胡蘿卜種質資源的農藝性狀及黑斑病抗性研究

曹瓊文 付 玲 李成江 歐承剛 劉 波 趙志偉 任懷富 莊飛云

（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業農村部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081）

胡蘿卜是我國規模化、機械化種植發展較快的蔬菜作物之一，主要種植基地有山東青州和萊西、河北圍場和沽源、內蒙古察右中旗、安徽蕭縣、河南通許等地。由于多年連作，栽培品種單一，胡蘿卜黑斑病已廣泛發生，嚴重地區可直接減產30%以上。黑斑病由胡蘿卜鏈格孢菌（Alternaria dauci）引起，在溫暖高濕的環境下極易發病（Pawelec et al.，2006），不僅能侵染胡蘿卜，而且還危害茴香及蘿卜等（Boedo et al.，2012）。發病初期在葉緣處或葉片表面產生不規則棕色或黑色病斑，隨后病斑擴大至整個葉片和葉柄，病情嚴重時會導致整個地上部枯死（歐承剛 等，2009；方智遠，2017），不利于大規模機械化采收（Rogers & Stevenson，2006）。且不同地區的病原物致病性存在較大差異（Rogers & Stevenson，2006；Boedo et al.，2011）。

化學防治只在胡蘿卜黑斑病的發病初期有效（Ben-Noon et al.，2001；Rogers & Stevenson，2010）。通過篩選抗病品種才能確保胡蘿卜生產的可持續性，而且可以減少農藥的使用。不同胡蘿卜品種資源對黑斑病的敏感性存在顯著差異，國外報道有中抗材料，但沒有發現免疫的品種（Corbaz &Perko，1995；Simon & Strandberg，1998；Ben-Noon et al.，2001；Boedo et al.，2012）。國內有關胡蘿卜黑斑病的抗性資源篩選基本空白。本試驗在安徽蕭縣種植基地對我國胡蘿卜地方品種資源以及國外引進品種資源進行黑斑病抗性評價，以期建立相關鑒定方法，為黑斑病抗性育種提供重要素材及理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取160份種質資源，其中從中國農業科學院蔬菜花卉研究所國家蔬菜種質資源中期庫選取我國胡蘿卜地方種質114份（B0004～B0403），來自26個省、市、自治區；新收集國內地方品種資源24份（C1～C24）；國外購買引進品種11份（C25～C36）；自交系3份（C37～C39）；雜交組合8份（C40～C47）（表1）。根據根色劃分，橘色類型64份，黃色類型27份，紅色類型30份，紫紅色類型30份，紫色類型3份，橘黃色類型1份以及白色類型（即野生資源）5份。以國外報道的中抗品種Bolero為對照。

1.2 試驗設計

2017年8月初將胡蘿卜種子播于安徽蕭縣孫圩子鄉多年連作基地，采用隨機區組設計，2次重復，小區長1 m，寬0.65 m，每小區種植50～60株，常規田間管理。分別在播種后70 d（T1）、90 d（T2）和110 d（T3），根據各小區的發病嚴重程度調查病級指數，具體分級標準參照Pawelec等（2006）的標準稍作調整（表2）。在T3時期，每小區隨機選取5株，分別測量葉長、葉片數、地上部質量（FW）、單根質量（FW）、葉基盤寬、葉柄寬、根長和根粗等性狀，具體測量方法參照莊飛云和朱德蔚（2007）的方法，葉柄寬采用游標卡尺測量距葉基盤約5 cm處葉柄的寬度。根據T3時期病級指數，采用SPSS20.0軟件中UPGMA法進行聚類分析，并對各類群的農藝性狀進行Duncan方差分析。

表1 供試胡蘿卜種質資源

續表

表2 胡蘿卜黑斑病病級指數分級標準

2 結果與分析

2.1 胡蘿卜黑斑病的病級指數調查

從圖1-A和1-B可看出，隨著胡蘿卜生長，黑斑病的病級指數逐漸增加，3個時期的病級指數呈極顯著正相關，平均病級指數之間互呈顯著差異，分別為0.9、1.8、2.1。T1時期胡蘿卜種質資源最小病級指數為0，最大為3.25，25%的材料病級指數＜0.50；T2時期的最小病級指數為0，最大為4.50，25%的材料病級指數＜1.0；T3時期的最小病級指數為0.25，最大為4.50，25%的材料病級指數＜2.00。其中中抗對照品種Bolero（C36）3個時期的病級指數分別為0.25、1.50、3.25。

圖1 胡蘿卜種質資源的黑斑病病級指數分布及聚類分析

根據T3時期的病級指數將胡蘿卜種質資源分成5類（表1，圖1-C、D）：Ⅰ類抗性表現最強，病級指數為0.25～0.75，共21份，含有橘色6份、紅色6份、黃色5份、紫紅色3份以及白色1份，占供試材料的13.1%；Ⅱ類病級指數為1.00～1.75，共60份，占37.5%；Ⅲ類病級指數為2.00～2.75，共37份，占23.1%；Ⅳ類病級指數為3.00～3.50，共30份，占18.8%；Ⅴ類抗性表現最弱，病級指數為3.75～4.50，共12份，占7.5%。

