32份木薯種質對疫霉根腐病的抗性評價和農藝性狀分析

段春芳, 李月仙, 劉 倩, 宋記明, 易懷鋒, 熊賢坤,張林輝, 沈紹斌, 嚴 煒, 劉光華

(云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所, 保山 678025)

32份木薯種質對疫霉根腐病的抗性評價和農藝性狀分析

段春芳, 李月仙, 劉 倩, 宋記明, 易懷鋒, 熊賢坤,張林輝, 沈紹斌, 嚴 煒, 劉光華*

(云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所, 保山 678025)

通過田間自然發病和室內離體接種方法對32份木薯種質進行了棕櫚疫霉根腐病抗病性評價,結果表明,供試的32份木薯種質中,高抗種質7份,抗病種質7份,中感種質8份,感病種質7份,高感種質3份。其中高抗種質為‘H360’、‘華南11號’、‘華南8號’、‘H588’、‘桂熱3號’、‘H873’和‘H971’;抗病種質為:‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’和‘H47’。對其中14份抗棕櫚疫霉根腐病木薯種質的農藝性狀進行了鑒定和評價,結果表明‘華南8號’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’可以進一步加以利用。

木薯根腐病; 棕櫚疫霉; 抗病性評價

木薯根腐病是嚴重影響木薯產量和品質的重要病害之一,分布于世界各個種植區[1],可由一種或多種病原物引發[2]。據報道,引起該病害的主要病原菌有疫霉Phytophthoraspp.、那特斯拉菌Nattrassiamangiferae、鐮刀菌Fusariumspp.、木棲柱孢霉Scytalidiumlignicola、木質層孔菌Fomeslignosus、齊整小核菌Sclerotiumrolfsii和可可球二孢Botryodiplodiatheobromae等[3-9]。2010年由棕櫚疫霉Phytophthorapalmivora引起的木薯根腐病在我國海南儋州的‘華南205’上首次發現，發病率約為30%[10]。棕櫚疫霉在印度Tamil Nadu地區造成50%以上的產量損失[11]。郭涵等[12]對棕櫚疫霉引起的木薯根腐病防控藥劑進行了篩選,從15種藥劑中篩選出64%噁霜·錳鋅WP、50%氟嗎·乙鋁WP和25%甲霜·霜霉威WP 3種抑菌效果較好的藥劑。然而采用化學藥劑防治木薯根腐病不僅加大了木薯種植成本,而且造成環境污染、病菌抗藥性增強等問題。目前,抗病種質的利用是解決木薯根腐病危害的最好途徑,本研究對32份木薯種質進行了抗棕櫚疫霉根腐病鑒定,并對抗棕櫚疫霉根腐病木薯種質的農藝性狀進行分析,篩選出有較好抗性和農藝性狀的優良木薯種質,可為今后的抗根腐病材料的有效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試病原菌

供試菌株CRHN01為疫霉屬的棕櫚疫霉Phytophthorapalmivora,由中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所提供。CRHN01在PDA培養基平板中28℃培養7 d備用。

1.1.2 供試木薯

32份木薯種質從國內木薯研究機構及木薯種植地引進,保存于云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所木薯種質圃內。

1.2 試驗方法

1.2.1 木薯種質種植

32份木薯種質于2011年3月種于云南省保山市潞江壩云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所科技示范園內,每份種質種15株,3次重復,種植株行距為0.8 m×1 m,木薯粗放管理,未做施肥處理。

1.2.2 木薯對根腐病的抗性評價

1.2.2.1 木薯根腐病田間調查

收獲木薯時記錄每株木薯鮮薯發病條數,用以下公式計算木薯根腐病發病率:

發病率(%)=發病木薯條數/木薯總條數×100;

將薯塊中部橫切,根據橫切面的發病程度分級[13-14]:0級,薯塊無病斑;1級，發病面積占薯塊橫切面積的比例小于1/4;2級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/4,小于1/2;3級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/2,小于3/4;4級,薯塊全腐爛。

