山東省2個大豆孢囊線蟲群體生理小種鑒定及其煙草寄生性測定

趙洪海，管錫財，梁 晨，彭德良

(1.青島農業大學 農學與植物保護學院，山東省植物病蟲害防控重點實驗室，山東 青島 266109；2.中國農業科學院 植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193)

大豆孢囊線蟲(HeteroderaglycinesIchinohe，soybean cyst nematode，SCN)是專性內寄生植物病原線蟲，是世界上危害大豆最嚴重的植物病原物之一，在前10個大豆主產國造成的產量損失超過其他任何一種大豆病蟲害[1-2]，僅在美國每年造成的大豆產量損失超過10億美元[3]。SCN在我國黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、山東、河南、江蘇、安徽等22個省(直轄市、自治區)均有發生[4]，每年大豆受害面積超過150萬hm2，尤以我國東北和黃淮海大豆產區發生嚴重，一般減產30%以上，甚至絕收[5-6]。SCN在我國除為害大豆等多種豆科作物外，還可侵染煙草、地黃等作物[7-8]。

作為嚴格的專性寄生物，為害大豆的SCN存在多個生理小種[5，9]，但由于生產上品種更換，可能導致生理小種發生變異[10]。近期筆者在山東省諸城市發現了SCN 14號生理小種，是該小種在山東省的首次發現[11]，而山東省其他地區SCN生理小種類型的變化情況及其對煙草的寄生性尚不明確。本試驗測定了即墨市和莒縣大豆田間自然群體的生理小種類型及其對部分煙草品種的寄生性，為SCN綜合治理技術方案中大豆抗病品種的合理利用和大豆-煙草輪作防控措施的科學實施提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料來源

2個SCN大豆群體分別采自山東省即墨市和莒縣，分別用SCN即墨群體和SCN莒縣群體表示。供試大豆品種共5個，其中4個為SCN生理小種鑒別寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763，1個為感病對照品種Lee，最初均由沈陽農業大學北方線蟲研究所提供，而后由青島農業大學植物線蟲學研究室繁育。供試煙草品種共6個，為中煙100、云煙85、紅花大金元、K326、NC55和NC95，均由中國農業科學院煙草研究所提供。大豆和煙草種植缽為210 mL容積的塑料水杯，杯高8.5 cm。

1.2 線蟲接種和培育

2015年5月，每杯裝滅菌沙壤土150 g后，移栽胚根長4～5 cm豆苗或3～4片真葉煙苗，每杯1株。同時進行線蟲接種：在幼苗周圍土壤上用玻璃棒打3個孔，孔深至根系水平，每孔置入5個壓破的大小一致且飽滿的孢囊，用水淋沖后壓土封孔。每杯共接種孢囊15個(約含1 300個卵)，即最初孢囊群體密度(Pi)為10個/100 g。將種植杯置溫室內在20～30 ℃環境下培育。大豆和煙草每個品種重復5次。

1.3 調查和統計方法

線蟲接種35 d后，扣杯取根，檢查根系上和土壤中白色雌蟲并計數，并對根系中的線蟲進行染色[5]、計數。記錄每個品種處理形成的雌蟲(Female)及每株根內二齡幼蟲(J2)、三齡幼蟲(J3)和四齡幼蟲(J4)的數量。統計雌蟲數量時將土壤中顏色變深的或變褐的孢囊也計算在內。在此試驗中雌蟲群體密度即為最終孢囊群體密度(Pf)，單位為個/100g。

SCN生理小種鑒定方法參考雌蟲指數(Female index，FI)法：FI=(SCN在某個鑒別寄主上產生的平均雌蟲數量/SCN在感病對照品種Lee上產生的平均雌蟲數量)×100，當FI≥10時為感病，反之抗病。根據各鑒別寄主對待測SCN群體的抗感反應，確定其生理小種類型[5，9]。

SCN對煙草品種寄生性大小的測定采用繁殖系數(Reproduction factor，Rf)法：Rf=最終孢囊群體密度(Pf)/最初孢囊群體密度(Pi)。本試驗中Pf即接種35 d后形成的雌蟲群體密度。Rf值越大，寄生性越強[12]。

