菠菜抗霜霉病種質資源表型評價

戴雨柔　馬成昊　彭楓　蔡曉鋒

摘? 要： 通過田間觀測對菠菜抗霜霉病種質資源的植物學特性、生育周期和抗病性進行了鑒定.結果顯示：59份菠菜種質資源的10個質量性狀的多樣性指數分布在0.25～1.23之間;8個數量性狀變異系數在24.25%～42.80%之間，平均29.54%.霜霉病抗性鑒定結果表明：菠菜材料S1～S36為高抗材料，S37～S41為抗病材料，S42～S59為中抗材料.抽薹期性狀調查結果表明：81.4%的材料屬于抽薹早或中的材料，18.6%的菠菜材料屬于抽薹晚的材料.綜合考慮，菠菜材料S1株型直立，葉片卵圓、長勢好、耐抽薹，試驗期無任何霜霉病的病癥，且霜霉病病情指數和發病率均為0，是植物學性狀優良的抗菠菜抗霜霉病種質資源.

關鍵詞： 菠菜; 霜霉病; 種質資源; 抽薹

中圖分類號： S 636.1??? 文獻標志碼： A??? 文章編號： 1000-5137（2021）02-0259-09

Phenotype evaluation on downy mildew resistance of spinach germplasm resources

DAI Yurou， MA Chenghao， PENG Feng， CAI Xiaofeng^*

（College of Life Sciences， Shanghai Normal University， Shanghai 200234， China）

Abstract： Downy mildew is the main disease in the production of spinach.The selection and evaluation of germplasm resources is the implantation and basis of the breeding of spinach against downy mildew.In this study，the spinachtraits from different germplasm resources，such as botanical characteristics，reproduction cycle and disease resistance，which have downy mildew resistance，were identifiedby field observation.The results showed that the diversity index of 10 qualitative traits of 59 spinach germplasm resources was distributed between 0.25 and 1.23，and the coefficient of variation of 8 quantitative traits was between 24.25% and 42.80%，with an average of 29.54%.The identification of the resistance to downy mildew show that the spinach materials S1 to S36 are high-resistant materials，S37-S41 are disease-resistant materials，and S42-S59 are medium-resistant materials.The results of the bolting period survey showed that 81.4% of the materials belonged to early or middle bolting materials，18.6% of the spinach materials belonged to the late bolting materials.In conclusion，the spinach material S1 has an erect plant type，oval leaves，late bolting and high resistance to downy mildew，and there was no downy mildew disease in the test period，and the downy mildew disease index and incidence rate were both 0. It was excellent germplasm resource for resisting to spinach downy mildew and for late bolting breeding.

Key words： spinach; downy mildew; germplasm resource; bolting

0? 引言

菠菜（Spinacia oleraceaL.）又名波斯菜、赤根菜、鸚鵡菜等，莧科藜亞科菠菜屬，一年生或二年生草本植物，以葉和莖為食，營養豐富，含有較多蛋白質、維生素、膳食纖維.菠菜抗寒性強、適應性廣、生育期短，易快種連收，且產量高、供應期長^[1].

菠菜是上海市民餐桌上最常見的綠葉菜類蔬菜之一，上海地區菠菜栽培多為設施大棚栽培，且栽培密度高，但在春初和秋冬栽培過程中低溫高濕、種植密度大等因素經常導致菠菜霜霉病（Peronospora farinosa f. sp. Spinaciae，Pfs）爆發，造成重大的損失^[2].菠菜霜霉病是由專性寄生菌引起的氣傳真菌病害，主要危害植株葉片，苗期和成株期均可發生，嚴重影響菠菜的產量和品質，降低經濟效益^[3].菠菜霜霉病菌是專性寄生真菌，不同地區存在著生理小種分化現象，到目前為止，已經分離鑒定出16個菠菜霜霉病菌生理小種，并建立了相關的標準方法來鑒別寄主^[4].上海地區菠菜霜霉病主要以9號生理小種為主^[5]，為了選育抗病的優良新品種并滿足上海市菠菜周年生產的需要，本文作者對前期篩選出的59份菠菜材料進行比較試驗，調查其植物學特性、生育周期和抗病性，以篩選出抗病的優良種質資源，為后期菠菜抗霜霉病新品種選育提供材料支撐.

