不同番茄品种南方根结线虫病苗期接种鉴定研究

不同番茄品种南方根结线虫病苗期接种鉴定研究

根结线虫病是影响世界农业生产的一起重要疾病之一，可每年减少24.5%，引起世界各国的关注。目前已经报道的根结线虫有80多种,国内报道的根结线虫有25种,广泛地危害许多粮食和经济作物。蔬菜上的根结线虫病已成为危害我国保护地和南方露地番茄生产的严重障碍之一,在黑龙江、辽宁、北京、河南、湖北、江苏、云南和海南等地都曾报道根结线虫病的严重发生和流行,并且蔓延迅速,逐年加重。一般年份减产10%～15%,严重时达30%～40%,甚至绝收。众多的研究表明番茄栽培种和野生种中存在着抗根结线虫的优异种质资源,并且番茄对根结线虫的抗性是由显性单基因控制,所以通过品种抗病性的遗传改良是减免病害损失的最经济、安全、高效的措施。目前欧美、日本等发达国家都有很好的番茄抗线虫品种在生产上推广应用。我国尚无自主知识产权的番茄抗线虫品种大量应用,对根结线虫缺乏直接有效的防治措施。番茄抗根结线虫接种鉴定,通过室内苗期人工接种线虫后植株的表现型,实现对抗病基因的高效选择,从而加速育种材料的筛选效率及抗线虫育种进程。1材料和方法1.1mi基因检测供试番茄材料在抗性鉴定方法研究中,抗病材料用Anahu(含Mi基因)、秘鲁番茄LA3858(含Mi-3基因)和1个抗病F1(含Mi基因),感病材料用佳粉15号和国际上公认的感病品种Rutgers;在抗源筛选中用番茄课题组提供的28份番茄育种材料,其中感病对照品种为佳粉15号,上述材料均为国家蔬菜工程技术研究中心番茄课题组提供。供试根结线虫供试南方根结线虫群体分别来源于北京海淀区东北旺乡日光温室与北京蔬菜研究“中心”日光温室,原始寄主均为番茄,两群体混合接种于感病番茄品种Rutgers,在温室中繁殖备用。1.2田间病情调查及试验设计抗病性鉴定方法筛选所有供试番茄材料在国家蔬菜工程技术研究中心的温室播种育苗。3次重复,随机区组排列,采用灭菌的草炭土作为栽培基质,塑料营养钵育苗。接种后按常规方法管理,到规定天数小心挖出植株,用清水洗去根部基质,调查根瘤数,按照以下的分级标准进行分级,统计根结指数。接种体浓度试验采用灌根法接种10d苗龄的番茄幼苗,设3个接种浓度,分别为2000卵/株、3000卵/株和5000卵/株。接种后将幼苗置于空调室内,保持白天气温23～27℃、晚上18～20C,自然光照条件下培育。接种后30d进行抗线虫评价。病情调查分级与群体抗病性划分按照1978年Sassar,J.N.与Taylor,A.L.制定的等级标准进行,根据病害症状从轻到重共分5个等级。0级:植株根部没有根瘤形成;1级:植株根部形成1～2个根瘤;2级:植株根部形成3～10个根瘤;3级:植株根部形成11～30个根瘤;4级:植株根部形成31～100个根瘤;5级:植株根部形成根瘤数超过100个。群体或品种抗病性划分标准免疫(Ⅰ):病情指数=0;高抗(HR):0<病情指数≤10.0;抗病(R):10.0<病情指数≤30.0;中抗(MR):30.0<病情指数≤50.0;感病(S):病情指数>50.0。接种苗龄试验设3个接种苗龄,10、20、30d苗龄。分别间隔10d播种,达到预定苗龄时同时灌根接种线虫,接种浓度为2000卵/株。栽培基质试验设3种栽培基质,分别为草炭、草炭+蛭石混合基质(3:1)和草炭+园田土混合基质(1:1),对10d苗龄的番茄幼苗进行灌根接种,接种浓度为2000卵/株。番茄育种材料苗期接种抗虫性鉴定采用接种鉴定研究获得的最佳方法,对供试材料进行抗线虫鉴定,3次重复,随机区组排列,每个处理5～10株,以国际上公认的感病品种Rutgers为对照,病情分级和材料抗病性划分标准同上。田间病圃检测将28份经过室内鉴定有代表性的材料种植于番茄根结线虫病圃,进行田间病圃检测,以验证苗期人工接种抗病性鉴定结果的准确性。2结果与分析2.1/株时抗病番茄品种与感病品种病情指数比较采用3个接种物浓度分别接种5个供试番茄品种,接种后30d调查的结果表明,在接种浓度物浓度为2000卵/株时,抗病番茄品种与感病品种病情指数的差异很大,达极显著水准。根据群体抗病性划分标准,3个抗病品种划定为高抗(抗)级,两个感病品种划定为高感级。随着接种物浓度的增高,尽管3个抗病品种的病情指数有所增加,但仍均在高抗(抗)范围之内,上述结果表明,2000卵/株的接种浓度物浓度是鉴别抗、感品种的适宜浓度。2.2接种苗龄大小对“佳粉15号”根系发育的影响采用3个不同番茄苗龄接种线虫的结果表明,接种苗龄对抗根结线虫的番茄品种没有影响,说明受遗传控制的抗性是稳定的,不会因接种的苗龄大小而表现出抗性的差异。但是对感病品种来说,因接种苗龄大小引起的差异就非常明显。接种苗龄越小,感病品种形成的根瘤数越多,染病越严重,病情指数亦越高。当接种苗龄分别为10d、20d和30d时,“佳粉15号”根部形成的根瘤数分别为25.9、12.9和0.9个/株,病情指数分别为63.0、50.6和10.3。