抗白粉病胡麻種質(zhì)資源田間鑒定與篩選

羅俊杰 葉春雷 歐巧明

摘要 白粉病目前已成為影響胡麻產(chǎn)量和質(zhì)量最常見的病害之一，種植抗病品種是防控病害最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的有效措施，然而抗病親本材料的缺乏已成為制約抗病品種選育的關(guān)鍵因素。為篩選出抗白粉病胡麻材料，本研究在田間自然感病的條件下，采用病情指數(shù)法對300份國內(nèi)外胡麻種質(zhì)資源材料進(jìn)行了抗白粉病鑒定和評價。結(jié)果表明，所有供試材料均程度不同地感染胡麻白粉病，無免疫材料，僅有5份材料為中抗;其余295份均為感病材料，其中8份材料中感，52份材料感病，235份材料高度感病。本研究可為抗白粉病胡麻品種的培育及相關(guān)抗病基因的發(fā)掘提供參考。

關(guān)鍵詞 胡麻; 白粉病; 種質(zhì)資源; 抗性鑒定

中圖分類號： S 435.24 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ?DOI： 10.16688/j.zwbh.2018407

Abstract Powdery mildew has become one of the common diseases affecting yield and quality in oil flax at present. Planting resistant cultivars is the most economic， environment-friendly and effective way to prevent and control the disease，while the critical restriction factor in breeding resistant varieties is lack of resistant hybrid parents. With the object to screen oil flax materials with resistance to powdery mildew， the method of disease index was applied to determine and evaluate 300 oil flax germplasm resources in field natural infection. The result showed all of the tested materials were infected variously in extent by powdery mildew. There were no single material immune to the disease， only 5 materials showed moderate resistance. The rest of 295 materials were susceptible to the disease， there were 8 materials showed moderate susceptible， 52 susceptible and 235 highly susceptible. The result can provide references for breeding of oil flax varieties with resistance to powdery mildew and exploring the relevant resistant genes.

Key words oil flax; powdery mildew; germplasm resource; resistance identification

胡麻為油用亞麻的俗稱，是干旱和半干旱區(qū)重要的油用和經(jīng)濟(jì)作物[1]。白粉病目前已成為國內(nèi)外大部分胡麻種植區(qū)最常見的病害之一，近年來在我國甘肅、新疆、河北、內(nèi)蒙古等胡麻主產(chǎn)區(qū)時有大面積發(fā)生，嚴(yán)重影響胡麻的產(chǎn)量和質(zhì)量。胡麻白粉病的病原菌為Oidium lini Skoric（胡麻粉孢），屬子囊菌門真菌，其病原菌寄生專化性較強(qiáng)，而且在一個生長季節(jié)中可多次重復(fù)侵染，導(dǎo)致胡麻白粉病大暴發(fā)[2-3]。胡麻白粉病目前主要使用農(nóng)藥在發(fā)病初期進(jìn)行防治，但防治效果大多較差且會導(dǎo)致種植成本增加，同時也在一定程度上造成了環(huán)境污染。種植抗病品種并進(jìn)行抗病基因的合理布局是防控包括白粉病、銹病等在內(nèi)的作物病害的經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保、安全的途徑[4-6]。然而據(jù)相關(guān)研究者[2， 7-9]及本文作者多年的調(diào)查，國內(nèi)主栽胡麻品種中極為缺乏抗白粉病材料。因此，鑒定和篩選抗白粉病胡麻資源以用于抗白粉病胡麻品種的培育，是目前急需開展的工作。國外如印度、埃及、加拿大從20世紀(jì)80年代末就開始了這方面的研究，相繼篩選出了一些抗病種質(zhì)[3，10]。我國對于亞麻種質(zhì)資源的抗白粉病鑒定篩選研究較少，迄今為止僅有喬紅霞等[2]、何建群等[11]和王玉富等[12]的3篇報道，同時這些研究除了篩選出的抗病種質(zhì)材料少之外，均為1年的試驗(yàn)結(jié)果，而由于種植地區(qū)的變化、氣候環(huán)境的不同以及白粉病生理小種的變異，一些抗病材料并不能一直保持其抗性。基于以上認(rèn)識，本研究對搜集引進(jìn)的300份國內(nèi)外胡麻種質(zhì)資源進(jìn)行了兩年（2016-2017年）的田間抗白粉病鑒定，以期篩選出抗病種質(zhì)，為抗白粉病胡麻品種的培育及相關(guān)抗病基因的發(fā)掘提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料300份，其中尚未進(jìn)行過白粉病鑒定的材料295份，引自甘肅省農(nóng)作物種質(zhì)資源保存庫;5份為Rashid和Duguid[3， 13]在加拿大篩選出的抗白粉病材料AC Emerson、AC Watson、AC McDuff、Atalante與Linda，引自加拿大植物資源保存中心（Plant Gene Resources of Canada，PGRC）。

