華南型黃瓜自交系白粉病抗性與光合特性的關(guān)系

金海軍 胡繼軍 卜立君 丁小濤 余紀(jì)柱 張紅梅

摘? ? 要： 為了篩選抗白粉病強(qiáng)的華南型黃瓜種質(zhì)資源，以17份華南型黃瓜自交系為材料進(jìn)行白粉病噴霧接種，調(diào)查并測定了自交系材料的病情指數(shù)、相對葉綠素含量和光合指標(biāo)。結(jié)果表明，根據(jù)白粉病病情指數(shù)，自交系材料‘C0503和‘C1216屬于高抗，‘15C-18為抗病，‘01JM-1為中抗，其他為高感或感病。這4份材料在發(fā)病后保持著較高的相對葉綠素含量（50%以上）和較高的光合速率（20 ?mol·m-2·s-1以上），氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的下降幅度較小。對白粉病抗性強(qiáng)的材料光合性能也強(qiáng)，自交系材料‘C0503‘C1216‘15C-18和‘01JM-1可以作為品種選育的抗病性材料加以利用。

關(guān)鍵詞： 黃瓜; 自交系; 白粉病; 病情指數(shù); 抗性鑒定; 光合指標(biāo)

中圖分類號：S642.2? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號：1673-2871（2020）02-027-04

Relationship between powdery mildew resistance and photosynthetic characteristics of cucumber inbred lines of South China type

JIN Haijun1， HU Jijun2， PU Lijun3， DING Xiaotao1， YU Jizhu1， ZHANG Hongmei1

（1.Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology / Horticultural Research Institute， Shanghai Academy of Agricultural Sciences， Shanghai 201403， China; 2.Shanghai Funong Seed Industry Co.， Ltd，Shanghai 201209， China; 3. Shanghai SunqiaoYijia Agricultural Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201210， China）

Abstract： In order to screen Southern China type germplasm with strong powdery mildew resistance， the disease index， relative chlorophyll content and photosynthetic indexes of inbred lines were investigated and measured by spraying powdery mildew on 17 cucumber inbred lines. The results showed that the inbred lines ‘C0503 and ‘C1216 belonged to high resistance type， ‘15C-18 was disease resistance type， ‘01JM-1 was mid-disease resistance type and others were all high susceptibility or susceptibility type according to disease index of powdery mildew. After the onset of disease， these 4 materials maintained higher relative chlorophyll contents （more than 50%）and higher photosynthetic rate （more than 20 mol·m-2·s-1）， while stomatal conductance and transpiration rate decreased slightly. Therefore， the photosynthetic abilities of materials with strong resistance to powdery mildew were also strong. Inbred lines ‘C0503‘C1216‘15C-18 and ‘01JM-1 could be used as disease-resistant materials for breeding.

Key words： Cucumber; Inbred line; Powdery mildew; Disease index; Resistance identification;Photosynthetic index

白粉病是黃瓜生產(chǎn)上的一大病害，具有潛育期短、侵染頻繁、流行性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。不論溫室、大棚還是露地栽培黃瓜均可發(fā)生，條件合適的情況下，幾天就可以傳遍整個大棚[2]。白粉病主要侵染葉片，影響植株光合作用，進(jìn)而影響果實品質(zhì)和產(chǎn)量，造成大量減產(chǎn)[3]。張英昊[4]研究認(rèn)為，重度感染白粉病的煙草葉片葉綠素含量和光合速率相比正常葉片明顯下降;不同番茄品種在感染白粉病后，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均下降，感病較重的下降幅度大[5]，研究認(rèn)為凈光合速率的下降與白粉病侵染造成葉綠素含量降低有關(guān)[6-7];白建瑞[8]通過對小麥抗感白粉病材料的研究發(fā)現(xiàn)，抗病性植株的光合速率和氣孔導(dǎo)度高于感病性植株。篩選抗白粉病甚至免疫的黃瓜材料，實現(xiàn)種質(zhì)材料的快速創(chuàng)新，進(jìn)而培育出高度抗白粉病的黃瓜新品種，是控制病害發(fā)生的最有效、最根本的途徑[9]。華南類型黃瓜相對于歐洲類型黃瓜極易感染白粉病，并且華南類型黃瓜中高抗白粉病的品種也比較少，因此，筆者通過對17份華南型自交系材料進(jìn)行白粉病接種，研究各自交系材料的病情指數(shù)、相對葉綠素含量和光合指標(biāo)，以期篩選出高抗白粉病的優(yōu)良育種材料，為抗病品種的選育及其推廣利用提供必要的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