2.2 胡蘿卜種質資源主要農藝性狀調查

從圖2可以看出，不同胡蘿卜種質資源的葉基盤寬的變異范圍為8.1～35.8 mm，平均值15.0 mm。葉柄寬的變異范圍為2.7～9.6 mm，平均值4.2 mm。葉長的變異范圍為25.7～75.3 cm，平均值56.4 cm。葉數的變異范圍為2.8～11.8片，平均值6.7片。地上部質量的變異范圍為6～176 g，平均值37 g。根粗的變異范圍為14.8～52.7 mm，平均值36.5 mm。根長的變異范圍為9.0～25.4 cm，平均值17.0 cm。單根質量的變異范圍為40～292 g，平均值144 g。地上部質量/單根質量的變異范圍為0.06～0.90，平均值0.26。

圖2 胡蘿卜種質資源的農藝性狀分布

2.3 不同類群胡蘿卜種質資源農藝性狀的方差分析

通過對不同類群胡蘿卜種質資源的農藝性狀進行方差分析（表3），Ⅰ類材料的平均葉長最長，達到64.2 cm，顯著高于其他類群，而抗性最弱的Ⅴ類只有47.0 cm；Ⅰ類的平均葉數最多，達到8.6片，顯著高于其他類群，而Ⅴ類只有4.4片；Ⅰ類的葉柄寬和葉基盤寬最大，分別為4.7 mm和18.1 mm；地上部質量表現出相似規律，Ⅰ類地上部質量達到56.0 g，顯著高于其他類群，相當于Ⅴ類的3.5倍；單根質量最大的為Ⅲ類，達到156 g，但與Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ類之間差異不顯著，Ⅴ類最小，只有122 g；Ⅰ類根長顯著高于其他類群，達到19.3 cm，最短的為Ⅴ類，只有15.1 cm；根粗各類群之間差異不顯著。

表3 不同類群胡蘿卜種質資源農藝性狀的方差分析

3 結論與討論

黑斑病是國內胡蘿卜生產上廣泛發生的主要病害之一，培育抗病品種迫在眉睫，但關于胡蘿卜黑斑病的致病性及抗性資源研究薄弱。建立準確評價種質資源、育種材料及品種組合的抗性方法是抗病育種的前提。抗病性鑒定方法通常采用田間鑒定和人工接種鑒定。前者一般在天然病圃或人工病圃進行，天然病圃為多年重茬種植而導致病害發生嚴重的地區（方智遠，2017）。采用病圃鑒定對育種材料和品種進行全面、嚴格的評估，能夠準確反映實際抗病性水平，可以滿足大批量的試驗材料鑒定，能進行多年重復試驗，但易受環境條件影響，因此病圃內必須種植抗感對照品種，作為抗性程度評價標準。人工接種鑒定一般用于可控的試驗條件，如溫室、大棚、人工氣候室等，不易受環境影響，但由于發病條件和病原菌的不同，其鑒定結果與自然條件下的抗性表現存在偏差（Pryor et al.，2002；段玉琪 等，2004；孫現超 等，2011；張亮，2016）。

本試驗利用的天然病圃位于安徽蕭縣孫圩子鄉地區，種植胡蘿卜已逾20 a，黑斑病危害已超過10 a，特別是近5 a種植的感病品種的病級指數基本達到4以上，這也導致該區域的種植面積大幅縮減，嚴重地塊減產1/2左右。本試驗中的C36為抗病對照品種（Pawelec et al.，2006；Rogers & Stevenson，2010；Boedo et al.，2012），在 T2和 T3時期的病級指數分別為1.50和3.25，與國外報道結果基本一致（Lecomte et al.，2012），這說明該地區可以作為病圃進行胡蘿卜抗性資源篩選及鑒定工作，其黑斑病致病程度與國外研究結果基本相當（Rogers &Stevenson，2010）。

試驗材料抗性程度的定量分級主要采用發病率、嚴重度和病情指數等3種指標（方智遠，2017）。病情指數是表示群體平均抗病性的綜合指標，這是目前應用最多的衡量指標，特別是抗性遺傳定位，但是對于特大群體或者大批量材料鑒定顯得極為繁瑣。而嚴重度通常采用分級方式，也稱為病級指數（Pawelec，2006），調查便捷直觀、效率高，非常適合田間大批量試驗材料的抗性鑒定（王子斌 等，2009），可應用于胡蘿卜黑斑病抗性的鑒定（Pawelec et al.，2006；Le Clerc et al.，2009）。本試驗結果表明，隨著胡蘿卜的生長，各材料的病級指數逐漸增加。基于T3時期的病級指數，將160份胡蘿卜種質資源劃分為5類，其中抗性最強的第Ⅰ類有21份，其地上部的主要農藝性狀顯著優于其他類群，如平均葉數和地上部質量分別為抗性最弱的Ⅴ類的2倍和3.5倍。抗病性強的品種地上部表現較好，這與Simon和Strandberg（1998）的研究結果基本一致。此外，不同抗性品種間黑斑病危害程度與葉片黃化情況密切相關（Rogers & Stevenson，2010）。考慮后期材料生長會出現早熟葉片黃化，或者秋冬早霜引起的葉片凍害黃化等癥狀，極易與抗性調查混淆，建議選擇T2時期作為抗性調查時期。