蘋果種間雜種對蘋果腐爛病感病性的遺傳分析

摘要： 【目的】為分析蘋果實生樹對蘋果腐爛病抗病性的遺傳規律，【方法】2010—2011年連續2 a用2個蘋果腐爛病菌株對‘紫塞明珠’ב富士’的雜種實生樹1 150株進行離體接種鑒定，采用次數分布分析法研究了蘋果腐爛病抗病性遺傳。【結果】結果表明，連續2 a接種2菌株主基因遺傳率均在78.5%～85.5%。該實生群體對菌株03—8的感病性的變異由5個主基因位點分離所致，而對菌株xc56的感病性分離與4個主基因位點有關，且年份間表現穩定?！窘Y論】離體枝條接種病原后，發病/不發病表現為質量性狀遺傳，發病對不發病為顯性。感病的實生樹接種后發病的病斑長度表現為多基因數量性狀遺傳。

關鍵詞： 蘋果； 蘋果腐爛病； 遺傳規律

中圖分類號：S661.1 文獻標志碼：A 文章編號：1009—9980（2012）05—0717—05

Inheritance of susceptibility to valsa canker in Malus interspecific hybrids

GAO Ting， LIU Xin—ying， ZHANG Xin—zhong， WANG Yi， LI Tian—hong，HAN Zhen—hai*

（Institute for Horticulture Plants， China Agricultural University， Beijing 100193 China）

Abstract： 【Objective】To study the inheritance of Valsa canker resistance. 【Method】1 150 apple hybrid seedlings （M. asiatica ‘Zisai Pear’ × M. domestica ‘Fuji’） were inoculated with the germinated conidia suspension of two pathogenic strains [Valsa mali Miyabe et Yamada] on excised twigs for two years （2010 and 2011）. Inoculation results were analyzed using frequency distribution analysis.【Result】The joined heritability of these major genes was estimated to be 78.5% to 85.5% in this hybrid group when inoculated by the two strains in the year of 2010 and 2011 respectively. The variation in susceptibility to the strain 03—8 of this hybrid seedlings group was attributed to the segregation of 5 major alleles genes， whereas the susceptibility variation to the strain xc56 within this population was attributed to the segregation of 4 major alleles genes. The regularity of resistance within the adopted population to both of the two strains was respectively stable during two years.【Conclusion】The incidence and non—incidence were qualitatively segregated， and incidence was dominant to non—incidence. The lesion length of diseased seedlings was a quantitative trait.

Key words： Malus domestica Borkh.； Valsa canker； Inheritance

蘋果腐爛病主要由Valsa mali Miyabe et Yamada 引起[1]，該病菌既侵害蘋果樹的主枝、主干，也侵害果實等部位，造成樹勢衰弱、產量下降[2]。蘋果腐爛病在亞洲、美洲、歐洲等蘋果產區均有發生，而在亞洲東部地區發病尤為嚴重[3]。研究蘋果腐爛病抗病性遺傳，并以此指導育種實踐，選育抗病品種具有重要的意義。

蘋果種質資源對蘋果腐爛病的抗病性表現出了豐富的遺傳多樣性。首先，蘋果屬植物抗病性存在顯著的種間差異。蘋果屬35份種質材料的造傷接種鑒定結果發現山定子、東北黃海棠（Malus prunifolia ）、雅江變葉海棠（M. toringoides）等7份種質資源高抗蘋果腐爛病，一般抗2份，中抗2份，而其余的24份種質資源表現為感病[4]。而Abe 等[5]通過接種菌絲懸浮液，證明來源于9個種的14份種質資源表現為抗病，而7個栽培品種均表現為感病。不僅種間抗病性差異顯著，即使同一個種的種質資源，對蘋果腐爛病的抗病性亦表現出豐富的遺傳多樣性。三葉海棠（M. sieblodii）的一些類型對多個腐爛病菌株均表現為抗病[5—6]。采用離體鑒定方法發現蘋果屬204份材料的抗病性也表現出豐富的多樣性[7]。不僅如此，甚至在蘋果的栽培品種間，抗病性也存在著顯著差異[8]。

由于蘋果種質資源對腐爛病抗病性豐富的多樣性，那么來源于不同種質資源抗病性遺傳可能不同。Abe等[9]研究發現，源于三葉海棠的抗病性屬于數量性狀遺傳，隨后他們以蘋果屬16份種質資源配置23個全輪配后代群體，以相對病斑長度為抗病性指標，抗病性表現為數量性狀遺傳，其中以加性效應方差為主。

分析不同菌株，不同年份蘋果腐爛病抗病性遺傳，我們采用離體接種鑒定方法對‘紫塞明珠’ב富士’（M. asiatica ‘Zisai Pearl’ × M. domestica ‘Fuji’） 的雜種實生樹蘋果腐爛病抗病性進行評價，并用連續2 a的評價數據采用次數分布分析法對蘋果腐爛病的抗病性遺傳進行分析。