華南型黃瓜自交系材料17份（表1），由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所黃瓜課題組提供。黃瓜白粉病菌（Sphaerotheca fuliginea）采集自田間自然感病的黃瓜葉片，吹去發(fā)病葉片上的雜物和老孢子，在20～24 ℃的條件下保濕培養(yǎng)24 h，將新長出的孢子用毛筆刷入無菌水中，配制成10×10倍顯微鏡下每個視野10～15個孢子的懸浮液用于接種[10]。

1.2 方法

1.2.1 育苗與管理 試驗在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所設(shè)施園藝重點(diǎn)實驗室進(jìn)行。2018年2月25日將17份自交系材料播種于營養(yǎng)缽中，基質(zhì)配比為V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=7∶2∶1。4月1日，幼苗1葉1心時，利用噴霧接種法進(jìn)行接種，手持噴霧器將孢子懸浮液均勻噴于葉面，以霧滴布滿葉面但不流失為宜。試驗設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)10株，以噴清水為對照。接種后置于ESW-1000型全自動智能人工氣候箱（杭州錢江生化儀器公司生產(chǎn)）中進(jìn)行培養(yǎng)（白天25 ℃、夜晚18 ℃、光照強(qiáng)度在600 ?mol·m-2·s-1 12 h、濕度為80%）。接種10 d后調(diào)查病情指數(shù)，測定葉片相對葉綠素含量和光合指標(biāo)。

1.2.2 白粉病病情指數(shù)調(diào)查 接種10 d后調(diào)查各材料的白粉病病情指數(shù)。白粉病分級標(biāo)準(zhǔn)為[11]：0級，無病斑;1級，病斑占葉面積1/16以下;3級，病斑占葉面積1/16～1/8;5級，病斑占葉面積1/8～1/4;7級，病斑占葉面積1/4～1/2;9級，病斑占葉面積1/2以上。白粉病病情指數(shù)計算公式如下：病情指數(shù)（DI）=Σ（各級病株數(shù)×病級數(shù)）/（植株總數(shù)×最高病級數(shù)）×100。白粉病抗性評價指標(biāo)依據(jù)病情指數(shù)（DI）劃分為高抗（HR）：DI≤20;抗病（R）：2080。

1.2.3 葉片相對葉綠素含量測定 利用SPAD-502型手提式相對葉綠素含量測定儀進(jìn)行測定。

1.2.4 葉片光合指標(biāo)測定 利用LI-6400型光合儀（美國LI-COR公司）在9：00—11：00測定黃瓜第1片真葉的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），測定時光照強(qiáng)度約800 ?mol·m-2·s-1，CO2體積分?jǐn)?shù)為（400±10） ?L·L-1。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003繪圖，用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 白粉病病情指數(shù)調(diào)查

4月8日發(fā)現(xiàn)接種的第1片真葉上開始有病斑，4月10日各材料充分發(fā)病，材料間抗性差異明顯。調(diào)查結(jié)果表明，有14個自交系材料的病情指數(shù)都超過了50，3號和10號的病情指數(shù)最低，僅為5.45和5.71，對白粉病表現(xiàn)為高抗;15號為抗病;14號為中抗，其他為高感或感病（表2）。

