抗白粉病豌豆種質資源田間篩選

陸建英, 楊曉明*, 王 昶, 楊發榮， 張麗娟

(1.甘肅省農業科學院作物研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省農業科學院作物畜草與綠色農業研究所, 蘭州 730070)

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抗白粉病豌豆種質資源田間篩選

陸建英1, 楊曉明1*, 王 昶1, 楊發榮2， 張麗娟1

(1.甘肅省農業科學院作物研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省農業科學院作物畜草與綠色農業研究所, 蘭州 730070)

以國內外收集的436份豌豆資源為試驗材料,在田間自然感病的條件下,每份材料選10株,每株調查上部10片葉的病情級別,計算病情指數,進行白粉病抗性鑒定。同時對鑒定出的抗白粉病豌豆材料進行主要農藝性狀的調查記載,旨在篩選出抗白粉病的豌豆優良種質資源,為今后抗性材料的有效利用提供參考,以利于加速豌豆抗性遺傳育種進程。鑒定結果顯示,436份材料中，抗病資源35份,占8.03%,其中11份高抗(HR),占2.52%;6份抗病 (R),占1.38%;18份中抗(MR),占4.13%。綜合抗白粉病性與農藝性狀優良性,篩選出半無葉型豌豆抗白粉病資源‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,普通蔓生型豌豆抗白粉病資源‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可進一步加以利用。

豌豆; 白粉病; 種質資源; 鑒定

由豌豆白粉菌(ErysiphepisiDC.)引起的豌豆白粉病是一種世界范圍內廣泛分布的病害,對豌豆鮮莢和干籽粒的產量和品質都會造成嚴重的影響[1]。該病在溫帶及亞熱帶地區普遍發生, 特別是在白天溫暖、夜間冷涼的氣候條件下危害嚴重,可造成25%～50%的產量損失, 嚴重感染的豌豆品種損失可達80%以上[2-6]。在我國,豌豆白粉病在四川、新疆、內蒙古、黑龍江、安徽、福建、河南、臺灣、廣東、廣西、甘肅、陜西、青海等省(自治區)的豌豆產區都有發生[7]。

為了控制豌豆白粉病的發生,農民頻繁使用化學農藥防治,對環境造成很大污染[8]。利用抗病品種是控制豌豆白粉病最經濟、有效的方法[3,9]。為了加快豌豆抗病育種進程及提高育種效率,尋找符合目標性狀的優良親本是育種成敗的關鍵所在,因此,抗病種質資源的鑒定篩選顯得尤為重要。國內從20世紀80年代就已經開展了這方面的相關工作,但鑒定出的抗病種質卻很少[7,10-11]。近年來,我國科技工作者大量收集整理豌豆種質資源,其中包括國外優良資源、國內新育成品種及一些地方資源,為今后豌豆抗病資源的鑒定篩選提供了有利條件。目前,我國大田生產中還沒有應用白粉病抗性優異的豌豆品種[12],大多數豌豆品種都不同程度地感病[13],也有少數豌豆資源表現出抗白粉病性,但是缺乏優良的農藝性狀[14-15]。因此,鑒定篩選既抗白粉病、農藝性狀又表現優良的豌豆種質資源很有必要[16-18]，可以幫助傳統育種者克服在白粉病基因轉入豌豆優良種質時面臨的帶入其他不利基因的連鎖累贅問題[13]。

本研究以搜集整理的來自國內外不同地區、不同類型的436份豌豆種質資源為試材,調查病情級別,計算病情指數,進行白粉病抗性鑒定,同時對鑒定出的抗白粉病豌豆材料進行主要農藝性狀的調查記載,旨在篩選出抗白粉病的豌豆優良種質資源,為今后抗性材料的有效利用提供參考,加速豌豆抗性遺傳育種進程。

1 材料與方法

1.1 豌豆資源

以2010-2012年收集的國內外不同地區、不同類型436份豌豆資源為試材,主要由甘肅省農業科學院作物研究所、云南省農業科學院糧食作物研究所、中國農業科學院作物科學研究所提供,感病對照‘L1417’和抗病對照‘L0313’由云南省農業科學院糧食作物研究所提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 豌豆抗白粉病田間鑒定

試驗于2012年和2013年在甘肅省農業科學院秦王川試驗站豌豆白粉病抗性鑒定圃進行。每年3月底播種,每份材料種植2行,行長1.5 m,行距30 cm,試驗材料順序排列。每隔10份材料種植2行感病對照材料‘L1417’和2行抗病對照‘L0313’。6月底豌豆白粉病在感病材料上普遍發病,病情穩定后,對各供試豌豆材料進行病情調查, 每份材料選10株,每株調查上部10片葉的病情級別,計算病情指數,計算兩年的平均值,進行豌豆白粉病抗性鑒定。病情分級及抗性劃分標準參照彭化賢等[10],病情指數計算參照宗緒曉等[19]。