1? 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在上海師范大學植物種質資源中心的實驗基地的同一個大棚內進行，試驗田土壤疏松、肥力中等，前茬作物為快菜.參試的59份菠菜種質資源為植物種質資源開發中心所保存.

1.2 處理設計

試驗于2019年10月在上海師范大學植物種質資源開發中心生物基地進行，拱棚高3 m，跨度8 m，共設42個畦（小區），小區面積約10 m²，試驗面積378 m².試驗田地勢平坦、排灌方便、肥力中等，土質為輕黏土，平畦栽培，畦長4.9 m，寬1.9 m，小區周圍設保護行，每小區11行.試驗采用隨機區組設計，設置3次重復，拱棚中采用平畦直播，每行定植50株.試驗于2019年11月初直播，正常田間管理，整個生育期追肥1次，每小區施尿素1.2 kg.于菠菜商品期，對不同菠菜品種的植物學特性、生育周期和抗病性進行統計分析.

1.3 調查項目

采收時每小區隨機選取其中有代表性的植株數株，并考查它們的株型、挺直度、葉形、葉尖、葉基、葉褶皺、葉光澤、葉色、柄色、裂刻、對數、單株葉數、葉綠素含量、株高、株幅、葉片長、葉片寬、葉柄長和葉柄寬等植物學性狀.此外，根據上海當地的氣候特點，秋冬播種，并以實驗小區的植株為觀察對象，在候物期觀測的基礎上，統計每份種質從出苗到出薹以及開花的天數，來確定種質出薹和開花的早晚.

1.4 觀測記載性狀的方法與標準

在菠菜采收期間，記錄菠菜的主要形態性狀.質量性狀采用目測，數量性狀采用具體的測量方法.觀測標準參照《菠菜種質資源描述規范和數據標準》

1.6 鑒定菠菜霜霉病抗性的方法

1.6.1 鑒定材料準備

對菠菜霜霉病抗性的鑒定采取苗期人工接種的方法，供試品種的種子經5%（體積分數）次氯酸鈉溶液浸泡消毒10 min后，用清水沖洗，放入墊有兩層濾紙的培養皿中，然后于恒溫培養箱中28 ℃催芽.待胚根長至0.5 cm左右時，將其播于塑料育苗缽內，播種基質為消毒的蛭石/草炭營養土（3∶1，體積比），每缽1粒，每品種重復3次，每重復15株苗.15～25 ℃溫室內育苗.

1.6.2 接種方法

接種液以主流生理小種為接種病原物，接種液中孢子囊濃度為1×10⁵mL^-1.

于第一片真葉2 cm長時接種，采用噴霧接種法，使病原孢均勻噴灑在真葉上，直至菌液將要從葉片上滴落.接種后于溫度20 ℃左右、濕度100%左右的溫室中，黑暗保濕約24 h，將植株置于15～20 ℃溫室中培養.

1.6.3 病情調查與分級標準 于接種后10 d左右調查發病情況，記錄病葉數及病級.

病級的分級標準見表3.

其中，s_i為發病級別，n_i為相應發病級別的株數，i病情分級的各個級別，N為調查總株數.種質群體對霜霉病的抗性依苗期病情指數分5級，見表4.

篩選致病力較高的，且有區域代表性的病原菌株;嚴格控制接菌液的濃度和試驗條件的一致性;育苗基質經高壓蒸汽滅菌，苗缽經充分洗凈;設合適的抗病和感病對照品種;加強栽培管理，使幼苗生長健壯、整齊一致.