2.2 發(fā)病株與對照株相對葉綠素含量的差異

從圖1可以看出，對照材料的相對葉綠素含量，14號最高，為57%;1～5、8～11和13～15號材料的相對葉綠素含量也達(dá)到了50%以上，顯著高于其他自交系材料。接種白粉病病菌后，所有材料的葉綠素含量都有所下降，6、7、10、12、15和16號的葉綠素含量下降幅度較小，都在7%以下;11、13和17號的葉綠素含量降幅顯著高于其他材料，分別為14.36%、18.79%、15.72%。

2.3 接種植株和對照植株葉片光合作用參數(shù)的變化

由表3可以看出，黃瓜幼苗接種白粉病菌后，發(fā)病葉的Pn值明顯下降，下降較多的自交系材料為6、7、11號，分別下降了70%、40%、42%。不同自交系材料正常植株的Pn值差異也較大，其中3、10、14、15、17號的Pn值都達(dá)到了20 ?mol·m-2·s-1以上，顯著高于其他材料，最高的為3號，Pn值為22.14 ?mol·m-2·s-1;最低的為2號，Pn值為14.80 ?mol·m-2·s-1。發(fā)病植株的Pn值與對照相比下降幅度較小的有3、10、12、14、15、17號，分別下降了12.78%、14.94%、4.11%、10.67%、14.15%、14.18%。發(fā)病植株P(guān)n值最高的為3號，為19.31 ?mol·m-2·s-1，最低的為6號，僅有4.73 ?mol·m-2·s-1，顯著低于其他自交系材料。17份自交系材料中大部分材料葉片的Ci值在感染白粉病后有所增加，但2、6、10、16號與對照相比有所下降，除了6號外，其他4個材料的Ci值顯著低于對照。所有材料的發(fā)病葉的Tr值和Gs值與對照相比都有所下降，病情指數(shù)較小的3、10、14和15號的下降幅度顯著小于其他材料。

3 討論與結(jié)論

對華南型黃瓜種質(zhì)資源進(jìn)行白粉病抗性鑒定，可以為抗源篩選和抗病育種服務(wù)。筆者對17份華南型黃瓜種質(zhì)資源材料進(jìn)行白粉病抗性鑒定，結(jié)果表明，3號（‘C0503）和10號（‘C1216）為高抗白粉病材料，15號（‘15C-18）為抗病材料，14號（‘01JM-1）為中抗材料。

前人研究表明，黃瓜葉片光合系統(tǒng)對白粉病十分敏感[12]。葉綠素在光合作用中起吸收光能的作用，既是光能的“捕獲器”，又是光能的“轉(zhuǎn)換器”，其含量直接影響光合作用的強(qiáng)弱[4，13-14]。在對煙草[4]和黃瓜[12]的研究中都發(fā)現(xiàn)感染白粉病菌的煙草和黃瓜葉片，葉綠素含量和光合速率明顯下降，李小玲等[15]研究認(rèn)為，甜瓜抗白粉病能力與葉綠素含量有一定的正相關(guān)，韓慶典等[16]在對不同抗性小麥品種接種白粉病菌后發(fā)現(xiàn)，感病品種光合速率低的原因與相對葉綠素含量降低幅度較大有關(guān)。本試驗中，黃瓜葉片感染白粉病后，葉片上被大小不等的白色菌斑覆蓋，發(fā)病較重的整個葉片上都布滿了白色菌斑，并且葉片發(fā)黃，使得葉片中相對葉綠素含量和光合速率明顯降低。抗性較強(qiáng)的4份材料有著較高的葉綠素含量和光合速率，這與前人的研究結(jié)果一致。