说明即使是不抗根结线虫的感病番茄品种,接种晚、苗龄大,根系就发达,对根结线虫的侵染也会表现出一定的耐性,在苗龄30d时接种其结果不能区分抗、感品种。因此,就番茄根结线虫人工接种鉴定和筛选分离群体等材料时,其适宜的苗龄为10～20d左右。2.3接种安全性分析采用草炭+蛭石(3:1)、草炭、草炭+园田土(1:1)3种栽培基质培育番茄幼苗,10d苗龄时接种线虫,结果表明抗病品种和感病品种的幼苗接种后的病情指数均呈现显著差异,根据群体抗病性划分标准,不同基质栽培的3个抗病品种均界定为高抗级,而感病品种界定为高感级,由此说明,供试3种栽培基质对抗病接种鉴定结果没有显著影响。2.4田间接种鉴定结果以“佳粉15号”为感病对照,采用研究获得的最佳接种方法对番茄育种材料进行室内苗期人工接种抗线虫筛选鉴定,并将上述材料种植于根结线虫严重发生的日光温室,以检验人工接种鉴定结果与田间病圃自然发病结果的一致性。苗期接种线虫的结果表明:在28份番茄材料中,获得免疫材料8份、高抗材料12份、抗病材料3份、中抗材料3份、感病材料5份,其中抗线虫材料占82.1%。对上述材料病情指数的方差分析结果表明:免疫、高抗和抗病材料之间的病情指数无显著差异(表4)。病圃检测与苗期接种鉴定结果基本吻合。3国外先进的鉴定检测手段是建立在室内接种抗性鉴定、群体筛选、和根结线虫等多种多元回复突变体的生长和研究中的基础有关番茄根结线虫苗期接种抗病性鉴定的研究,台湾王添成先生认为以2000卵/株接种10d苗龄的番茄幼苗,接种30d就可以鉴定出品种之间的抗虫性差异;Kassi报道,接种25d苗龄番茄比接种45d苗龄的番茄能形成更好的虫卵;美国的Lambert报道,接种量每株2000～4000条幼虫,接种40～50d为合适的选择压力。于秋菊等的研究表明,以5000条/株的接种量接种30d苗龄的幼苗,接种到10cm深处的土层,接种后50d为最佳组合。本研究采用灌根接种法,以2000卵/株的接种物浓度接种10～20d苗龄的番茄幼苗,采用供试的3种栽培基质中的任一种基质培育番茄,都能在接种后30d明显地评价出番茄不同基因型材料对线虫的抗性差异。试验结果与王添成先生的结论类似,同时本试验还明确了番茄根结线虫抗性鉴定适宜的栽培基质以及简便的接种方式。由于不同的接种源、栽培基质、接种苗龄、接种量和接种天数等因素均会对植株的根结数造成很大影响,使得不同研究者形成了各自不同的抗性鉴定方法。国外育种家早在1940年就开展了番茄抗线虫的选育工作,目前美国、法国、荷兰、日本等发达国家利用抗病筛选技术,并结合其它育种手段相继选育出抗线虫的番茄品种在生产上推广应用。我国番茄抗线虫育种研究刚刚起步,还没有可直接应用于生产的番茄抗线虫品种。因此,本研究摸索的番茄抗线虫接种方法对加快我国番茄抗线虫基因材料选择、创新利用和新品种选育效率具有重要意义。室内苗期接种抗病性鉴定是抗病育种的一个重要组成部分,让植物群体暴露在病原体的相同环境中筛选,克服了田间鉴定受病害流行年份和病害发病不均匀以及田间其它病害对结果造成的不良影响,并且由于苗期鉴定具有占地小,环境条件可控,可操作性强,不需要昂贵的药品和高级的仪器,在一年中可随时进行等特点,所以大大提高了在抗性基因转育过程中,分离群体筛选和抗性基因纯化选择的速度及抗线虫育种的进程。据报道,根结线虫引起的农作物损失中90%以上是由南方根结线虫(M.incognitaKofoidandWhite,1919;Chitwood,1949)、花生根结线虫(M.arenariaNeal,1889;Chitwood,1949)、爪哇根结线虫(M.javanicaTreub,1885;Chitwood,1949)、北方根结线虫(M.HaplaChitwood,1949)引起的(J.N.Sasser,1983)。目前为止已经报道侵染番茄的根结线虫有19属70种(胡先奇,喻盛甫,1997),而且还有不同生理小种的报道,其中南方根结线虫有4个生理小种,小种具有寄主专化性,并且不同小种对同一植株(品种)的致病力也不同。花生根结线虫有2个生理小种。从现有报道看,危害我国番茄的主要是南方根结线虫(1号生理小种),爪哇根结线虫、花生根结线虫占的比例较少。因此,利用国外先进的鉴定检测手段,尽快鉴定出我国根结线虫的优势种和生理小种,为今后抗病育种提供理论依据是非常必要的。番茄是易感根结线虫的蔬菜之一,许多研究表明:在番茄的近缘野生种中存在多个Mi系列的抗根结线虫基因。其中Mi基因已于20世纪40年代由野生秘鲁番茄转入到栽培番茄。Mi基因对根结线虫具有广谱抗性,除北方根结线虫种以外,它对其余3种主要根结线虫具有效的抗性。目前在美国、日本和欧洲的一些国家所培育的抗根结线虫的番茄品种几乎都携带有Mi基因。但是,当土壤温度高于28C时,有Mi基因的抗性就会失活,这是该基因对根结线虫抗性的局限性。然而,往往在土