2.3.1 33個砧木品種對接穗番茄的親和性

從表5可以看出，嫁接10 d后33個番茄砧木品種嫁接番茄的成活率均在99.0%以上，HC498、H C502嫁接番茄成活率稍低，分別為99.3%、99.4%。定植10 d后33個番茄砧木品種嫁接苗定植成活率均在98.0%以上，表現(xiàn)出良好的親和性。

2.3.2 33個砧木品種對接穗茄子的親和性

從表5可以看出，嫁接10 d后33個砧木品種嫁接茄子的成活率均在91.0%以上，HC486-2嫁接成活率最低，為91.2%。定植10 d后33個番茄砧木的茄子嫁接苗定植成活率均在96.0%及以上，表現(xiàn)出良好的親和性。

綜上可以看出，33個番茄砧木品種嫁接番茄和茄子均具有良好的親和性，但嫁接茄子的嫁接成活率和定植成活率比嫁接番茄的稍低。

3 結(jié)論與討論

本研究提供了可用于番茄和茄子嫁接的番茄砧木的培育方法，即通過分子標(biāo)記輔助選擇，快速篩選出可抗4種土傳病害的番茄砧木品種，從源頭上提高了植株抗土傳病害的能力。通過該方法培育的番茄砧木品種具有苗期生長速度快，相較于野生種番茄砧木生長緩慢，可以縮短嫁接育苗時間的特點；以茄子為接穗進(jìn)行嫁接時，能夠?qū)崿F(xiàn)砧木與接穗同期播種，縮短育苗周期15～20 d，減少了人力和物力投入，經(jīng)濟效益顯著。

通過對33個番茄砧木抗病性及生長指標(biāo)的綜合分析得出，3個自主培育砧木品種綜合表現(xiàn)突出，其中HC494表現(xiàn)最佳，含5個抗病基因Mi1、Mi1-2、Frl、I-2/5和Ve1，生長發(fā)育快，根干質(zhì)量0.07 g，嫁接后30 d莖粗3.5 cm；HC500-2含4個抗病基因Mi1-2、Frl、I-2/5和Ve1，生長發(fā)育快，根干質(zhì)量0.07 g，嫁接后30 d莖粗3.3 cm；HC483含4個抗病基因Mi1、Mi1-2、Frl和I-2/5，生長發(fā)育較快，根干質(zhì)量0.07 g，嫁接后30 d莖粗3.3 cm。對照品種2個砧木品種綜合表現(xiàn)較為突出，對照B2含3個抗病基因Mi1、Mi1-2、Frl，生長發(fā)育較快，根系中等，嫁接后30 d莖粗3.3 cm；對照品種Y1含4個抗病基因Mi1、Mi1-2、Frl、I-2/5，生長發(fā)育較快，根系較多，下胚軸不高，嫁接后30 d莖粗為3.3 cm。

經(jīng)試驗實踐，建議在嫁接時將砧木在子葉以下進(jìn)行切割，嫁接后砧木不易萌生側(cè)芽，能夠減少后期去除砧木側(cè)芽的工作量，尤其是以茄子為接穗進(jìn)行嫁接時，其具體嫁接方法和嫁接后管理方法有待于進(jìn)一步研究。

嫁接苗通過砧木、接穗間的相互作用，可以改變自根體內(nèi)原有的一系列生理、生化反應(yīng)，對植株的生長、發(fā)育、抗性等多方面產(chǎn)生影響[7]，評價嫁接砧木的優(yōu)劣，不僅要評價砧木嫁接的成活率，而且還要從嫁接苗的生長、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等多方面進(jìn)行評價，才能比較全面、準(zhǔn)確地篩選出優(yōu)良的嫁接砧木。嫁接成活率是反映嫁接親和性的重要指標(biāo)，嫁接成活后植株的生長、果實產(chǎn)量和品質(zhì)等指標(biāo)是評價共生親和性的重要指標(biāo)[8]，因此還需進(jìn)一步對篩選出的自主培育砧木品種對櫻桃番茄和茄子嫁接苗的生長、產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行評價。