不同向日葵品種對黃萎病的抗性*

王玉杰, 裴 旭, 高鳳竹, 曹 雄,周洪友, 景 嵐, 趙 君**

(1.內蒙古農業大學農學院,呼和浩特 010018; 2.北京德農種業赤峰分公司,赤峰 024328)

不同向日葵品種對黃萎病的抗性*

王玉杰1, 裴 旭1, 高鳳竹2, 曹 雄1,周洪友1, 景 嵐1, 趙 君1**

(1.內蒙古農業大學農學院,呼和浩特 010018; 2.北京德農種業赤峰分公司,赤峰 024328)

采用浸根接種法鑒定不同向日葵種質資源對黃萎病的抗性差異。結果表明:40份供試向日葵品種依據抗性劃分標準共分為 3類,其中中抗品種有5份如:‘118’、‘新葵雜5號’等;低抗品種有 8份如‘767’、‘KJ003’等;其余27份供試材料均呈現感病;沒有鑒定出免疫和高抗的向日葵品種。

向日葵品種; 黃萎病; 浸根接種法; 抗性差異

*致 謝: 感謝國家向日葵產業體系中育種崗位專家和各試驗站站長提供的供試品種資源。

**通信作者 E-mail:zhaojun02@hotmail.com

向日葵(HelianthusannuusLinn.)是世界五大油料作物之一,具有耐鹽堿、耐瘠薄、抗干旱、適應性強等特性,許多國家廣泛種植[1]。我國是向日葵種植大國,其栽培面積僅次于大豆、油菜和花生[2],2009年播種面積96.4萬hm2,總產量為179.2萬t,單產1 858 kg/hm2,年總產值713 305.9萬元[3]。近年來國外資源的大量引進和種植方式的改變使得向日葵黃萎病逐漸成為繼菌核病之后的又一主要病害。2009年的田間病害調查結果表明,向日葵黃萎病在全國向日葵產區均有發生,寧夏黃灌區發生最重,平均發病株率達40%,其次是黑龍江地區,平均發病株率高于15%;而內蒙古和河北地區的發病株率均介于10%～15%之間(采自向日葵產業體系數據庫)。引起黃萎病的病原菌是大麗花輪枝孢(Verticillium dahliaeKleb.),該病菌可侵染棉花、茄子、番茄等600多種植物[4]。國外對黃萎病的研究主要集中在致病機理方面,而國內對棉花和茄子黃萎病的抗性品種資源篩選及病原菌的致病力分化報道很多,但是有關向日葵黃萎病的研究報道近于空白。本試驗首先對向日葵黃萎病的病原菌進行分離、鑒定;再以生產中大面積推廣的向日葵品種和育種單位新近培育的品種作為試驗材料進行室內抗性篩選,希望能夠為生產中選用抗病品種防治向日葵黃萎病提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 供試向日葵品種

供試向日葵品種由國家向日葵產業體系各試驗站提供,同時購買引進國外向日葵雜交種,共40個品種,其中食葵 16個(表 1),油葵24個(表2)。

表1 供試向日葵食葵品種資源信息一覽表

表2 供試向日葵油葵品種資源信息一覽表

1.2 供試菌株

向日葵黃萎病菌X-19于2009年7月采自內蒙古巴彥淖爾市五原縣向日葵黃萎病植株上,經常規組織分離、純化后,由內蒙古農業大學病理教研室景嵐教授進行分子鑒定,確定為大麗花輪枝菌(Verticillium dahliaeKleb.),4℃保存備用[5]。

1.3 供試培養基

PDA培養基:馬鈴薯200 g,葡萄糖 20 g,瓊脂粉13 g,定容至1 000 mL;麥粒培養基:新鮮麥粒100 g,水100 mL;上述兩種培養基裝于250 mL三角瓶,121℃高溫滅菌30 min后備用。

1.4 向日葵黃萎病接種孢子懸浮液的制備

用直徑為6 mm的打孔器在活化好的黃萎病菌X-19菌落邊緣打取5～10個菌落,接種到滅菌的麥粒培養基上,于25℃培養并定時搖動麥粒,培養7～10 d后用無菌水搓洗培養好的麥粒培養基并用紗布過濾,再用血球計數板計數制成孢子濃度為2×107個/mL的孢子懸浮液供抗性鑒定接種用。

