不同馬鈴薯品種對南方根結線蟲的抗性測定

王婷　宋克光　史倩倩　梁晨　張劍峰　趙洪海

摘要：根結線蟲是馬鈴薯的重要有害生物，抗性品種利用是控制根結線蟲最經濟有效和環境友好的途徑。2018年4—7月采用田間小區試驗，測定了9個馬鈴薯品種對南方根結線蟲（Meloidogyne incognita）的抗性。結果顯示，馬鈴薯播種后35、60、90 d，所有品種根系對南方根結線蟲均表現為感病，蟲癭形成均趨加重，根系平均病情指數分別為30.5（21.1～46.7）、63.9（50.0～74.4）和82.0（70.0～90.0），抗性分屬‘低感-中感-高感的品種數量分別依次為‘6-3-0、‘0-3-6和‘0-0-9。播種后60 d和90 d，每個品種一定比例的塊莖對根結線蟲表現為感病，蟲癭形成呈大幅度加重趨勢，塊莖平均病情指數分別為25.6（14.0～47.3）和60.1（42.7～84.0），抗性分屬‘低感-中感-高感的品種數量分別依次為‘6-3-0和‘0-6-3。不同品種在根系和塊莖發病程度的相關性上存在差異，但隨著病害的進一步加劇，兩者的正相關關系趨于增強。總體來看‘荷蘭15受害較輕，‘冀張薯8號和‘H7受侵染重。結果表明，9個馬鈴薯品種均易感南方根結線蟲，在一定區域和栽培模式下馬鈴薯根結線蟲病存在嚴重發生的風險。

關鍵詞：馬鈴薯;南方根結線蟲;根系蟲癭;塊莖蟲癭;病情指數;感病性

中圖分類號：S435.32 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2019）10-0125-06

Resistance Evaluation of Potato Cultivars to Meloidogyne incognita

Wang Ting1， Song Keguang2， Shi Qianqian1， Liang Chen1， Zhang Jianfeng1， Zhao Honghai1

（1. College of Plant Health and Medicine， Qingdao Agricultural University/Key Laboratory of Integrated Crop

Pest Management of Shandong Province/Shandong Provincial Key Laboratory of Applied Mycology， Qingdao 266109， China;

2. Administration Committee of National Agricultural High-Tech Development Zone of Jimo， Qingdao 266224， China）

Abstract Root knot nematode （RKN， Meloidogyne spp.） is an important pest on potato， and the use of resistant cultivars is one of the most economical， effective and environmentally friendly ways to control RKN. From April to July in 2018， a field plot trial was carried out in greenhouse to detect resistance of nine potato cultivars to M. incognita. The results showed that， at 35 d， 60 d and 90 d posterior to potato sowing， the roots of the potato cultivars were all infected by RKN;the gall formation on root tended to aggravate with the disease indices of 30.5（21.1～46.7）， 63.9 （50.0～74.4） and 82.0 （70.0～90.0）， respectively， and the numbers of the cultivars identified as ?‘low-middle-high leveled susceptibility were ‘6-3-0， ‘0-3-6 and ‘0-0-9 in the order， respectively. At 60 d and 90 d posterior to potato sowing， a certain proportion of tubers of every potato cultivar were susceptible to RKN， the gall formation on tuber tended to aggravate with the disease indices of 25.6 （14.0～47.3） and 60.1 （42.7～84.0）， respectively， and the numbers of the cultivars identified as ‘low-middle-high leveled susceptibility were ‘6-3-0 and ‘0-6-3 in the order， respectively. There were differences in correlation between root and tuber disease degrees of the tested cultivars. But along with the disease aggravating， positive correlation between them tended to be enhanced. On the whole， the cultivar ‘Helan 15 was less damaged， and ‘Jizhangshu 8 and ‘H7 were severely infected. The results suggested that all the tested potato cultivars were easily susceptible to M. incognita， and the risk of the severe occurrence of potato knot root nematode existed， especially in/under certain regions and cultivation models.