抗病性分級標準以菌體覆蓋單葉面積的百分率分為0～9級。0級：葉片上無可見侵染;1級：0<菌體覆蓋單葉面積<10%;3級：10%≤菌體覆蓋單葉面積<35%;5級：35%≤菌體覆蓋單葉面積<65%;7級：65%≤菌體覆蓋單葉面積<90%;9級：菌體覆蓋單葉面積≥90%。

病情指數=100×∑(各級病葉數×各級代表值)/(調查總葉數×最高級代表值)。

依據各材料兩年鑒定結果的平均值,將白粉病抗病性分6級,評價標準為：病情指數0～2為高抗(HR); 2.1～15.0為抗病(R); 15.1～40.0為中抗(MR); 40.1～60.0為中感(MS); 60.1～80.0為感病(S); 80.1～100為高感(HS)。

1.2.2 主要農藝性狀調查記載

對鑒定出的抗白粉病豌豆材料進行生育期、株型、株高、花色、粒色、單株莢數、單莢粒數、莢長、莢寬、臍色、主莖莢數、始花節位數、百粒重等田間和室內主要農藝性狀調查記載及考種。

2 結果與分析

2.1 豌豆資源白粉病抗性鑒定結果

對436份豌豆資源進行田間白粉病抗性鑒定,兩年的試驗結果表明,抗病資源有35份,占參試材料的8.03%,其中18份為中抗(MR),占4.13%;6份抗病(R),占1.38%;11份高抗 (HR),占2.52%;其余401份材料均為感病材料,占參試材料的91.97%,其中高感材料(HS)348份,占79.82%;中感材料(MS)27份,占6.19%;感病材料(S)26份,占5.96%。國內供試種質資源的絕大多數對豌豆白粉病都是高度感病的,表明我國的白粉病抗病資源相對匱乏。

2.2 抗病材料的來源、主要農藝性狀和病情指數

由表1可以看出,35份抗病材料生育期在92～105 d之間,平均96.7 d,其中<100 d的早、中熟材料占85.7%,≥100 d的晚熟材料占14.3%。株型大多數為直立(82.9%),少數為半蔓生(17.1%)。主莖節數9～22節,平均14.4節。花色大多數為白色(77.1%),少數為紅色(22.9%)。株高為45～150 cm,平均94.1 cm,矮生型(株高<65 cm)有5份,占14.3%,中間型(株高65～<110 cm)有20份,占57.14%,高大型(株高110～200 cm)有10份,占28.57%。單株莢數為2～13個,平均6.7個。莢長5.0～8.0 cm,平均6.4 cm。單莢粒數4.0～8.0粒,平均5.4粒,其中7.0～8.0粒的有4份,占11.4%,其他31份單莢粒數≤6粒,占88.6%。粒色最多的為綠色(34.3%),其次為白色(28.6%),剩余為黃色、麻色、粉色、紅綠。百粒重25 g以上的大粒材料有7份,占20%,25 g以下的有28份,占80%,其中20 g以下的小粒材料有12份。

抗病材料的病情指數為0.8～24.2,平均11.3。35份抗病材料來源包括來自云南、甘肅、青海的育成品種(系)及其地方資源,還有少數國外材料。而來源于甘肅的品種(系)就有23份,其中地方品種較多(12份),這說明甘肅省的豌豆地方品種中蘊含豐富的豌豆白粉病抗源。

3 結論與討論

我國的豌豆種質資源收集及白粉病抗性鑒定工作一直在進行,但鑒定出的抗病品種很少。據報道,豌豆白粉病抗性是由單隱性基因er1、er2,顯性抗性基因Er3控制的[20-25]。Tiwari等[26]鑒定出來自中國的豌豆資源‘JI 1951’攜帶抗白粉病基因er1,但該資源并未在中國被利用。近幾年,隨著國外抗病材料的引進,我國以抗病材料為雜交親本也選育出一些品系,抗病資源明顯有所增加。