利用統計軟件SPSS 16.0對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 SCN即墨群體

接種35 d后，SCN即墨群體在5個大豆品種(4個生理小種鑒別寄主和1個感病對照品種Lee，下同)和6個煙草品種上的侵染和繁殖情況分別見表1，2。

SCN即墨群體在5個大豆品種上的繁殖系數(Rf)為0.05～9.03，平均為1.88，其中在感病對照品種Lee上的Rf高達9.03，品種Lee表現為高感。在生理小種鑒別寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763上SCN即墨群體的雌蟲指數(FI)均小于10，表明這4個鑒別寄主均表現為抗病。參照SCN生理小種劃分標準[9]，則可推斷SCN即墨群體屬于大豆孢囊線蟲3號生理小種。另外，接種35 d后，4個鑒別寄主的根內存有少量J2、J3或J4，幼蟲數量品種間差異不顯著；感病對照品種Lee的根內存有大量幼蟲，其幼蟲數量與鑒別寄主均存在極顯著差異(表1)。

接種35 d后，SCN即墨群體在6個煙草品種上的Rf為0.00～0.04，平均為0.01。該群體只在中煙100、NC55和NC95上產生極少數雌蟲；在云煙85上既無雌蟲形成，又無幼蟲的侵入和發育。盡管在紅花大金元和K326上不能形成雌蟲，但在其根內有極少量侵入的J2(表2)。結果表明，SCN即墨群體對6個供試煙草品種無寄生性或寄生性極差。

表1 接種35 d后SCN即墨群體在大豆上的侵染和繁殖結果Tab.1 Infection and reproduction of SCN Jimo population on soybean in 35 d post inoculation

注：表中雌蟲數、Rf數值、J2數和J3+J4數為5次重復的平均值±標準誤；同列不同大寫字母表示0.01水平差異顯著性；Pi均為10個/100 g。表2-4同。

Note：The values for female number，Rf，J2 number and J3+J4 number are means of five replicates±SE；The different capital letters indicate significant difference at 0.01 level；The Piare all 10 cysts in 100 g of soil.The same as Tab.2-4.

表2 接種35 d后SCN即墨群體在煙草上的侵染和繁殖結果Tab.2 Infection and reproduction of SCN Jimo population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可見，SCN即墨群體為3號生理小種，在5個大豆品種上平均Rf為1.88，在6個煙草品種上平均Rf僅為0.01，前者是后者的188倍；在最敏感大豆品種Lee上的Rf高達9.03，在最敏感煙草品種中煙100上的Rf僅為0.04，前者是后者的226倍。

2.2 SCN莒縣群體

接種35 d后，SCN莒縣群體在5個大豆品種和6個煙草品種上的侵染和繁殖情況分別見表3，4。

SCN莒縣群體在5個大豆品種上的繁殖系數(Rf)為0.05～5.28，平均為1.23，其中在感病對照品種Lee上的Rf高達5.28，品種Lee表現為高感。在Peking、PI88788和PI90763上SCN莒縣群體的雌蟲指數(FI)均小于10，這3個鑒別寄主表現抗病；在Pickett上FI(12.1)大于10，Pickett表現感病。參照SCN生理小種劃分標準[9]，則可推斷SCN莒縣群體屬于大豆孢囊線蟲6號生理小種。另外，接種35 d后，4個鑒別寄主的根內存有少量J2、J3或J4，幼蟲數量品種間差異不顯著；感病對照品種Lee的根內存有大量幼蟲，其幼蟲數量與鑒別寄主均存在極顯著差異(表3)。

表3 接種35 d后SCN莒縣群體在大豆上侵染和繁殖結果Tab.3 Infection and reproduction of SCN Juxian population on soybean in 35 d post inoculation