Keywords Solanum tuberosum;Meloidogyne incognita;Root gall;Tuber gall;Disease index;Susceptibility

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是一種產值高、營養全的塊莖類農作物，在140多個國家均有種植，是世界上最重要的主食作物之一[1]。 中國是最大的馬鈴薯生產國，馬鈴薯種植面積和總產量均列世界第一[2]。2015年我國啟動了馬鈴薯主糧化戰略，新產區和種植面積呈擴大趨勢，而有害生物對馬鈴薯的危害亦日趨嚴重[3]。植物線蟲是農業生產上的重要有害生物，對許多作物造成的產量損失超過10%，貨幣損失每年高達1 570億美元[4]。根結線蟲（Meloidogyne spp.）分布廣，為害作物種類多，是世界農業上最具經濟重要性的植物線蟲[5， 6]。在溫暖地區發生危害嚴重的種類主要是南方根結線蟲（M. incognita）、瓜哇根結線蟲（M. javanica）和花生根結線蟲（M. arenaria），而在冷涼地區則為北方根結線蟲（M. hapla）、哥倫比亞根結線蟲（M. chitwoodi）和偽根結線蟲（M. fallax）[7， 8]。受根結線蟲侵染后，馬鈴薯根系和塊莖上分別產生瘤腫狀根結和腫皰狀蟲癭，病塊莖變小、畸形，塊莖產量、品質及商品化率嚴重下降[9]，產量損失可達25%或更高[10]，不適于銷售的塊莖比例可達30%～40%[11]。

我國已有關于根結線蟲危害馬鈴薯的報道[12， 13]，本課題組也在山東滕州、平度等馬鈴薯田發現根結線蟲[14]。隨著馬鈴薯種植區域和栽培模式的調整，根結線蟲對馬鈴薯的危害有加重趨勢，其防控技術研發現已成為馬鈴薯安全生產的迫切需求。抗性品種利用是最經濟有效的病害防治策略，評價作物對根結線蟲的抗性是篩選和利用抗性品種的重要前提，但在我國尚未開展馬鈴薯品種對南方根結線蟲的抗性研究。因此，探明馬鈴薯品種對最具經濟重要性的根結線蟲——南方根結線蟲的抗性，對于馬鈴薯產區優化和品種合理布局具有重要指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

試驗于2018年4—7月在青島即墨國家農業高新技術開發區溫室大棚中進行。上茬作物甜瓜上根結線蟲發生比較嚴重且分布相對均勻。根結線蟲種類為南方根結線蟲（Meloidogyne incognita），馬鈴薯種植前每100 g土壤中2齡幼蟲的群體密度為132（59 ～ 223）條。供試馬鈴薯品種為‘荷蘭15、‘冀張薯8號、‘冀張薯12號、‘克新1號、‘民豐紅、‘夏波蒂、‘H7、‘H8和‘H11，種薯均為原原種，由內蒙古民豐種業有限公司提供。

1.2 試驗設計和處理

試驗共設9個品種處理，采取隨機區組設計，重復3次，共計27個小區。小區大小8.0 m×1.5 m，每個小區種植2行馬鈴薯，每行32株。馬鈴薯種薯催芽后，于2018年4月2日采用“開溝播后起壟法”整薯播種。播種后正常管理，馬鈴薯生長期間大棚內溫度13～33℃。

1.3 調查和統計方法

分別在馬鈴薯播種后35、60、90 d進行調查。每次調查均采用隨機取樣法，每個小區挖取6株（3株/行），每個品種處理共計18株。將根系沖洗干凈后，逐一檢查根系和塊莖上蟲癭形成情況。按照基于Barker[15]和NY/T 3065—2016[16]修定的0～5級蟲癭級別劃分系統（表1），確定所調查根系和隨機抽取的塊莖（20個/小區、60個/品種）的蟲癭級別值。

根據以下公式計算各品種根系和塊莖上根結線蟲的病情指數（DI）。

根系病情指數=∑（某級別蟲癭株數×該蟲癭級別值）/（調查總株數×5）×100;

塊莖病情指數=∑（某級別蟲癭塊莖數×該蟲癭級別值）/（調查總塊莖數×5）×100。

根據病情指數，將馬鈴薯品種對根結線蟲的抗性分為5個等級：DI=0，免疫（或幾乎不發病）;060，高感（感病嚴重）。

1.4 數據處理

試驗所得數據均采用Microsoft Excel 2007和DPS軟件進行統計分析，采用Duncans新復極差法對各品種的抗性進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 播種后 35 d調查結果