1.2 方法

1.2.1 田間鑒定圃設(shè)計

田間鑒定圃位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院內(nèi)試驗(yàn)地，前茬為小麥。試驗(yàn)材料分兩批分別于2016-2017年3月下旬播種，采用人工開溝撒播，每份材料種植2行，行距0.2 m，行長1.2 m，種植密度為500萬粒/hm2，鑒定圃兩邊各種植2行保護(hù)行。生育期期間不施用任何殺菌劑，其余均按大田常規(guī)管理。

1.2.2 抗白粉病田間調(diào)查與鑒定

在7月中旬，待田間胡麻白粉病普遍發(fā)生時對供試材料的感病情況進(jìn)行觀察記載。每份材料隨機(jī)選取20株，參照楊學(xué)等[15]、沈成等[16]及李進(jìn)京等[17]的方法進(jìn)行病情分級，具體如下：0級，無侵染病癥;1級，植株有1/3以下的葉片發(fā)病，白粉模糊不清;2級，植株有1/3～2/3的葉片發(fā)病，白粉較為明顯;3級，植株有2/3以上的葉片發(fā)病，白粉層較厚、連片;4級，白粉層較厚，葉片開始變黃、壞死;5級，植株有2/3以上的葉片變黃、壞死。

根據(jù)病級計算病情指數(shù)，公式為：DI=∑（sini）/5N， ?式中，DI為病情指數(shù)，si為發(fā)病級別，ni為相應(yīng)發(fā)病級別的株數(shù)，N為調(diào)查的總株數(shù)。依據(jù)各材料兩年抗白粉病鑒定結(jié)果的平均值，按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗性評價：病情指數(shù)DI=0為免疫;0

1.2.3 主要農(nóng)藝性狀記載

按照《油用亞麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[17]對生育期、株高、單株果數(shù)、千粒重等主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查記載及考種。

1.2.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析及作圖

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及作圖，用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試胡麻材料主要農(nóng)藝性狀的變異分析

供試的300份胡麻種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀變異情況見表1。

可以看出，在記載觀察的6個主要農(nóng)藝性狀中，變異幅度均達(dá)到10%以上，變異系數(shù)在14.03%～36.28%之間，其中以單株果數(shù)的變異幅度最大，而每果粒數(shù)的變異幅度最小。各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)按從高到低依次為單株果數(shù)、分枝數(shù)、千粒重、生育期、株高、每果粒數(shù)。由此可見，供試的胡麻種質(zhì)資源材料的主要農(nóng)藝性狀變異豐富，進(jìn)一步進(jìn)行抗白粉病鑒定具有可行性。

2.2 胡麻種質(zhì)資源白粉病抗性鑒定結(jié)果

總體而言，兩年的白粉病發(fā)病情況基本相似，2016年首次發(fā)病時間為6月19日，2017年則為6月13日，2016-2017年7月中旬時均達(dá)到白粉病盛發(fā)期。供試胡麻材料兩年白粉病病情指數(shù)的方差分析結(jié)果表明（表2），供試材料之間抗病性具有極顯著差異（P<0.001），但年際間差異不顯著，這與兩年白粉病總體發(fā)病情況相似相關(guān)。

