室內(nèi)條件下向日葵列當和彎管列當在三種不同寄主上寄生能力的比較

柳慧卿 劉志達 王娜 石勝華 張鍵 趙君

關(guān)鍵詞向日葵列當;彎管列當;不同寄主;寄生能力

向日葵列當Or06anche cumtana wallr.俗稱毒根草、獨根草和兔子拐棍，是列當科Orobanchaceae列當屬Orobanche的雙子葉一年生寄生性種子植物。成熟的列當種子散落在土壤中接觸到寄主植物的根時，受根部分泌物的刺激而萌發(fā)形成胚芽管，胚芽管能夠附著于寄主植物的根部吸收水分和營養(yǎng)，同時在根部形成膨大的瘤結(jié)。向日葵被列當寄生后，主要表現(xiàn)為植株莖稈變細，株高下降，花盤變小，籽粒的產(chǎn)量和含油量也顯著降低，一般年份能夠?qū)е聹p產(chǎn)15%～30%，嚴重情況下達60%，甚至絕收。向日葵列當除了寄生向日葵外，還能在番茄、煙草、亞麻、艾屬、蒼耳、豆類和瓜類等植物上寄生，寄主范圍比較廣泛。

彎管列當Orobanche cernga Loefl.是一種寄主根部的惡性雜草，由于沒有根和葉綠體，生長所需營養(yǎng)全部來源于寄主。彎管列當主要寄生番茄、向日葵、煙草、瓜類和蒿屬等植物。不同的寄主被其寄生后會導(dǎo)致植株生長緩慢，矮化或枯死，造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。彎管列當在番茄的各個生長階段都可以寄生，從而導(dǎo)致番茄果實產(chǎn)量與品質(zhì)下降，產(chǎn)量損失高達30%～80%。番茄除了能被彎管列當寄生外，還能被向日葵列當、大麻列當Q ramosaL、分枝列當Q aegyptiaca Pers.寄生。

目前，在煙草上能夠寄生的列當主要有分枝列當、小列當0.minor Sm.、大麻列當及向日葵列當?shù)?。韓曉東等在新疆伊犁、霍城的煙草上發(fā)現(xiàn)了向日葵列當?shù)募纳?jù)報道在河北的蔚縣、遼寧的建平縣、彰武縣、北票市等地的煙草地塊中也均發(fā)現(xiàn)了向日葵列當?shù)臑楹Α煵菔芰挟敿纳笠脖憩F(xiàn)為植株生長緩慢矮化，葉片變黃，變薄易碎;煙葉氮、鉀含量、可溶性糖含量及總灰分量下降。

在我國，新疆、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、黑龍江、西藏、青海、陜西、山西等省區(qū)均受到列當屬植物的嚴重危害，其中新疆是受列當危害最嚴重的地區(qū)，每年給新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失超過5億元人民幣，且發(fā)生面積還有進一步擴大的趨勢。在新疆地區(qū)造成危害的既有向日葵列當，同時也有彎管列當，它們分別危害向日葵和加工番茄。彎管列當是新疆地區(qū)加工型番茄種植過程中的主要問題，同時加工型番茄也是向日葵的輪作對象，導(dǎo)致兩種列當發(fā)生日益嚴重。

本研究在實驗室條件下，利用培養(yǎng)皿濾紙和營養(yǎng)缽兩種不同寄生體系，對比了向日葵列當和彎管列當在番茄、煙草、向日葵3種寄主上的寄生能力，比較了二者在相同寄主以及同一寄主不同品系上的寄生能力。

1材料與方法

1.1供試材料

供試煙草：本生煙Nicotiana benthamiana Domin，普通煙草N.tabacum L.‘NC89‘K326（由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)陳立杰老師提供）。

供試番茄Lycopersicon esculentum Miller：‘白果強豐（采購于金宇盛輝公司）;‘54‘五原大黃‘1102‘1104和‘966（由內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)院蔬菜所提供）。

供試向日葵Helianthus annuus L.：食葵雜交種‘LD5009（購于北京凱福瑞種業(yè)公司）。

供試的向日葵列當種子采自內(nèi)蒙古烏拉特前旗西小召鎮(zhèn)的向日葵地塊中，生理小種鑒定為G。

供試彎管列當種子采自新疆昌吉市加工番茄的地塊中。

1.2試驗方法

1.2.1培養(yǎng)皿濾紙寄生體系

1.2.1.1接種幼苗的準備

向日葵幼苗：將向日葵種子放在培養(yǎng)皿內(nèi)，室溫條件下用無菌水浸泡24h后，再沖洗2min，控水后（以倒扣培養(yǎng)皿不流水為好）用濕紗布包裹浸泡后的向日葵種子，然后置于室溫下催芽。催芽期問每天需用無菌水將包裹的種子沖洗兩次，促進種子萌發(fā)。種子萌發(fā)5d后的幼苗可用于列當接種。