播種后35 d，9個馬鈴薯品種所有根系均有根結線蟲蟲癭產生。根系病情指數平均為30.5，品種‘H8的最大（46.7），‘冀張薯12號的最小（21.1）。部分品種間，根系病情指數存在顯著性差異（P﹤0.05）。所有品種根系對根結線蟲均為低感或中感，表現為中感的有‘H8、‘民豐紅和‘H11，其他6個品種則為低感（表2）。播種后35 d植株尚未形成塊莖或塊莖極少而小，無法統計塊莖上的蟲癭指數。

2.2 播種后60 d調查結果

播種后60 d，9個馬鈴薯品種根系上的根結線蟲蟲癭形成均加重。根系DI平均為63.9，品種‘H8的最大（74.4），‘荷蘭15和‘夏波蒂的最小（50.0），且之間存在顯著性差異，但與其他品種相比差異不顯著。9個品種根系對根結線蟲均為中感或高感，其中‘荷蘭15、‘夏波蒂和‘H7表現為中感，其他6個品種為高感（表3）。

播種后60 d，9個馬鈴薯品種塊莖上產生不同程度的蟲癭。塊莖DI平均為25.6，‘冀張薯8號的最大（47.3），‘荷蘭15的最小（14.0）。9個品種塊莖對根結線蟲均為低感或中感，其中‘冀張薯8號、‘H7和‘H11表現為中感，其他6個品種為低感（表3）。

2.3 播種后90 d調查結果

播種后90 d，9個馬鈴薯品種根系上根結線蟲蟲癭的嚴重程度進一步加劇。根系DI平均為82.0，品種‘H7的最大（90.0），‘民豐紅的最小（70.0），且之間存在顯著性差異，但與其他品種差異不顯著。9個品種根系對根結線蟲均表現為高感（表4）。

播種后90 d，9個馬鈴薯品種塊莖上根結線蟲蟲癭形成均加重。塊莖DI平均為60.1，‘H7的最大（84.0），‘荷蘭15的最小（42.7）。9個品種塊莖對根結線蟲均為中感或高感，其中‘H7、‘冀張薯8號和‘H113個品種表現為高感，其他6個品種為中感（表4）。

播種后90 d調查發現，各品種蟲癭塊莖占比從高到低依次為‘冀張薯8號、‘H7、‘H11、‘克新1號、‘夏波蒂、‘冀張薯12號、‘H8、‘民豐紅和‘荷蘭15，蟲癭塊莖百分率分別為91.1%、89.1%、88.2%、71.9%、68.4%、63.9%、62.0%、55.2%和52.0%;大多罹病塊莖要么蟲癭較大面積發生（大中塊莖），要么出現較為嚴重畸形（小中塊莖）。受根結線蟲侵染，品種‘H7多數較小塊莖嚴重畸形，有的變為“心”形或紡錘形，襯以表面蟲癭酷似“草莓果實”;‘冀張薯8號許多較大塊莖出現較大范圍且明顯的蟲癭，不少蟲癭組織開始壞死、腐爛（圖1）。

2.4 不同時期調查結果比較

播種后35、60、90 d，9個馬鈴薯品種根系DI最大值分別為46.7、74.4和90.0，平均值分別為30.5、63.9和82.0，播種后60 d和90 d的根系DI比前一次的分別增加了110%和28%，即在馬鈴薯生長中后期隨著無蟲癭根系的減少，根系發病加重程度趨于降低。播種后60 d和90 d的塊莖DI最大值分別為47.3和84.0，平均值分別為25.6和60.1，播種后90 d比60 d增加了135%，即在馬鈴薯生長中后期塊莖病情加重幅度很大（表5）。播種后60 d和90 d塊莖DI與根系DI的比值分別為0.40和0.73，表明在馬鈴薯生長后期塊莖和根系病情關系趨于較大正相關性。但不同時期塊莖DI和根系DI的正相關性在品種間尚存較大差異，其中正相關性較大的有‘冀張薯8號和‘H7，較小的有‘民豐紅和‘荷蘭15。綜合比較，‘荷蘭15受害較輕，‘冀張薯8號和‘H7受害較重。