1.5 抗性鑒定與統計方法

浸根接種法[6]—將溫室里種植并長至 4～6葉期的向日葵幼苗從土里移出,洗凈泥土并把根部剪去0.5～1.0 cm,插入裝有100 mL MS營養液的組培瓶中,每個向日葵品種接種20株,再向培養液里加入 3 mL濃度為2×107個/mL黃萎病菌分生孢子懸浮液,25℃下培養,定時觀察記錄,并及時定量補充瓶里營養液。7 d后進行二次接菌,每個品種再接 2 mL同濃度黃萎病菌孢子懸浮液。

向日葵幼苗移栽并且接菌后,每3 d觀察一次向日葵黃萎病發生情況。在黃萎病發病盛期(接種20 d后),調查統計不同向日葵供試品種黃萎病發病情況(表3),并記載病株顯癥葉片數,病葉顏色,葉片是否有脫落、卷枯等[7],按照如下公式計算各品種的病情指數,并用SAS9.0軟件系統分析各品種間抗性差異顯著性,最后再劃分各供試品種對黃萎病的抗性類型(表4)[8]。

表3 向日葵黃萎病病情分級標準

表4 向日葵品種對黃萎病抗性水平劃分標準

2 結果與分析

2.1 向日葵黃萎病菌的形態特征

對向日葵黃萎病病原菌X-19的菌落形態、分生孢子、分生孢子梗的形態進行顯微觀察,如圖1所示,該菌株的菌落為同心輪紋狀,中心菌絲黑褐色,邊緣無色;分生孢子梗呈輪枝狀,每層有輪枝2～4枝,頂枝或輪枝頂端著生分生孢子;分生孢子單胞,橢圓形,無色,大小為(2.5～4.5)μ m ×(2.0～ 3.0)μ m,鑒定為輪枝孢屬大麗花輪枝菌。

2.2 浸根接種法回接向日葵黃萎病菌

如圖2所示:向日葵幼苗接種分離病菌X-19的孢子懸浮液10～15 d后,植株開始出現發病癥狀,下部的葉片開始枯黃(圖2a);接種7 d時向日葵幼苗莖基部變黑(圖2c),與田間黃萎病典型癥狀基本一致。經再次組織分離后,分離物與圖1中的X-19的菌落、孢子的形態相同,證明病菌X-19為向日葵黃萎病病原菌,同時也可以說明此向日葵黃萎病接種方法是可行的。

2.3 向日葵品種資源對黃萎病抗性的室內篩選

2.3.1 食葵品種對黃萎病抗性鑒定結果

從表5可以看出,不同品種的食葵對黃萎病抗性水平存在差異,其中食葵‘118’的病情指數最低,僅為24.62,與其他供試品種間存在顯著性差異。病情指數介于25.0～40.0的供試材料有‘767’、‘SC89’、‘黑大片’,其病情指數分別為 34.35、37.36、39.37。其他12個品種的病情指數均大于40.0;依據抗性水平劃分標準將供試向日葵食葵品種的抗性劃分為中抗類型:‘118’;低抗類型:‘767’、‘SC89’、‘黑大片’;其他均為感病類型如‘765’等。

表5 食葵不同品種對黃萎病抗病類型劃分結果1)

2.3.2 油葵品種資源對黃萎病抗性篩選結果

從表6可以看出,不同品種的油葵對黃萎病抗性水平存在差異,其中‘新葵雜5號’的病情指數最低,為19.22,與其他大多數供試品種間具有顯著性差異;其次為‘KJ002’、‘KS7’、‘S18’,其病情指數分別為 21.95、23.83、24.01;病情指數介于 25.0～40.0的供試品種有‘MGS’、‘S49’、‘KJ003’、‘KE105’、‘新葵雜18號’等5個品種;剩余15個品種的病情指數均大于40.0;依據抗性水平劃分標準將供試品種的抗性劃分為中抗類型如‘新葵雜 5號’、‘KJ002’等共 4個品種;低抗類型如‘MGS’、‘S49’等共5個品種;其他均為感病類型如‘新葵雜6 號’、‘463’等 。

表6 油葵不同品種對黃萎病抗病類型劃分結果1)

3 討論

近年來由于大面積栽培向日葵以及土地面積有限,使輪作倒茬受到限制,進而使得向日葵的各種病害發生日益猖獗,嚴重影響向日葵的產量和品質。其中黃萎病的迅速蔓延成為目前影響向日葵生產的主要因素之一。由于向日葵本身植株高大,并且黃萎病又屬于土傳病害,從而給向日葵黃萎病的防治帶來了很大困難。因此,培育和篩選抗黃萎病向日葵品種是未來防治該病害最有效的手段[9]。目前,美國、加拿大、南非等國正在通過傳統的和轉基因手段選育抗病品種來防治向日葵黃萎病[10]。