病情指數=∑(各病級薯塊數×該病級值)/(調查總薯塊數×最高病級值)×100。

1.2.2.2 室內離體接種

選取大小均一、無損傷鮮薯,用清水洗凈鮮薯表皮土塊,晾干后備用;用打孔器(孔徑5 mm)在鮮薯中間部位縱向并排挖2～3 cm深的3個小孔,將備好的直徑為5 mm的菌塊放入其中2個孔內(菌絲面朝下),第3個小孔放入PDA培養基作為對照,蓋上打孔時留下的木薯表皮,用脫脂棉覆蓋接種處,脫脂棉噴無菌水保濕,把接種好的薯塊放入保鮮盒內保濕。每個品種按上述方法接種3條鮮薯,接種7 d后橫切薯塊接種點,觀察接種薯塊的發病情況,統計病情指數。分級標準和抗性評價標準參考李超萍等[15],各分級標準如下:0級,發病面積占薯塊橫切面積的比例小于1/16;1級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/16,小于1/8;2級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/8,小于1/4;3級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/4,小于1/2;4級,發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于1/2,小于3/4;5級，發病面積占薯塊橫切面積的比例大于等于3/4。

計算出病情指數,根據病情指數將木薯種質抗病性劃分為5個等級,DI≤20:高抗(HR);20.1≤DI≤40:抗病(R);40.1≤DI≤60:中感(MS);60.1≤DI≤80:感病(S);80.1≤DI:高感(HS)。

1.2.3 木薯抗病種質農藝性狀分析

以‘華南205’為對照品種,對篩選出來的14份抗病木薯種質進行鮮薯產量和淀粉含量等主要農藝性狀分析。14份木薯種質于2014年3月4日-5日種于云南省保山市潞江壩云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所科技示范園內,每份種質種植20株,3次重復,株行距為0.8 m×1 m,粗放管理,未做施肥處理。于2015年1月采挖木薯時測量木薯的株高、莖粗、鮮薯條數、鮮薯重以及淀粉含量等主要農藝性狀。其中,株高、莖粗、鮮薯條數、鮮薯重按常規方法測量;鮮薯淀粉含量采用國際熱帶農業中心制定的公式計算[16]。

1.2.4 數據分析

發病率、病情指數、木薯產量、淀粉含量等農藝性狀及采用Excel軟件進行分析;利用DPS 7.5對試驗數據進行方差分析和顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 田間抗病性評價

于2012年2-3月,對32份木薯種質根腐病的田間發病率和病情指數進行調查和記錄,各種質的抗病性評價結果見表1,由表中可以看出32份木薯種質發病率在0～56.08%之間,其中,種質‘鎮沅引2’、‘C-17’、‘F520’、‘G51’、‘H798’、‘H629’ 和‘H872’發病率大于40%,為感病品種。‘H588’和‘華南11號’在田間未發病；發病較輕的有‘華南8號’、‘F556’、‘H360’、‘桂熱3號’、‘C-4’、‘華南205’、‘南植188’、‘H867’、‘I545’、‘H502’、‘H1312’、‘H47’、‘H873’、‘GR911’‘G15’和‘新選048’等種質,其發病率均在20%以內。

表1 木薯種質在田間對根腐病的抗性評價1)

Table 1 Field evaluation of disease resistance of cassava toPhytophthorapalmivora

種質Germplasm發病率/%Diseaseincidence病情指數Diseaseindex種質Germplasm發病率/%Diseaseincidence病情指數Diseaseindex種質Germplasm發病率/%Diseaseincidence病情指數DiseaseindexH87256.08a43.67abcH97130.56abcde18.77abcdH86711.28cde9.12bcdH62953.57ab48.13abF1028.72abcde28.72abcd南植1889.65cde7.20bcdH79853.46ab45.27abH125523.66abcde23.66abcd華南2054.59cde4.97cdG5153.06ab52.06a新選04817.34abcde23.39abcdC-45.37cde4.29cdF52044.14abc33.83abcdG1517.31abcde16.67abcd桂熱3號3.94cde2.08cdC-1743.20abcd41.08abcdGR91115.00bcde14.87abcdH3603.72cde1.67cd鎮沅引242.67abcd40.59abcdH87314.54bcde13.06abcdF5562.58de1.56cdKU50Ⅱ36.00abcde35.87abcdH4714.31bcde10.91abcd華南8號1.30e3.20cd鎮沅引135.76abcde32.17abcdH131213.95bcde9.21bcd華南11號0.00e0.00dH60933.72abcde33.43abcdH50213.12bcde11.14bcdH5880.00e0.00dC-1332.00abcde28.77abcdI54512.82bcde8.78bcd

1) 表中同列數據后標有不同字母的平均值按鄧肯新復極差法測驗差異顯著(P<0.05)。 Different letters in the same column indicate significant difference by Duncan’s test at 0.05 level.