3 討論與結論

馬鈴薯播種后35、60、90 d，9個品種根系對南方根結線蟲（M. incognita）均表現為感病，蟲癭形成逐漸加重，根系平均DI分別為30.5（21.1～46.7）、63.9（50.0～74.4）和82.0（70.0～90.0），分屬‘低感-中感-高感抗性水平的品種數量分別依次為‘6-3-0、‘0-3-6和‘0-0-9。播種后60 d和90 d，9個品種塊莖對根結線蟲均表現為感病，蟲癭形成呈大幅度加重趨勢，塊莖平均DI分別為25.6（14.0～47.3）和60.1（42.7～84.0），分屬‘低感-中感-高感抗性水平的品種數量分別依次為‘6-3-0和‘0-6-3。不同品種在根系和塊莖發病程度的相關性上存在差異，但隨著病情的進一步加劇，兩者的正相關關系趨于增強。播種后35 d和60 d馬鈴薯最大根系DI分別為46.7和74.4，而在感病對照DI（通常為最大DI）≥60時抗性鑒定才判定為有效[16]，故而根系蟲癭調查宜在播種后50～60 d進行。

世界上種植的絕大多數馬鈴薯品種對根結線蟲缺乏抗性，根結線蟲抗性主要存在于野生種中。Janssen等通過盆栽線蟲接種試驗發現，10個生產上栽培的馬鈴薯品種對哥倫比亞根結線蟲（M. chitwoodi）和北方根結線蟲（M. hapla）均無抗性;野生種S. fendleri對M. chitwoodi表現為極高抗性，S. fendleri 和S. chacoense對M. hapla表現為中抗到高抗[17]。Kouassi等研究了野生種S. sparsipilum對南方根結線蟲的抗性遺傳和表型，結果支持抗性由單基因（Mh）控制的假說[18]。在巴西種植的大多數馬鈴薯品種對根結線蟲是敏感的，從野生材料中篩選抗源成為抗性利用的主要途徑[19]。毛彥芝等測定了28份馬鈴薯品種和育種材料對北方根結線蟲的抗性，發現幾乎所有品種表現為感病，只有育種材料白頭翁抗性較強，另有2個材料的根系對M. hapla具有一定抗性[20]。本試驗發現，9個供試馬鈴薯品種對南方根結線蟲均為嚴重感病，但總體看來，‘荷蘭15受害較輕，‘冀張薯8號、‘H7受害較重。

綜上所述，在我國馬鈴薯生產上存在遭受南方根結線蟲危害的風險。目前關于馬鈴薯受南方根結線蟲危害的報道不多，究其原因，可能是馬鈴薯多露地栽培，生育前中期氣溫較低，不利于線蟲的侵染[21]。隨著全球氣候變暖的加速、種植區域調整的加快和高效設施栽培的推廣，根結線蟲成為馬鈴薯重要致病和限制因子的風險將逐漸增大。因此，系統開展根結線蟲抗源評價與篩選、抗性品種選育與利用具有重要實踐意義。若需考察大量品種和育種材料的線蟲抗性，建議采用培養皿塊莖切片、盆栽定量接種等方法[17-20]，評價指標則需涉及繁殖系數（Rf=Pf/Pi）等。

參 考 文 獻：

[1]Haase N U. The canon of potato science： 50. The nutritional value of potatoes[J]. Potato Research， 2007， 50： 415-417.

[2]李子涵， 楊曉晶. 世界及中國馬鈴薯產業發展分析[J]. 中國食物與營養， 2016， 22（5）： 5-9.

[3]黃沖， 劉萬才. 近年我國馬鈴薯病蟲害發生特點與監控對策[J]. 中國植保導刊， 2016， 36（6）： 48-52， 29.

[4]Abad P， Gouzy J， Aury J M， et al. Genome sequence of the metazoan plant-parasitic nematode Meloidogyne incognita[J]. Nature Biotechnology， 2008， 26（8）： 909-915.

[5]Sasser J N. Root-knot nematodes： a global menace to crop production[J]. Plant Disease， 1980， 64（1）： 36-41.