本研究從436份材料中鑒定出35份抗白粉病材料,其中高抗材料有11份,包括1份來自美國的‘Ps510314’;5份來自云南的材料‘所364’、‘所427’、‘所430’、‘所480’、‘0430’;1份甘肅定西地方資源‘H21’;2份甘肅省農科院作物所選育的優良豌豆品系‘X9002’、‘RZ-1-1’及現有臺灣品種‘黑眉’和抗病對照‘L0313’。 鑒定出抗病品種6份,包括‘1702’、‘063-1’、‘W13-2’、‘定褐’、‘所353’、‘所486’。其中,‘1702’是甘肅省農科院作物所選育的優良白豌豆品種,矮稈,百粒重26.05 g,無論從株型上還是其他農藝性狀上都表現比較好,在甘肅、云南、貴州都有一定的推廣前景。鑒定出中抗品種18份：‘6001’、‘9129’、‘DX04’、‘DX17’、‘DX18’、‘DX20’、‘DX21’、‘DX23’、‘DX25’、‘DX27’、‘DX28’、‘土色豌豆’、‘G13-14’、‘G13-6、‘G13-8’、‘G13-14y’、‘MP1811’、‘X53’。這些中抗資源中,9份為甘肅定西地方品種,如DX系列,大多屬于蔓生型豌豆且株高較高,籽粒多麻黑色;‘6001’、‘9129’、‘X53’、‘G13-14’、‘G13-6’、‘G13-8’、‘G13-14y’來源于甘肅省農科院作物所育成品系;‘土色豌豆’來源于青海;‘MP1811’是引自加拿大的品種,矮稈,百粒重23.15 g,綜合性狀較好,這些抗病材料可作為抗病優良親本備用。綜合豌豆抗白粉病性與農藝性狀優良性,篩選出半無葉型豌豆‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,蔓生型豌豆‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可進一步加以利用。

研究表明,大田和室內條件下,攜帶抗病基因er1的植株表現出完全抗性,而抗病基因er2則僅表現葉片抗性,且在發病嚴重時表現不耐病。另外,在整個生長周期中,抗病基因er2的抗性不穩定,當其單獨存在時可能不能夠表現抗性,但如果合并有er1基因則會增加豌豆白粉病抗性[27]。Tiwari等[28]的研究發現,溫室條件下種植的品系‘JI 82’和‘JI 2480’在紐約表現為感病,而在加拿大卻表現為抗病。之所以會出現這種結果,可能與抗性鑒定方法、接種程度及環境條件有關,也可能是抗病基因er2的不穩定造成。在本試驗中,也有部分材料第一年表現抗病,而第二年白粉病發病嚴重時又有不同程度感病,這種抗性表達受環境影響較大、穩定性不夠的情況可能與含有er2基因有關,這種材料一般不適宜在抗病育種中應用。因此,本試驗中田間篩選出的抗病材料今后還需進一步結合室內人工接種鑒定及抗病基因的分子標記鑒定。如果篩選出的豌豆抗病材料的白粉病抗性都是來源于單一的隱性基因er2,那么我們還應該關心該抗性基因的穩定性和持久性。同時,抗病材料篩選過程中有可能在不同的地區環境下表現為不同程度的抗、感病,因此篩選時應該結合不同地域進行。

從豌豆抗病育種角度來看,好的抗病材料如果其農藝性狀不佳,產量不高,則無法在生產上推廣應用。因此,本研究通過分析抗病材料的主要農藝性狀,為選擇抗病材料的同時對其優良農藝性狀加以篩選提供了理論依據,也使一些本身性狀優良的抗病材料可以直接加以應用或是作為雜交核心親本,對于大大減少育種家的工作量,加速豌豆育種進程具有重要意義。

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(責任編輯：王 音)

Screening for pea resources resistant to pea powdery mildew in field

Lu Jianying1, Yang Xiaoming1, Wang Chang1, Yang Farong2, Zhang Lijuan1

(1. Crop Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070,China; 2. Animal Husbandry, Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

In order to provide theoretical basis for the effective utilization of resistant materials in the future and speed up pea resistance heredity and breeding process, resistance of 436 pea accessions to powdery mildew were evaluated under naturally infected conditions in the field. Ten plants of each accession were selected to survey disease levels, disease resistance were evaluated and recorded,disease index was calculated, and agronomic traits of resistant accessions were also surveyed and recorded. The results showed that 35 accessions were resistant to powdery mildew accounting for 8.03%,11 accessions with high resistant accounting for 2.52%,6 accessions with resistant accounting for 1.38%,18 accessions with moderate resistant accounting for 4.13%,and the rest of 401 accessions with high susceptible. Based on resistance to pea powdery mildew and agronomic superiority, semi-leafless pea‘RZ-1-1’,‘X9002’,‘1702’,‘MP1811’, leafed pea ‘DX23’, ‘DX25’, ‘Dinghe’, ‘Heimei’, ‘Suo 427’ and‘Suo 430’were screened out for further effective utilization.

pea; powdery mildew; germplasm resources; identification

2014-04-20

2014-07-13

國家食用豆產業技術體系(CARS-09-G8)；國家自然科學基金(31160304);甘肅省中青年科技研究基金計劃項目(145RJYA303);甘肅省農業科學院中青年基金項目(2014GAAS18);蘭州市科技計劃項目(2009-1-172)

S 435.24

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.03.030

致 謝： 云南省農業科學院糧食作物研究所包世英研究員、中國農業科學院作物科學研究所宗緒曉研究員在豌豆種質資源提供上給予了大力支持,謹致謝忱。

* 通信作者 E-mail:yangxm04@hotmail.com