2.2 室內離體接種抗病性評價

不同木薯種質室內離體抗病性評價結果見表2,本次評價未發現免疫種質,其中高抗種質7份,分別為‘H360’、‘華南11號’、‘華南8號’、‘H588’、‘桂熱3號’、‘H873’和‘H971’,占參試種質的21.9%;抗病種質7份,分別為‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’和‘H47’,占參試種質的21.9%;中感種質8份,占參試種質的25%;感病種質7份,占參試種質的21.9%;高感種質3份,占參試種質的9.4%。

表2 木薯種質對根腐病的室內離體抗病性評價

Table 2 Evaluation of resistance of cassava toPhytophthorapalmivoraby excised root tissue inoculation

種質Germplasm病情指數Diseaseindex抗性等級Resistancelevel種質Germplasm病情指數Diseaseindex抗性等級Resistancelevel種質Germplasm病情指數Diseaseindex抗性等級ResistancelevelH125583.33aHSI54555.56efghMSGR91129.59mnoRG1582.82abHSF52053.33fghijMSH50228.89mnoRC-1782.00abHSH86751.11ghijMSF55626.67nopR新選04880.00abS鎮沅引148.00hijkMSH97120.00opqHR華南20573.64abcSH60945.00ijkMSH87320.00opqHRH79872.72bcSH87244.44ijkMS桂熱3號20.00opqHR鎮沅引268.75cdSH131242.22jkMSH58818.18pqHRG5166.67cdSH4740.00klR華南8號16.67qHRKU50Ⅱ65.00cdeS南植18838.00klmR華南11號15.30qHRC-1363.33cdefSF1031.11lmnRH36011.11qHRH62960.00defgMSC-430.00lmnoR

2.3 兩種評價方法的比較

采用田間抗病性評價和室內離體接種抗病性評價綜合評價了32份木薯種質,從表1和表2可以看出,各種質在不同的評價方法下病情指數有所不同,除了個別種質,田間評價和室內離體接種評價得出的抗感趨勢是一致的。‘華南205’和‘G15’經室內接種鑒定為感病和高感,但在田間發病率和病情指數均很低。室內離體接種評價得出的14個抗病種質,在田間評價中表現較好,其病情指數在0～18.77%之間,均低于20%。各種質在兩種評價方法下的病情指數的變動范圍各不相同,室內離體接種的病情指數高于田間評價,說明室內各種質的感病程度高于田間自然感病程度,原因是室內接種盡量創造有利于病菌萌發、生長、致病的適宜條件,為病害的發生流行提供最有利的條件,而田間自然發病受諸多因素的控制和影響,所以病害的發生和嚴重度受到一定程度的限制。

2.4 抗病種質主要農藝性狀分析

從表3可以看出,14份木薯種質株高為194.00～316.19 cm,對照‘華南205’株高為219.20 cm,株高比對照高的有10份,分別是‘H588’、‘H873’、‘F556’、‘H360’、‘南植188’、‘C-4’、‘F10’、‘H47’、‘H971’和‘H502’,株高最矮的是‘華南11號’,為194 cm。莖粗為24.59～35.67 mm,‘華南205’莖粗為28.16 mm。莖粗比對照‘華南205’粗的有5份,分別是‘華南11號’、‘H588’、‘C-4’、F10和‘H502’,莖最細的是‘南植188’,為24.59 mm。

