運用函數圖形計算煙草種質資源的抗病性

李文平，朱列書，趙松義

（1.安徽皖南煙葉有限責任公司涇縣工作站，安徽 宣城 242000；2.湖南農業大學煙草科學與工程技術中心，長沙 410128；3.中國煙草中南農業試驗站，長沙 410128）

作物種質資源是人類繁衍、生存和發展的物質基礎和戰略資源。煙草種質資源是生物資源中的一部分，豐富的煙草種質資源是煙草發展的基礎，為煙草育種工作的推進提供了強大的動力和可靠的物質保證。煙草育種的目標是培育優質適產，適應性及抗逆性強的品種。煙草抗逆性是指煙草對外界不良環境和病蟲害的抵抗能力[1]。它包括抗病性、抗蟲性、抗旱抗澇性等。而抗病性是煙草抗逆性的主要方面，品種抗病性的強弱對煙株生長，煙葉內在品質及煙農的經濟效益產生重大影響。因此，對煙草種質資源抗病性的鑒定，明確其抗病性強弱，可以為育種工作提供一個重要的參數。目前國內通用的鑒定抗病性強弱的方法有多種，包括發病率的比較，符合YC/T39規定的病害嚴重劃分及調查方法等。筆者在目前通用方法基礎上，創建了一個新的方程，通過計算具體的數值來判斷抗病性的強弱。該方法具有一定的準確性和參考價值。

1 問題的提出

設品種1共有60株煙株，普通煙草花葉病發病株數為10株，各株的發病級數均為3；同種條件下，另有品種2共有60株煙株，普通煙草花葉病發病株數為30株，各株的發病級數均為1。品種1的發病指數為（10×3）/60×100，即 50，發病率為（10/60）×100%，即 16.7%；同理，品種 2的發病指數為（30×1）/60×100，即 50，發病率為（30/60）×100%，即50%。那么，品種1和品種2的抗病性是相同還是有差異呢？

2 方程的建立

2.1 數據的來源和引用

采用田間鑒定，選擇重病區發病嚴重田塊，不進行人工接種。每個品種種植2行，每行20株，3次重復。以coker176為抗病對照，保險黃為中抗對照，進屋黃為感病對照[2]。以株為單位分級調查，調查時間是在煙株移栽58 d左右。以下是發病級數劃分標準：

0級：全株無病。

1級：心葉脈明或輕微花葉，植株無明顯矮化。

2級：1/3葉片花葉但不變形，或植株矮化為正常植株3/4以上。

3級：1/3～1/2葉片花葉，或少數葉片變形，或主脈變黑，或植株矮化為正常株高的2/3～3/4。

4級：1/2～2/3葉片花葉，或變形或主側脈壞死，或植株矮化為正常株高的1/2～2/3。

5級：全株葉片花葉，嚴重變形或壞死，或植株矮化為正常株高的1/2以上。

2.2 方程的假設

設所調查的品種株數為N，發病級數為g，即為1, 2, 3, 4, 5；發病株數為n，分別為a, b, c, d, e,則N, a, b, c, d, e均為自然數，且a+b+c+d+e≤N。設發病率為X，即發病的株數占總調查株數的百分比，因此X=（a+b+c+d+e）/N×100%，則 0≤X≤1。

引入一個概念，平均發病級數，設單株發病級數的滿分是5分，故總株數的發病級數的滿分就是5N，因此平均發病級數就是各發病煙株發病級數的平均分，設為A，即：

即：0≤A≤1。

設DI為發病指數，且。如圖1所示，在以A為橫坐標，X為縱坐標所組成的直角坐標系中，DI表示的是直角坐標平面內各點到原點O的距離。DI取值相等的點所組成的曲線是以原點為圓心，以DI值為半徑，分布在四邊形OAFE（包括它的4條邊和4個頂點）的圓弧。原點O代表的是免疫的點。因此，由方程在幾何上的分布點可以知道，離原點越遠，則離免疫點越遠，表示抗病性越弱，此與事實相符合。

圖1 發病級數DIFig.1 The index of virus infection

以Coker176為抗病對照，保險黃為中抗對照，進屋黃為感病對照，由觀察的數值，根據X=（a+b+c+d+e）/N×100%，設Coker176計算的值分別為X0,A0；同理，保險黃為X1,A1；進屋黃為X2，A2。則根據，可以算出它們的發病指數分別為DI0，DI1，DI2。設b1=DI0/DI0，b2=DI1/DI0，b3=DI2/DI0。如圖2所示,則(0,b1]為抗病區域，（b1,b2]為中抗病區域，（b2,b3]為中感病區域，b3以后為感病區域。

3 方程的應用

由其觀察值所計算的抗病指數為DIe，則be=DIe/DI0，然后在圖2中找出它所在的位置，就可以得到品種的抗病性。

圖2 抗病區域的劃分Fig.2 Different section of resistance capabilities

4 與煙草行業通用計算方法的比較

4.1 煙草行業對抗性劃分通用的計算方法

表1 煙草行業通用法對抗TMV種質資源的鑒定Table1 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using common approach

4.2 抗性結果的比較

抗性結果如表1和表2所示。它們在高抗品種的劃分上具有完全一致性，而在抗病、中抗上有較大的差異性。

表2 本研究采用的方法對抗TMV種質資源的劃分Table 2 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using the new approach

5 討 論

本研究的出發點是探求一種計算種質資源抗病性新方法，并運用于實際觀察的數據中，它對種質資源抗病性的劃分有一定的借鑒意義，有一定準確性，但也存在一定的問題。

表1和表2可以看出，本研究采用的方法與煙草行業目前通用的抗病性鑒定方法存在某些差異。二者對高抗性品種鑒定的結果相同，但對其他品種的鑒定卻有一定差異。筆者認為本方法對抗病性鑒定更具準確性。原因如下：

（1）本研究采用的公式更好的解決了文章一開始提出的問題，解決了發病級數和發病率在抗病性鑒定上沒有很好綜合考慮的矛盾。

（2）煙草行業通用方法計算發病級數，沒有很好地考慮同一品種在不同環境和氣候條件下對同一細菌或病毒的抗性會表現不同，因此得出的結果會因為環境氣候不同而有差異，這樣就具有不穩定性，也給育種專家選育抗性親本帶來了不便。而本研究采用的方法是取比值，這樣就很好的剔除了環境、氣候以及人為因素造成的誤差，準確性和科學性更好。

（3）煙草行業通用方法通常要人為接種或者選擇重病區進行抗病性鑒定，比較麻煩。本研究采用比值鑒定抗病性，可以省去這個步驟，只要選定幾個有代表性的抗病、中抗病和感病品種即可。

如何選定有代表性的抗病、中抗病和感病品種是運用該方法的關鍵。

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