[6]Jones J T， Haegeman A， Danchin E G J， et al. Top 10 plant-parasitic nematodes in molecular plant pathology[J]. Molecular Plant Pathology， 2013， 14（9）： 946-961.

[7]Scurrah M L， Niere B， Bridge J. Nematode parasites of Solanum and sweet potatoes[M]//Luc M， Sikora R A， Bridge J （Eds）. Plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. Second Edition. Wallingford： CABI Publishing， 2005： 193-219.

[8]EPPO. PM 7/41 （3）Meloidogyne chitwoodi and Meloidogyne fallax[J]. EPPO Bulletin， 2016， 46（2）： 171-189.

[9]Vovlas N， Mifsud D， Landa B B， et al. Pathogenicity of the root-knot nematode Meloidogyne javanica on potato[J]. Plant Pathology， 2005， 54（5）： 657-664.

[10]Mai W F， Brodie B B， Harrison M B， et al. Nematodes[M]//Hooker W J （ed）. compendium of potato diseases. St Paul， Minnesota： American Phytopathological Society， 1981： 93-101.

[11]Singh N， Maheshwari M N， Chaudhari S M， et al. Integrated management of root-knot nematode （Meloidogyne incognita） in potato[J]. Indian Phytopathology， 2014， 67（4）： 418-422.

[12]何衛， Struik P C. 西南山區馬鈴薯病蟲害狀況分析[J]. 馬鈴薯雜志， 1998， 12（3）： 131-135.

[13]王朋軍， 王杏婷， 代艷瓊， 等. 防治馬鈴薯根結線蟲病藥劑篩選初探[C]//馬鈴薯產業與精準扶貧.2017：493-500.

[14]王瑞恒. 青島市馬鈴薯根際線蟲的種類鑒定及多樣性研究[D]. 青島： 青島農業大學， 2018.

[15]Barker K R. Nematode extraction and bioassays[M]//Barker K R， Carter C C， Sasser J N （eds）. An advanced treatise on Meloidogyne， VolumeⅡ： methodology. Raleigh， NC： North Carolina State University Graphics，1985：19-35.

[16]中國農業科學院蔬菜花卉研究所.西瓜抗南方根結線蟲室內鑒定技術規程：NY/T 3065-2016[S]. 2016.

[17]Janssen G J W， Norel A V， Verkerk-Bakker B， et al. Detecting resistance to the root-knot nematodes Meloidogyne hapla and M. chitwoodi in potato and wild Solanum spp.[J]. Potato Research， 1995， 38（4）： 353-362.

[18]Kouassi A B， Kerlan M C， Sobczak M， et al. Genetics and phenotypic characterisation of the hypersensitive resistance of Solanum sparsipilum to Meloidogyne incognita[J]. Nematology， 2005， 7（2）： 213-225.

[19]Medina I L， Gomes C B， Correa V R， et al. Genetic diversity of Meloidogyne spp. parasitising potato in Brazil and aggressiveness of M. javanica populations on susceptible cultivars[J]. Nematology， 2017， 19（1）： 69-80.

[20]毛彥芝， 李春杰， 胡巖峰， 等. 評價黑龍江省主栽馬鈴薯品種及重要育種材料對北方根結線蟲的抗性[J]. 作物學報， 2017， 43（12）： 1864-1869.

[21]Van Gundy S D. Ecology of Meloidogyne spp.—emphasis on environmental factors affecting survival and pathogenicity[M]//Sasser J N， Carter C C （eds）. An advanced treatise on Meloidogyne， VolumeⅠ： biology and control. Raleigh， NC： North Carolina State University Graphics，1985：176-182.

收稿日期：2019-06-07

基金項目：山東省現代農業產業技術體系薯類創新團隊項目（SDAIT-16-06）;國家公益性行業（農業）科研專項（201503114）;青島市現代農業產業技術體系項目（6622316106）

作者簡介：王婷（1994—），女，碩士研究生，主要從事根結線蟲研究。E-mail： 1807225864@qq.com

通訊作者：趙洪海（1969—），男，教授，主要從事植物線蟲學研究。E-mail： hhzhao@qau.edu.cn

張劍峰（1964—），男，教授，主要從事馬鈴薯病害研究。E-mail：qauzjf@163.com