單株鮮薯數量以‘華南205’最多,平均為12.24條,其次是‘華南8號’,平均為11.01條。鮮薯數量最少的是‘H47’,平均為7.37條。單株鮮薯重比較結果顯示,比‘華南205’高的有8份種質,依次是‘華南11號’、‘F556’、‘桂熱3號’、‘C-4’、‘H360’、‘GR911’、‘F10’和‘華南8號’,單株鮮薯重分別為6.73、5.37、4.33、4.27、4.20、3.73、3.54、3.37 kg,如按株行距0.8 m×0.1 m,667 m2833株木薯來計算,該8份種質鮮薯產量分別是84.09、67.10、54.10、53.35、52.48、46.61、44.23、42.11 t/hm2。單株產量比‘華南205’低的有‘H47’、‘H502’、‘H873’、‘南植188’、‘H588’、‘H971’,分別為2.57、2.45、2.44、2.34、2.22、2.08 kg,折合單位面積產量分為32.11、30.61、30.49、29.24、27.74、25.99 t/hm2。由此可以看出,各個種質鮮薯產量存在顯著差異。14份木薯種質中有11份種質塊根的分布為水平伸長,2份種質塊根的分布為垂直伸長,1份種質塊根的分布為無規則;4份種質的結薯集中度為分散,10份種質的結薯集中度為集中。

從表3可以看出,14份木薯種質淀粉含量在18.31%～30.27%之間,各份種質之間存在顯著性差異。淀粉含量比對照‘華南205’高的有5份,分別為‘華南8號’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’,淀粉含量依次為30.27%、29.07%、28.86%、28.11%、26.02%。其余9份木薯種質淀粉含量均比對照‘華南205’低。

表3 木薯種質主要農藝性狀分析

Table 3 Agronomic characteristics of cassava germplasms in this study

種質Variety株高/cmPlantheight莖粗/mmStemdiameter單株鮮薯數量/條Rootnumberperplant單株鮮薯重/kgRootweightperplant塊根的分布Distributionofcassavatubers結薯集中度Concentrationoftuberization淀粉含量/%StarchcontentH588(316.19±11.21)a (31.01±1.50)ab(8.83±0.76)cde(2.22±0.29)ef 水平伸長分散(23.52±1.98)cdH873(276.37±40.08)b(26.90±3.20)bc(8.30±0.62)e(2.44±0.36)def水平伸長分散(20.75±0.95)eF556(273.60±20.91)bc(27.58±0.78)bc(8.13±0.55)e(5.37±0.44)b垂直伸長集中(28.86±1.48)aH360(265.98±13.20)bc(25.11±3.90)c(7.90±1.13)e(4.20±0.56)bc無規則集中(26.02±1.30)b南植188(260.43±20.21)bcd(24.59±4.92)c(8.87±1.46)cde(2.34±0.43)ef水平伸長集中(24.13±1.47)bcC-4(256.07±15.30)bcde(29.91±2.96)bc(10.40±0.26)bc(4.27±0.64)bc水平伸長分散(28.11±1.47)aF10(248.40±9.8)bcdef (29.61±0.75)bc(8.20±0.78)e (3.54±1.71)cdef水平伸長集中(18.31±0.47)f H47(238.47±19.52)bcdef(27.85±4.67)bc(7.37±1.18)e(2.57±0.94)def水平伸長集中(21.30±1.10)deH971(236.91±11.90)bcdefg(26.21±0.79)bc(7.69±0.62)e(2.08±0.24)f水平伸長集中(23.26±1.36)cdH502(230.83±30.08)cdefg(28.75±4.67)bc(7.51±0.37)e(2.45±0.55)def水平伸長分散(22.13±1.95)cde華南205(219.20±40.09)defg(28.16±2.49)bc(12.24±2.05)a(3.23±1.16)cdef水平伸長集中(24.26±0.67)bc桂熱3號(212.57±6.26)efg(25.65±1.01)bc(8.67±0.55)de(4.33±0.29)bc垂直伸長集中(22.74±1.30)cde華南8號(211.47±0.50)fg(26.33±0.50)bc(11.01±1.00)ab(3.37±0.32)cdef水平伸長集中(30.27±0.64)aGR911(210.32±34.34)fg(27.57±0.91)bc(7.94±0.16)e(3.73±0.32)cde水平伸長集中(29.07±0.53)a華南11號(194.00±24.33)g(35.67±2.37)a(10.33±0.58)bcd(6.73±0.15)a水平伸長集中(20.77±0.33)e