2? 結果與分析

2.1 植物學性狀分析

2.1.1 不同菠菜種質資源質量性狀比較

對59份菠菜種質資源的10個質量性狀指標進行了調查分析（表5），結果表明：10個質量性狀的多樣性指數（H'）分布在0.25～1.23 之間，其中葉形、葉面褶皺程度和葉裂刻的多樣性指數較高，均不低于1.00，分別為1.00，1.23和1.17;株型多樣性指數最小（0.25）.在10個質量性狀中，株型以半直立為主，占全部菠菜材料的93.2%;葉片挺直度以挺直為主，占全部菠菜材料的71.1%，下垂型葉片僅占8.5%;葉形以戟形葉為主（50.8%），其次是橢圓葉形（32.2%）;葉尖性狀以圓形葉為主，占到所有菠菜材料的66.1%，其次是葉尖性狀為尖的菠菜材料，達到27.1%，葉尖性狀為銳尖的最少，只有6.8%;葉基形態以凹為主，占所有樣本的78.0%;葉面褶皺程度為微皺的略多，占全部菠菜材料的39.0%，平滑與皺的數量相近，各占28.8%和27.1%，多皺的稀少，只占5.1%;大多數菠菜材料都不具有葉面光澤度，占所有菠菜材料的83.1%;葉色以綠和深綠色為主，各占54.2%和42.4%，淺綠色的品種只占比3.4%，無黃綠品種與紅色品種;葉柄色以紅色為主，占全部菠菜材料的81.3%，其余的紫紅葉柄與粉紅葉柄品種分別只占13.6%與5.1%.同時調查顯示：59個菠菜材料以有淺葉裂刻和無葉裂刻的菠菜材料為主，所占比例相同，都為40.7%;葉裂刻深及中度的占比較小，分別為10.1%和8.5%，在這些有葉裂刻的處理中，裂片對數大多數為2.

注：，其中，P_i為某一性狀在第i個級別出現的頻率

2.1.2 不同菠菜材料的數量性狀比較分析

對59份菠菜資源的8個數量性狀進行了統計分析（表6），結果表明：各數量性狀差異不明顯，變異系數在13.87%～42.80%之間，平均為29.54%，其中葉柄寬的變異系數最大，為42.80%;葉綠素含量的變異系數最小，為13.87%;而剩下的6個數量性狀的變異系數均在24.00%～40.00%這個區間，整體變異系數較大.另外在59份菠菜材料的8個數量性狀中，株幅的極差最大，為44.2 cm，說明59份菠菜材料中株幅的遺傳多樣性最豐富.綜合各數量性狀的極差和變異系數，這8個數量性狀之間存在著較明顯的遺傳差異.

注：表格采用Excel 2019對數據進行統計，并計算各性狀的最大值、最小值、平均值、標準差以及變異系數，變異系數=標準差/平均值

2.2 霜霉病抗性分析

因菠菜第二年春季返青后容易發生霜霉病，在2019—2020年，采用苗期人工接種的方法對上海師范大學植物種質資源開發中心保存的菠菜材料抗病性進行了鑒定，結果如表7所示.霜霉病抗性最好的菠菜材料是S1～S36，相較于其他23個菠菜材料，這36個材料作為高抗材料并無任何霜霉病的病癥，其霜霉病病情指數和發病率均為0;S37～S41這5個菠菜材料屬于抗病材料，霜霉病的病情指數和發病率在8.1%～9.1%之間;S42～S59為中抗材料，其中S42，S50，S51和S56的霜霉病病情指數和發病率是所有59份菠菜材料中最高的，都達到了18.2%.