1 材料和方法

1.1 植物材料

‘紫塞明珠’ב富士’（M. asiatica ‘Zisai Pearl’ × M. domestica ‘Fuji’） 的雜種實生樹1 150株。2007年雜交， 2008年實生苗定植于雜種初選圃，行株距2.5 m×0.5 m，常規栽培管理和病蟲害防治。2010年和2011年于萌芽前分別采實生樹1 a生枝，每株實生樹采6根，每根枝條長度為30 cm。

1.2 病原培養與接種

蘋果腐爛病菌03—8和xc56的來源及離體接種鑒定方法同劉欣穎等[7]的方法。每株實生樹每菌株接種3根枝條，每根枝條接種3個接種點。接種后第15天調查發病病斑長度數據，以實生單株平均病斑長度作為抗病性評價指標。分別對2010年和2011年平均病斑長度數據進行次數分布圖分析及卡方測驗[10]，分析遺傳規律。

2 結果與分析

2.1 F測驗

選取150份2 a重復接種的材料的平均病斑長度均值進行方差分析。結果表明，不同材料間平均病斑長度均值（F=6.2， F0.01=1.47）存在極顯著差異；2個菌株間的差異不顯著（F=2.2， F0.05=3.86）；2個年份間的差異亦不顯著（F=1.3， F0.05=3.86）。表明抗病性變異來源實生樹本身的抗性差異，非來源于環境誤差和年份誤差，本研究采用的抗病性方法和數據處理方法具有可行性。

2.2 抗病性的次數分布分析

以2個蘋果腐爛病菌株，2 a接種鑒定的病斑長度分別進行次數分布分析（圖1）。病斑長度為0，即不發?。徊“唛L度非0，即發病。發病與不發病呈獨立分布。說明枝干發病與不發病表現為質量性狀，發病對不發病為顯性。而在表現型為發病的實生樹亞群體中，病斑長度表現為連續分布，6幅次數分布圖均表現為偏態分布，病斑長度大的分布頻率偏高。表明病斑長度為多基因控制的數量性狀遺傳，并且存在非加性效應。

接種病原后雜種群體內發病/不發病分離比如表1。對于病原菌03—8，2010年、2011年以及2010+2011年發病/不發病的實生樹株數的分離比分別為658∶28、645∶24和1 135∶32，卡方測驗結果均與31∶1差異不顯著，而均與15∶1和63∶1存在顯著或極顯著差異，因此，本雜種群體接種腐爛病菌株03—8后，2個年度發病/不發病性狀的變異均由5個主基因位點分離所致。對于病原菌xc56，2010年、2011年和2010+2011年發病/不發病的實生樹株數實測的分離比分別為622∶47、601∶39和1069∶56，卡方測驗結果與15∶1差異均不顯著，而與7∶1和31∶1差異均達到極顯著，說明本雜種接種病原菌株xc56后發病/不發病性狀的變異由4個主基因位點分離所致，且年份間表現穩定。

2.3 遺傳參數分析

用分離群體的變異方差來估算蘋果腐爛病感病性的遺傳參數[10]。環境方差由2.1 F測驗中重復間方差來估算。2個菌株的遺傳參數如表2。接種蘋果腐爛病菌株03—8后，2010年和2011年主基因遺傳率分別為85.5%和78.9%，而多基因遺傳率分別為8.1%和15.1%。接種菌株xc56后，2010年和2011年主基因遺傳率分別為80.5%和78.5%，而多基因遺傳率分別為13.0%和14.9%。表明以病斑長度為抗病性評價指標，本雜種分離群體對蘋果腐爛病的感病性的遺傳中主基因分離均起到主要作用，且主基因遺傳效應在年份間和菌株間比較穩定。

3 討 論

在植物抗病性遺傳研究中，因所選用植物材料不同，分析得到的抗病性遺傳規律也不同。不同種質資源攜帶的抗病基因不同，進而表現出不同的遺傳規律。目前關于蘋果黑星病的研究表明，蘋果Prima、Fiesta和Discovery包含多基因數量性狀控制的部分抗性[11—12]，而品種Discovery與雜種TNl0—8進行雜交，發現了1個主效抗性基因（Vg）和7個抗病相關的QTL[13]。不僅如此，近幾年來在蘋果屬植物中至少發現了9個蘋果黑星病抗病基因，它們則表現為單基因的質量性狀抗性[14]。同一抗源的抗病性在不同雜交組合中的分離規律也不同。閻振立等[15]利用富士等7個雜交組合，發現F1代蘋果輪紋病抗性除受母性遺傳影響以外，也與父本的遺傳抗性以及遺傳力有關。而劉海濤等[16]以宮崎短枝和新紅星正反交F1代為材料，發現蘋果輪紋病枝干抗性為核遺傳，細胞質作用并不顯著。本研究認為蘋果腐爛病的抗病性為主基因+多基因數量性狀遺傳，支持了Abe等[9]研究結果。但是卻與之存在差異，本雜交后代群體主基因遺傳力均超過75%，即是以非加性遺傳力為主，而Abe等[9]則認為蘋果腐爛病抗病性是以加性效應為主。