番茄和煙草的幼苗：在育苗穴盤（54cmX28cm×5cm，14×7穴）中播種番茄與煙草的種子，每穴播種3粒，待出苗后留1株壯苗。將培育1周或3周的番茄或煙草幼苗從育苗穴中帶土取出，用無菌水沖干凈根部后用于列當?shù)慕臃N。

1.2.1.2列當種子的準備

將濾紙剪成12cmX12cm正方形，再稱取2mg（約400粒）的列當種子，用毛筆鋪在濾紙1/3～2/3的位置。在改造的12cm×12cm正方形塑料培養(yǎng)（在培養(yǎng)皿一側(cè)邊緣用加熱的接菌針割出孔洞，以便植物幼苗接入）內(nèi)鋪上厚度約為3cm的脫脂棉，并用自來水潤濕至將培養(yǎng)皿豎起來培養(yǎng)皿內(nèi)沒有積水為好;再將鋪有列當種子的濾紙鋪在脫脂棉上備用。

1.2.1.3列當?shù)慕臃N

取向日葵幼苗以及苗齡為1周的番茄或3周的煙草幼苗，將子葉置于皿外，根置于鋪有列當種子的12cmX12cm正方形培養(yǎng)皿內(nèi)蓋好皿蓋。用錫箔紙包好培養(yǎng)皿，垂直放置在培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)（溫度23～27℃、空氣相對濕度40%～60%、光照時長16h/d）。每皿放置2株幼苗，每個處理設(shè)置5個重復(fù)。培養(yǎng)期間只用水澆灌幼苗的根系。15d后在顯微鏡下計數(shù)100粒列當種子中萌發(fā)的種子數(shù)量，計算列當種子的萌發(fā)率。30d后統(tǒng)計列當寄生的瘤結(jié)數(shù)，并計算每皿平均寄生的列當瘤結(jié)數(shù)。

1.2.2營養(yǎng)缽寄生體系

將基質(zhì)、蛭石、沙子按2：1：1的比例充分混勻配制成培養(yǎng)土。先在營養(yǎng)缽（15cm×13cm）中裝入1/3的培養(yǎng)土;再把培養(yǎng)土按照相應(yīng)列當種子重量比為1：1000混勻后裝在已裝有1/3營養(yǎng)土的營養(yǎng)缽中;再在其上裝入1/3的培養(yǎng)土，用水澆透備用。

將寄主植物的種子播種在上述接種有相應(yīng)列當種子的營養(yǎng)缽內(nèi)。將營養(yǎng)缽置于日光溫室中（溫度15～28℃，空氣相對濕度40%～60%，光照時長14h/d）進行共培養(yǎng)。待寄主出苗后，每缽保留1株壯苗，每個處理設(shè)置5次重復(fù)。在播種125d分別將向日葵和番茄植株從營養(yǎng)缽中拔出，用水將根部沖干凈，分別統(tǒng)計寄主植物根部寄生的向日葵列當和彎管列當?shù)牧鼋Y(jié)數(shù)，并計算平均單株寄生列當?shù)臄?shù)量。

2結(jié)果與分析

2.1向日葵列當在不同寄主上的寄生效率

向日葵、煙草和番茄的根系都能夠刺激向日葵列當種子的萌發(fā)，但是種子萌發(fā)所需要的時問以及萌發(fā)率有所不同（圖1）。接種7d后能夠觀察到列當種子在向日葵根系周圍萌發(fā)，而接種10d和15d后才分別在番茄和煙草根系周圍觀察到列當種子的萌發(fā);接種20d后列當種子萌芽率的統(tǒng)計結(jié)果表明，向日葵列當種子在向日葵上的萌發(fā)率為17.3%，顯著高于在煙草和番茄寄主上的萌發(fā)率4.70%。而接種30d后，列當寄生瘤結(jié)數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果表明，向日葵上列當平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量為4.7個;而番茄上平均寄生的瘤結(jié)數(shù)為1.0個，煙草上僅為0.7個。由此可見，盡管向日葵列當可以在向日葵、番茄和煙草上寄生，但是在向日葵上的寄生效率顯著高于在煙草和番茄上（圖2）。