植物在進(jìn)行光合作用時，氣孔可以控制水分的蒸發(fā)，氣孔導(dǎo)度是一個動態(tài)參數(shù)[5，8]。本試驗中黃瓜發(fā)病葉片的氣孔導(dǎo)度低于對照，這與葉片面積受損，水分容易丟失，病菌的代謝產(chǎn)物對葉片氣孔通導(dǎo)能力產(chǎn)生了一定程度上的影響有關(guān)[16]。3、10、14和15號材料的氣孔導(dǎo)度下降幅度較小，這與其抗性較強(qiáng)有關(guān)。黃瓜接種葉片的蒸騰速率相比對照也有所下降，并且抗性強(qiáng)的材料下降幅度小，這與吳昊等[5]在番茄上的研究結(jié)果一致。而張英昊[4]研究認(rèn)為，煙草葉片感染白粉病菌后蒸騰速率增加，隨著感病程度加重，蒸騰速率又有所降低，但還是高于正常葉片。白建瑞[8]研究發(fā)現(xiàn)，感病小麥葉片的蒸騰速率高于抗病品種。植物葉片感染白粉病后蒸騰速率或增加或降低的這種不一致性可能與品種或測定時間有關(guān)。17份自交系材料中，小部分材料Ci值下降，大部分材料在感病后Ci值有所增加，說明非氣孔因素應(yīng)該是黃瓜葉片光合作用降低的主要原因之一。

綜上所述，抗病性強(qiáng)的黃瓜自交系材料有著較高的葉綠素含量和較強(qiáng)的光合性能，是選育抗病品種的優(yōu)良材料。通過抗病品種的合理布局、輪換等栽培技術(shù)措施，可以抑制白粉病的發(fā)生與流行。

參考文獻(xiàn)

[1] 王友平，朱金英，郭平銀，等.黃瓜白粉病研究進(jìn)展[J].長江蔬菜，2009（1）：37-42.

[2] 孫玉河，管煒，王惠哲.不同黃瓜材料白粉病田間發(fā)病調(diào)查及抗性分析[J].中國瓜菜，2010，23（6）：5-7.

[3] 曲麗，秦智偉.黃瓜白粉病病原菌及抗病性研究進(jìn)展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，38（6）：835-841.

[4] 張英昊.白粉病對煙草葉片一些生理指標(biāo)的影響[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016，36（2）：21.

[5] 吳昊，董華芳，許延波.番茄白粉病對番茄葉片光合特性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（15）：9006-9008.

[6] 郭澤建，李德葆.活性氧與植物抗病性[J].植物學(xué)報，2000，42（9）：881-891.

[7] PERCIVAL G C，F(xiàn)RASER G A.The influence of powdery mildew infection on photosynthesis，chlorophyll fluorecence，leaf chlorophyll and carotenoid content of three woody plant species[J].Arboricultural Journal，2002，26（4）：333-346.

[8] 白建瑞.不同抗病性小麥及后代光能轉(zhuǎn)化特性研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，29（6）：542-545.

[9] 劉秀波，崔琦，崔崇士.瓜類白粉病抗性育種研究進(jìn)展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，36（6）：794-798.

[10] 王平，張紅梅，金海軍，等.高溫悶棚防治黃瓜白粉病及其對黃瓜生長和生理代謝的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，32（2）：7-13.

[11] 席亞東，劉波微，孫常偉，等.不同黃瓜品種（材料）抗白粉病性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，22（6）：1605-1609.

[12] 周夢韓，汪靜，孟新剛，等.感染白粉病菌初期黃瓜葉片生理指標(biāo)的變化[J].北方園藝，2013（3）：133-135.

[13]? ? 張紅梅，余紀(jì)柱，金海軍，等.低溫弱光對黃瓜植株生長、光合特性的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，37（3）：339-342.

[14]? ? 丁小濤，金海軍，張紅梅，等.霜霉病菌侵染對黃瓜葉片光合作用的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，26（3）：5-7.

[15]? ? 李小玲，劉長命，劉煉紅，等.外源亞精胺對甜瓜幼苗白粉病抗性的影響[J].西北植物學(xué)報，2015，35（9）：1800-1807.

[16] 韓慶典，楊美娟，黃擇祥，等.小麥白粉病菌對小麥幼苗光合生理特性的影響[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2017，36（10）：4373-4379.