本試驗通過浸根接種法,首次對我國向日葵品種資源進行了黃萎病抗性研究。結果表明不同向日葵品種對黃萎病的抗性水平存在差異,且油葵品種的抗性明顯高于食葵品種。所有的供試品種中食葵‘118’和油葵‘新葵雜5號’、‘S18’等品種對黃萎病具有較好的抗病性,因此可以作為育種材料進行深入利用,同時在適于種植這些品種的向日葵主產區可以作為主栽品種進行示范推廣。同時,通過對向日葵不同品種進行抗黃萎病抗性鑒定,不僅可以為抗性機理研究提供研究材料,而且還可以為常規和基因工程育種提供抗源。

黃萎病抗性鑒定方法較多,常見的抗性鑒定方法有田間病圃鑒定、浸根接種鑒定和毒素鑒定。浸根接種鑒定法應用最為廣泛,本研究運用該方法對供試向日葵在苗期進行黃萎病抗性鑒定,與田間病圃和毒素鑒定的鑒定周期長、工作量大相比,該方法潛育期短,發病快,接種后抗、感反應較穩定,可靠性強、操作簡便,能夠快速、準確區別不同品種間的抗性水平,適于大量種質資源的抗性鑒定。Ligoxigakis、Okie等人都是應用類似方法進行品種抗性鑒定[11-12]。因此,作者認為利用此方法對向日葵不同品種進行黃萎病抗性鑒定在一定程度能夠反映各品種的抗性水平。但是苗期抗性水平還不能全面反映一個品種在田間的抗性水平,因此,在今后還需結合不同品種田間抗性水平鑒定的結果全面評價一個品種的抗黃萎病水平。

[1]唐玉平,杜安英,崔良基,等.向日葵主要病害的遺傳改良現狀[J].雜糧作物,2007,27(4):304-306.

[2]崔良基,劉悅,王德興.我國發展向日葵生產潛力及對策[J].雜糧作物,2008,28(5):336-338.

[3]中國農業年鑒編輯委員會.中國農業年鑒2009[M].北京:中國農業出版社,2010.

[4]Pegg G F,Brady,B L.Verticilliumwilts[M].UK:CABI,2002.

[5]胡俊.微生物學實驗技術[M].海拉爾:內蒙古文化出版社,2001.

[6]方中達.植病研究方法[M].第3版.北京:農業出版社,1998.

[7]Heale J B,Karapapa V K.TheVerticilliumthreat to Canada’s major oilseed crop canola[J].Canadian Journal of Plant Pathology,1999,21:1-7.

[8]內蒙古自治區種子管理站品質科.內蒙古自治區向日葵試驗調查記載項目及標準[EB/OL].(2009-03).http:∥www.nmseed.com/upimage/xinwen/2009519155236833.doc.

[9]吳征彬,賀青,陳鵬.棉花枯、黃萎病的抗性篩選[J].作物學報,2002,28(5):713-717.

[10]尤海波.番茄黃萎病病原菌鑒定及抗病種質資源篩選[D].哈爾濱:東北農業大學,2003.

[11]Ligoxigakis E K,Vaiounakis D J.T he incidence and distribution of race ofVerticillium dahliaein Grete[J].Plant Pathology,1994,43:755-758.

[12]Okie W R,Gardner R G.Screening tomato seedlings for resistance toVerticillium dahliaerace1 and 2[J].Plant Disease,1982,66:34-37.

Resistance of different sunflower varieties to sunflower yellow wilt

Wang Yujie1, Pei Xu1, Gao Fengzhu2, Cao Xiong1, Zhou Hongyou1, Jing Lan1, Zhao Jun1

(1.Agricultural College,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot010018,China;2.Chifeng Branch of BeijingDenon Seed Company,Chifeng024328,China)

The resistance of 40 different sunflower varieties to sunflower yellow wilt was tested via root dip inoculation method.The results suggested that all of the varieties tested could be divided into three groups.One group,including‘118’and‘Xinkuiza 5’,showed moderate resistance to the sunflower yellow wilt;another group,including‘767’and‘KJ003’,showed low resistance;the last group showed susceptibility.There were no high-resistance or immunity varieties among all of the materials tested.

sunflower varieties; sunflower yellow wilt; root dip inoculation; resistance difference

S 435.655

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2011.04.025

2010-08-04

2010-09-09

國家向日葵現代產業技術體系病蟲害研究室專項資金(nycytx-21)

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