注：“高抗”為X_DI<1，“抗病”為1≤X_DI<10，“中抗”為10≤X_DI<20;病情指數X_DI的計算詳見1.6.3

2.3 生育周期分析比較

參試菠菜品種抽薹期和開花期如表8所示.由表8可知：參試的59份菠菜材料中抽薹期最長可達169 d，如S3和S42;最少的為112 d，如S45.此外，大部分菠菜材料的開花期與抽薹期的相關性不明顯，比如S4開花期為184 d，抽薹期卻只有127 d.參照抽薹早晚的標準，S45，S11，S13，S48，S50，S34，S16，S27，S32，S33，S41，S55，S59和S4這14份樣本由于抽薹期均低于130 d，屬于抽薹極早的菠菜品種，占所有樣品總量的23.7%;S10，S17，S19，S20，S21，S22，S28，S30，S36，S40，S53，S54，S56，S57，S58，S18，S5，S23，S24，S26，S51，S6，S35，S38，S7，S8，S9，S25，S46，S47，S49，S52，S12和S14這34份菠菜材料的抽薹期為131～150 d之間，屬于抽薹“中”的品種，占樣本總量的57.6%;S2，S43，S31，S15，S1，S39，S37，S44和S29這9份菠菜材料的抽薹期為151～165 d之間，屬于抽薹晚的品種，占樣本總量的15.3%;剩下的S3和S42這2份樣本的抽薹期大于165 d，屬于抽薹極晚的菠菜品種，僅占所有樣品總量的3.4%.綜上所述，59份菠菜材料中81.4%的材料屬于抽薹早或中的材料，18.6%的菠菜材料屬于抽薹晚或極晚的材料.

注：抽薹期小于60 d為“極早”;60～130 d為”早”;131～150 d為”中”;151～165 d為”晚”;大于165 d為”極晚”

3? 討論及結論

產量是菠菜品種選育的重要指標，而株型、單株葉數、葉片大小、單株質量等是菠菜產量構成的主要因素^[6]，也是菠菜進行種質資源評價、引種和分類的主要依據.田閔玉等^[7]通過對14份菠菜材料進行評價，篩選出適宜在西寧地區及周邊生態環境相似的地區種植的菠菜品種（系）;李巖等^[8]對14份菠菜品種進行植物學性狀評價，篩選出適于作為天津地區早春菜農栽培的品種;李殿波等^[9]對北京市海淀區和昌平區引進的20份菠菜品種進行植物性狀和抗病性評價與鑒定，篩選出適宜于京郊春大棚菠菜的主栽品種.本研究通過對59份菠菜材料進行植物學性狀及菠菜品種抽薹、開花期綜合評價，篩選出菠菜材料兩株表現最優的品種S1和S42，其植株株型直立、葉片卵圓，葉尖圓、葉基凸，葉面有褶皺且富有光澤，葉色呈深綠色，葉綠素含量較高，且抽薹、開花期晚.

菠菜是典型的長日照蔬菜，在長日照（日照時間大于13 h）條件下，即使不經受低溫，也可分化花芽并抽薹開花^[6].在春茬、夏茬和早秋菠菜栽培過程中，如果栽培的品種不耐抽薹，經常會出現早期抽薹現象，對生產造成巨大的損失.因此培育耐抽薹的菠菜品種也是目前菠菜育種的重要目標.參試的59份菠菜材料大部分屬于抽薹早或中的材料，占到所有菠菜材料總量的81.4%，只有18.6%的菠菜材料屬于抽薹晚或極晚的材料，這些材料為后期選育耐抽薹菠菜品種提供基礎材料.

菠菜在中國可以實現周年栽培，但在長期、固定栽培生產環境中，菠菜病害也隨之發展，危害加重，尤其是春、秋兩季霜霉病的大規模暴發，常造成重大的損失^[2].李殿波等^[9]通過田間霜霉病自然發病，鑒定出17份菠菜霜霉病抗性品種.本研究通過人工霜霉病孢子接種，對59份菠菜種質資源進行了霜霉病抗性鑒定，結果表明：59份材料中S1～S36為高抗材料，無任何霜霉病的病癥;S37～S41為抗病材料;S42～S59為中抗材料.結合植物學性狀結果，菠菜S1表現最優，其植株株型直立、葉片卵圓，葉尖圓、葉基凸;葉面有褶皺且富有光澤，葉色深綠，葉綠素含量也較高;抽薹晚，高抗霜霉病，是后期選育耐抽薹抗霜霉病的優異種質資源.

本研究對上海地區59份菠菜種質資源的植物學性狀、抗病性及生育期進行評價與鑒定，人工接種霜霉病孢子以篩選出抗霜霉病的優良種質資源，為后期菠菜抗霜霉病新品種選育提供材料支撐.

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（責任編輯：顧浩然，郁慧）