無論是多基因控制的數量性狀，還是主基因+多基因控制的數量性狀，表現型都易受環境條件影響，表現為該性狀遺傳的年度間差異。秦冠×富士雜交組合F1代群體斑點病的抗性2 a生與3 a生實生樹抗病性存在差異，有2個感病株次年表現為抗病[17]。Liu等[18]利用5個蘋果輪紋病菌株對紅玉×金冠雜種分離群體進行抗病性遺傳分析時發現，Lw048菌株在2008和2009年所表現的顯隱關系是相反的。這就說明，主基因效應雖然可以穩定遺傳，但是也會受到環境條件的影響。

同一抗源對不同病原生理小種的抗病性遺傳也不同。蘋果果實輪紋病菌的不同菌株抗感分離比不同，2008和2009年紅玉×金冠雜種分離群體分別接種Ls1，Mx1和Lw048菌株，抗感分離比為1∶7，而Zz26菌株的2 a分離比為1∶3，甚至，2008年接種Lw023菌株，抗感分離比為1∶7，而2009年的分離比則為1∶3[19]。Liu等[18]利用上述5個蘋果輪紋病菌對紅玉×金冠雜種分離群體枝干抗性鑒定分析時發現，2008年接種Lw048菌株抗感分離比為15∶1，而2009年卻為1∶15。本研究發現接種蘋果腐爛病菌株03—8，雜種后代發病與不發病的分離比為31∶1，而接種菌株xc56后，分離比為15∶1，與菌株03—8的致病性較強有關[7]。而且，多數果園腐爛病的種群結構復雜[20]。因而選用多個菌株進行實生后代抗病性遺傳分析很有必要。

致謝： 感謝西北農林科技大學黃麗麗教授提供病原菌株03—8，中國農業科學院果樹研究所周宗山研究員提供病原菌株xc56。

參考文獻 References：

[1] WANG Xu—li， WEI Jie—ling， HUANG Li—li， KANG Zhen—sheng. Re—evaluation of pathogens causing Valsa canker on apple in China[J]. Mycologia， 2011， 103（2）： 317—324.

[2] CAO Ke—qiang， GUO Li—yun， LI Bao—hua， CHEN Han—jie. Investigations on the occurrence and control of apple canker in China[J]. Plant Protection， 2009， 35（20）：114—116.

曹克強，國立耘，李保華，陳漢杰. 中國蘋果樹腐爛病發生和防治情況調查[J]. 植物保護，2009，35（20）： 114—116.

[3] SAWAMURA K， HARADA Y， YUKITA K. Apple valsa canker caused by Valsa ceratosperma （Tode：Fr.） maire[J]. Bulletin of the Faculty of Agriculture， Hirosaki University， 1990， 53（33）： 10—32.

[4] LIU Han—zhong， REN Qing—mian， LIU Li—jun. Research on the resistant of apple canker identification traits[J]. Journal of Fruit Science， 1990， 7（2）：65—70.

劉捍中，任慶棉，劉立軍. 蘋果屬種質資源抗腐爛病性狀鑒定研究[J]. 果樹科學，1990，7（2）： 65—70.

[5] ABE K， KOTODA N， KATO H， SOEJIMA J. Resistance sources to Valsa canker （Valsa ceratosperma） in a germplasm collection of diverse Malus species[J]. Plant Breeding， 2007， 126（4）： 449—453.

[6] BESSHO H， TSUCHIYA S， SOEJIMA J. Screening methods of apple trees for resistance to Valsa canker[J]. Euphytica， 1994， 77： 15—18.

[7] LIU Xin—ying， LV Song， WANG Yi， WANG Kun， LI Tian—hong， HAN Zhen—hai， ZHANG Xin—zhong. Evaluation of resistance of malus germplasms to apple canker（Valsa ceratosperma）[J]. Journal of Fruit Science， 2011， 28（5）： 843—848.

劉欣穎，呂松，王憶，王昆，李天紅，韓振海，張新忠. 蘋果種質資源對蘋果樹腐爛病抗性評價[J]. 果樹學報，2011，28（5）： 843—848.

[8] LIU Shu—xiao. Survey on resistance to Valsa canker in different apple varieties[J]. Journal of Tianjin Agricultural College， 1999， 6（4）： 48—49.