2.2向日葵列當在煙草和番茄不同品系上的寄生效率

基于向日葵列當在向日葵上的寄生效率高于在番茄和煙草上的結(jié)果，我們繼續(xù)探究番茄和煙草的不同品系或品種對向日葵列當?shù)募纳适欠裼杏绊?。對煙草不同品系的研究結(jié)果表明，接種15d后，列當種子在寄主向日葵上的萌發(fā)率為17.3%，而在3種煙草即本生煙、‘K326和‘NC89上的萌發(fā)率分別為4.7%、4.7%和4.3%，沒有顯著差異（圖3）。接種后30d寄生瘤結(jié)數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果表明，當向日葵上平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)為7.7個時，本生煙和‘K326的平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量僅為0.7個，而在‘NC89上盡管觀察到向日葵列當種子萌發(fā)，但是卻沒有觀察到向日葵列當寄生瘤結(jié)的形成（圖3）。

向日葵列當在不同番茄品系上接種13d后種子萌發(fā)率統(tǒng)計結(jié)果表明，向日葵列當種子在寄主向日葵上的萌發(fā)率為48.7%時，在供試的5個不同的番茄品系‘966‘五原大黃‘1102‘1104和‘54上的萌發(fā)率分別為17.3%，14.3%，6.0%，6.0%和5.0%（圖4）。接種30d后向日葵列當在向日葵上平均每皿寄生的瘤結(jié)數(shù)量為17.3個，而在上述5個番茄不同品系上平均每皿寄生瘤結(jié)的數(shù)量從高到低順序為‘五原大黃‘54‘1104‘1102‘966，寄生的瘤結(jié)數(shù)分別為6.3、5.3、5.3、4.3和4.3個，且5個品系問沒有顯著差異。

2.3向日葵列當與彎管列當在不同寄主上的交互侵染

2.3.1向日葵寄主

向日葵列當和彎管列當在向日葵上寄生效率的比較結(jié)果如圖5所示。接種125d后，向日葵列當在向日葵上平均每株寄生的瘤結(jié)數(shù)為25.2個，而彎管列當在向日葵單株上平均寄生的數(shù)量為27.6個（圖6），二者差異不顯著，說明不論是向日葵列當還是彎管列當都能夠高效寄生在向日葵根系上。

2.3.2番茄寄主

向日葵列當和彎管列當在番茄上的寄生效率的比較結(jié)果如圖7所示。接種125d后，彎管列當在番茄上平均每株寄生的瘤結(jié)數(shù)量為16.3個，而向日葵列當在番茄上平均單株的寄生數(shù)量僅為2.5個，說明彎管列當在番茄根系上的寄生效率顯著高于向日葵列當。

3討論

由于向日葵列當是目前向日葵生產(chǎn)中的主要病害，嚴重限制向日葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而彎管列當也是新疆加工型番茄種植過程中存在的主要問題。為了明確向日葵和番茄是否能夠互為輪作對象，本研究利用兩種不同的室內(nèi)列當寄生體系對向日葵列當和彎管列當對番茄、向日葵、煙草3種寄主的寄生能力進行了研究，結(jié)果表明盡管番茄和煙草的根系也能夠刺激向日葵列當種子的萌發(fā)，但其在番茄和煙草上的萌發(fā)率顯著低于在向日葵上的萌發(fā)率;相應(yīng)的，向日葵列當在番茄和煙草上寄生的瘤結(jié)數(shù)顯著低于向日葵上，表明向日葵列當在向日葵上的寄生能力顯著高于煙草和番茄;而彎管列當在向日葵和番茄上有著相同的寄生能力。這一研究結(jié)果不僅預(yù)示著相比彎管列當，向日葵列當具有一定的寄主?；?，對于在向日葵列當和彎管列當普遍發(fā)生的地區(qū)輪作對象的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

此外，本研究中我們所選用的向日葵列當采自內(nèi)蒙古烏拉特前旗西小召鎮(zhèn)，其生理小種鑒定為G小種，是目前我國乃至世界向日葵產(chǎn)區(qū)最高級別的小種類型;而新疆地區(qū)向日葵列當小種級別低于G小種，僅僅是E小種，因此利用高級別向日葵列當小種類型進行交互侵染研究能夠具有一定代表性。

在上述研究中，我們采用了兩種實驗室已經(jīng)建立的列當寄生體系，在室內(nèi)條件下研究了向日葵列當和彎管列當在番茄、煙草、向日葵3種寄主的寄生能力，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿濾紙體系更為高效，如在營養(yǎng)缽體系下彎管列當接種向日葵59d后才觀察到列當?shù)某鐾?，但是同樣的試驗在培養(yǎng)皿濾紙體系下，接種15d后便可觀察到彎管列當在向日葵根部的寄生，因此，相比營養(yǎng)缽體系，培養(yǎng)皿濾紙體系可以作為一種高效的室內(nèi)列當寄生體系用于后續(xù)的列當和寄主互作機制以及不同向日葵品種抗列當水平鑒定的研究。