在300份胡麻供試材料中，兩年各材料的平均病情指數(shù)在25.0～98.0之間，所有材料的平均病情指數(shù)為86.6，說明兩年發(fā)病較重，同時未監(jiān)測出對白粉病免疫及高抗的材料。統(tǒng)計結(jié)果表明（圖1、表3），中抗的材料有5份，分別為‘公系32號、‘河北大粒、‘71-426、‘謝列波和‘KARNOBAT 1410 1.1，占參試材料的1.67%;其余295份材料均表現(xiàn)感病，其中中感材料（MS）8份，占2.67%，感病材料（S）52份，占17.33%;高感材料（HS）235份，占78.33%。在篩選出的5份抗病材料中，4份來自于中國，另外1份的來源未知。此外，引進(jìn)的5份在加拿大鑒定為抗白粉病的材料（1.1），無一例外均表現(xiàn)為高度感病（病情指數(shù)在90以上，表3）。

3 結(jié)論與討論

白粉病目前已成為胡麻產(chǎn)區(qū)的主要病害之一，由于缺乏抗病品種，一旦溫度和濕度等環(huán)境條件適宜，胡麻白粉病就會大暴發(fā)，呈現(xiàn)出發(fā)病時間短、流行速度快等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響胡麻產(chǎn)量和質(zhì)量，從而進(jìn)一步影響農(nóng)民增收和胡麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3， 18-19]。胡麻白粉病目前主要采用三唑類、甲氧基丙烯酸酯類等農(nóng)藥進(jìn)行防治[16， 20-21]。藥劑防治不僅導(dǎo)致種植成本的增加，還造成環(huán)境污染。種植抗病品種是防治作物病害最經(jīng)濟(jì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的方式，也成為胡麻育種者主要的育種目標(biāo)之一[23]。對胡麻種質(zhì)資源材料進(jìn)行抗病鑒定和篩選，是解決目前抗病親本極度缺乏的困境和制約抗病品種培育的重要途徑之一。

相對于黃瓜、甜瓜和小麥等農(nóng)作物，人們對胡麻白粉病的研究較少，且目前國內(nèi)尚未有對白粉病生理小種的分離鑒定等研究報道。因此，對于胡麻白粉病鑒定，主要在田間自然發(fā)病條件下進(jìn)行。本研究對國內(nèi)外300份胡麻種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的分析發(fā)現(xiàn)（表1），這些材料農(nóng)藝性狀的多樣性豐富，反映了其遺傳基因的多樣性，有利于白粉病抗性鑒定篩選。對這些材料連續(xù)兩年的田間抗白粉病鑒定結(jié)果表明，其中無免疫及高抗材料，且僅有5份材料（‘公系32號、‘河北大粒、‘71-426、‘謝列波和‘KARNOBAT 1410 1.1）表現(xiàn)為中抗（表3），這說明胡麻抗白粉材料尤其是抗性良好的材料極度缺乏，這與喬紅霞和陳娟[2]的研究結(jié)果相似，在其所鑒定的53份胡麻種質(zhì)中，僅‘西吉胡麻表現(xiàn)為抗病。引進(jìn)的5份在加拿大鑒定為抗白粉病的胡麻材料（AC Emerson、AC Watson、AC McDuff、Atalante和Linda）[3，13]，兩年的病情指數(shù)均在90以上（表3），表現(xiàn)為極度感病，說明在不同的氣候條件和種植區(qū)域可能因白粉病生理小種的不同而使其喪失了抗病性。因此，對于本試驗(yàn)研究中所篩選出的抗病材料，還需要進(jìn)行多年多點(diǎn)的鑒定，以便篩選出對不同生理小種具有抗性的胡麻材料。

中國作為全球主要的胡麻產(chǎn)區(qū)之一，胡麻產(chǎn)量和種植面積分別位列世界第二和第三[24]。然而與其他主要胡麻種植國如加拿大、印度等國相比，我國對于胡麻抗白粉病種質(zhì)資源的鑒定篩選研究工作還較為落后。從20世紀(jì)80年代末開始，這些國家的研究者就相繼開展了這方面的工作，鑒定篩選出了一批抗白粉病材料，并進(jìn)一步對胡麻白粉病進(jìn)行了QTL定位研究[3， 13， 24-25]。此類研究為抗病品種的培育提供了重要支持，最近Rashid[26]的研究結(jié)果即為最好的例證：連續(xù)4年（2012-2016年）的田間白粉病抗性鑒定結(jié)果表明，90%的加拿大主栽胡麻品種表現(xiàn)抗病。由此可見，進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的工作迫在眉睫。

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（責(zé)任編輯： 楊明麗）