3 結論與討論

通過田間自然發病和室內接種抗病性評價結果得出‘H360’、‘華南11號’、‘華南8號’、‘H588’、‘桂熱3號’、‘H873’、‘H971’ 表現為高抗；‘F556’、‘H502’、‘GR911’、‘C-4’、‘F10’、‘南植188’、‘H47’表現為抗病性。該14份抗病木薯種質中產量最高的是‘華南11號’,單株鮮薯產量達6.73 kg,折合單位面積產量84.15 t/hm2,淀粉含量僅有20.75%,從株高、株型、田間開花掛果情況以及抗病性評價來看,‘華南11號’適合作為雜交育種的父本或者母本材料。綜合產量和淀粉含量等木薯農藝性狀,14份木薯種質中表現較好的是‘華南8號’、‘GR911’、‘F556’、‘C-4’、‘H360’。筆者參與的《木薯疫霉根腐病在我國的發生調查及59份種質的抗病性評價》[15]一文記載了22份抗病種質。各地引種木薯可參考上述篩選出的優質抗木薯根腐病種質,并有針對性地對篩選出來的優良抗病種質做進一步推廣應用。

木薯抗病性評價可通過2種方法[5]:一種是田間評價,通過田間人工接種病原菌來評價抗病種質;另外一種是室內接種評價,通過木薯莖稈人工接種、鮮薯切薄片人工接種以及整個木薯塊根人工接種等3種不同的接種方式來評價木薯根腐病抗病性,這3種不同的接種方法中整個木薯塊根人工接種方法得到的結果與田間評價的結果最接近,CIAT[3]報道了采用了整個木薯塊根人工接種方法成功篩選出抗P.drechsleri根腐病的木薯種質。田間人工接種的評價方法易受到接菌量不均一,土壤中木薯結薯的分布、方向等因素的影響[5],加上木薯收獲期氣候干燥,濕度小,不利于木薯根腐病發病,難以開展木薯根腐病抗病性評價工作。此外,接種后易造成木薯根腐病大面積發病的風險,加大木薯根腐病防治的難度。因此,本次根腐病抗性評價采用室內離體接種結果作為依據篩選抗病木薯種質。

目前,‘華南205’為主栽品種,室內離體接種評價結果中‘華南205’為感病品種。在云南,大部分木薯種植于荒山、荒坡[17],這加大了木薯根腐病的防治成本和難度,面對主栽品種結構單一、品種退化等嚴峻考驗,發掘新的高產、高淀粉的抗根腐病品種具有重要意義,這一初步評價的基本數據為進一步選育抗病品種奠定基礎。

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(責任編輯:楊明麗)

Comprehensive assessment of 32 cassava germplasms for resistance to root rot disease (Phytophthorapalmivora) and agronomic traits

Duan Chunfang, Li Yuexian, Liu Qian, Song Jiming, Yi Huaifeng, Xiong Xiankun,Zhang Linhui, Shen Shaobin, Yan Wei, Liu Guanghua

(InstituteofTropicalandSubtropicalCashCrops,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Baoshan678025,China)

Evaluation of 32 cassava germplasms for resistance toPhytophthorapalmivoraroot rot disease was investigated by field natural incidence survey and excised root tissue inoculation, and agronomic traits of resistant accessions were also surveyed. The results showed that 7 germplasms were highly resistant, 7 germplasms resistant, 8 germplasms moderately susceptible, 7 germplasms susceptible and 3 germplasms highly susceptible.‘H360’,‘South China 11’,‘South China 8’,‘H588’,‘Guire 3’,‘H873’and‘H971’ were highly resistant germplasms and ‘F556’,‘H502’,‘GR911’, ‘C-4’,‘F10’,‘Nanzhi188’and ‘H47’ were resistant germplasms to root rot. Based on the resistance to cassava root rot and agronomic superiority,‘South China 8’,‘GR911’,‘F556’,‘C-4’ and ‘H360’could be recommended for further utilization.

cassava root rot;Phytophthorapalmivora; disease resistance assessment

2016-02-03

2016-05-26

國家現代農業產業技術體系(CARS-12-ynlgh)；云南省科技惠民計劃項目(2014RA062)；云南省技術創新人才培養對象培養項目(2011CI060)

S 435.33

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.025

致 謝： 感謝中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所李超萍老師在此次抗病性評價工作給予的指導和幫助。

* 通信作者 E-mail：rjslgh@ 126.com