劉書曉. 蘋果不同品種對腐爛病的抗病性調查研究[J]. 天津農學院學報，1999，6（4）： 48—49.

[9] ABE K， KOTODA N， KATO H， SOEJIMA J .Genetic studies on resistance to Valsa canker in apple：genetic variance and breeding values estimated from intra— and inter—specific hybrid progeny populations[J]. Tree Genetics Genomes， 2011， 7： 363—372.

[10] SUN Huan—huan， ZHAO Yong—bo， LI Chun—min， CHEN Dong—mei， WANG Yi， ZHANG Xin—zhong， HAN Zhen—hai. Identification of markers linked to major gene loci involved in determination of fruit shape index of apples（Malus domestica）[J]. Euphytica， DOI 10.1007/s10681—011—0515—x.

[11] DUREL C E， PARISI L， LAURENS F， VAN DE WEG W E， LIEBHARD R， JOURJON M F. Genetic dissection of partical resistance of Venturia inaequalis in apple[J]. Genome， 2003， 46（2）： 224—234.

[12] LIEBHARD R， KOLLER B， PATOCCHI A， KELLERHALS M， PFAMMATTER W， JERMINI M， GESSLER C. Mapping quantitative field resistance against apple scab in a ‘Fiesta’ × ‘Discovery’ progeny[J]. Phytopathology， 2003， 93： 493—501.

[13] CALENGE F， FAURE A， GOERRE M， GEBHARDT C， VAN DE WEG W. E，PARRISI L， DUREL C E. Quantitative trait loci （QTL） analysis reveals both broad—spectrum and isolate—specific QTL for scab resistance in an apple progeny challenged with eight isolates of Venturia inaequalis[J]. Phytopathology， 2004， 94： 370—379.

[14] QU Shen—chun， LV Dong， ZHANG Zhen. Research advances of resistant genes in apple[J]. Journal of Agricultural Science and Technology， 2009， 11（5）： 36—41.

渠慎春，呂東，章鎮. 蘋果抗病蟲基因研究進展[J]. 中國農業科技導報，2009，11（5）： 36—41.

[15] YAN Zhen—li， ZHANG Heng—tao， ZHANG Quan—jun， ZHANG Shun—ni， GUO Guo—nan， LIU Zhen—zhen. Study on the inheritance of apple resistance to ring spot disease[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences， 2009， 8： 105—108.

閻振立，張恒濤，張全軍，張順妮，過國南，劉珍珍. 蘋果抗輪紋病遺傳的初步研究[J]. 河南農業科學，2009，8： 105—108.

[16] LIU Hai—tao， LI Cai—li， ZHAO Yong—bo， LI Chun—min， CHEN Dong—mei， YANG Feng—qiu， WANG Yi， XU Xue—feng， ZHANG Xin—zhong， HAN Zhen—hai. Inheritance and hybrid primary selection in breeding of resistance to apple bot canker[J]. Jiangsu Agricutural Sciences， 2011， 39（2）： 241—244.

劉海濤，李彩麗，趙永波，李春敏，陳東玫，楊鳳秋，王憶，許雪峰，張新忠，韓振海. 蘋果育種雜種初選輪紋病抗性評價及遺傳分析[J]. 江蘇農業科學，2011，39（2）： 241—244.

[17] ZHAO Lei， ZHAO Zheng—yang， DANG Zhi—guo， ZHANG Kun， ZHANG Xiao—cai. Heredity analysis on the hybrid of Qingguan and Fuji apple resistance to early defoliation disease[J]. Acta Agriculturae Boreali— occidentalis Sinica， 2008， 17（2）： 197—201.

趙磊，趙政陽，黨志國，張坤，張小猜. 秦冠、富士蘋果雜交后代早期落葉病的遺傳分析[J]. 西北農業學報，2008，17（2）： 197—201.

[18] LIU H T， LI C L， ZHANG Y J， LI C M， ZHAO Y B， CHEN D M， WANG Y， ZHANG X Z， HAN Z H. Inheritance and Molecular marker of resistance to bot canker in Malus domestica[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2011， 10（2）： 175—184.

[19] ZHUANG Yan， LIU Hai—tao， LI Chun—min， WANG Yi， ZHAO Yong—bo， CHEN Dong—mei， HAN Zhen—hai， ZHANG Xin—zhong. Inheritance of and molecular markers for susceptibility of Malus domestica to fruit ring rot（Botryosphaeria dothidea）[J]. Journal of Phytopathology， 2011， 159： 782—788.

[20] SUZAKI K. Population structure of Valsa ceratosperma，causal fungus of Valsa canker， in apple and pear orchards[J]. Journal of General Plant Pahtology， 2008， 74： 128—132.