接種35 d后，SCN莒縣群體在6個煙草品種上的Rf為0.00～0.65，平均為0.16。該群體在云煙85、NC95、NC55、中煙100和K326上可產生不同數量的雌蟲。在云煙85上產生的雌蟲數量最多，Rf達0.65；在NC95上產生的雌蟲數量次之，Rf為0.16；在其他煙草品種上Rf均不到0.10。在紅花大金元上未見雌蟲產生，但有極少量J2的侵入(表4)。結果表明，SCN莒縣群體對云煙85和NC95有一定的寄生性，而對其他4個供試煙草品種寄生性極差或無寄生性。

表4 接種35 d后SCN莒縣群體在煙草上的侵染和繁殖結果Tab.4 Infection and reproduction of SCN Juxian population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可見，SCN莒縣群體為6號生理小種，在5個大豆品種上平均Rf為1.23，在6個煙草品種上Rf平均為0.16，前者是后者的8倍；在最敏感大豆品種Lee上的Rf為5.28，在最敏感煙草品種云煙85上的Rf為0.65，前者是后者的8倍。與SCN即墨群體相比，SCN莒縣群體總體上對供試煙草品種的寄生性明顯較強。

3 討論

SCN寄主范圍較廣，主要包括大豆(Glycinemax)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、綠豆(Phaselousradiata)、紅小豆(Vignaangularis)、白羽扇豆(Lupinusalbus)、百脈根(Lotuscorniculatus)、胡枝子(Lespedezaspp.)、草木樨(Melilotusspp.)等在內的150余種豆科植物，還可以侵入豆科以外其他22科的植物并且甚至可以發育成雌成蟲，但這些非豆科植物均不是SCN的真正寄主或適合寄主[13-14]。在美國煙草是SCN的非寄主[3]，SCN 3號生理小種J2不能侵入煙草品種NC95的根系[15]。在我國SCN可以侵染煙草，在多數煙草品種上的Rf超過1.00；田間侵染煙草的SCN群體對大豆的寄生性很差，在最敏感大豆品種上的Rf僅為0.44，而田間侵染大豆的SCN群體對煙草幾乎無寄生性，在最敏感煙草品種上的Rf僅為0.10[11]。本試驗表明，原寄生在大豆上的SCN即墨群體和莒縣群體在大豆品種Lee上均能很好地繁殖，前者對6個供試煙草品種幾乎均無寄生性，而后者對部分供試煙草品種(云煙85和NC95)卻有一定寄生性。

SCN群體間存在明顯的寄生性分化，根據其對大豆特定品種的寄生性差異，可分成不同的生理小種[9]。理論上SCN存在16個生理小種，美國已報道的生理小種數量最多，有1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，15號共計14個小種，其中3，6號為優勢小種[16]。我國已報道的生理小種數量次之，有1，2，3，4，5，6，7，9，14號共計9個小種，3號和4號為優勢小種[5，10，17]。山東省屬于黃淮海夏大豆產區，SCN小種類型較為復雜，已報道有1，2，4，5，7，14號共6個小種。本試驗將采自即墨市(隸屬青島市)大豆田的SCN群體鑒定為3號小種，將采自莒縣(現隸屬日照市，原隸屬臨沂市)大豆田的SCN群體鑒定為6號小種，是這2個小種在山東省的首次發現。

田間發生的SCN群體通常是混合群體，一般不存在單一的生理小種，只是某個生理小種占優勢[10，18]。在寄主抗性的選擇壓力下，SCN生理小種的變異常有發生[10，16]。大田生產條件下連續數年種植抗SCN大豆品種后，黑龍江省安達地區3號小種可變為1號或14號小種[19-21]，大慶地區3號小種可變為4號、6號或14號小種[21-22]。本研究則表明，山東省出現了毒性最弱的3號小種，而迄今之前10～20年，毒性最強的4號小種是山東省SCN的優勢生理小種之一。究其原因，可能與山東省大豆生產效益低下、種植面積下滑、農民長期留種而品種混亂、優質/抗病品種更新緩慢等有關[23-24]。鑒于此，有必要擴大SCN生理小種鑒定范圍，為山東省抗病大豆品種的選育和合理布局提供依據，為山東省乃至我國大豆產業可持續發展創造條件。