蘿卜黑腐病研究進展

孟雪嬌，馮一新，徐健，王麗冬，許春梅，侯睿寧，陳立新

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院園藝分院，哈爾濱，150069；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院博士后科研工作站）

蘿卜（Raphanus sativusL.）是一二年生草本植物，起源于我國，在我國民間有“小人參”的美稱，是我國重要的蔬菜作物之一，種植廣泛，但是生產(chǎn)推廣的品種受地域影響很大。人們對蘿卜品質方面的需求逐漸升高，尤其是對可生食的水果蘿卜品種需求加大[1]。

黑腐病在世界范圍內周期性發(fā)生，特別是在非洲和亞洲等國家，主要為害甘藍、大白菜、蘿卜等十字花科植物，黑腐病的流行會對作物產(chǎn)量造成嚴重影響[2，3]，黑腐病是蘿卜的主要病害之一。

1 蘿卜黑腐病的發(fā)生及癥狀

黑腐病由野油菜黃單胞菌野油菜致病變種（Xanthomonas campestrispv.campest ris，Xcc）引起，是一種世界性的重要病害，主要為害十字花科植物。黑腐病是蘿卜主要病害之一，主要發(fā)生在秋季的多雨時節(jié)。十字花科作物重茬、排水不良、地勢低洼、早播等病害加重。黑腐病主要癥狀如下。

地上部：蘿卜發(fā)病后，葉緣處產(chǎn)生黃色病斑，逐漸變成“V”字形向內擴展，隨后全葉呈花斑網(wǎng)紋狀，葉脈變黑，逐漸枯黃、最后干枯腐爛（圖1）。多與軟腐病并發(fā)。地下部：病菌沿葉脈和維管束向短縮莖和根部發(fā)展，肉質根受侵染后，先是維管束呈放射狀，黑褐色，重者菌膿溢出，甚至干縮空洞（圖2、3），嚴重影響蘿卜的品質[4，5]。

圖1 蘿卜葉片感染黑腐病

圖2 感染黑腐病蘿卜內部情況

圖3 蘿卜感染黑腐病

2 黑腐病菌特征

黑腐病菌為短桿狀菌體，大小為（0.7～3.0）μm×（0.4～0.5）μm，單生或鏈生，革蘭氏陰性。在培養(yǎng)基中，菌落近圓形，初呈淡黃色，后變?yōu)橄烖S色，有光澤，邊緣完整略有凸起。

2001年，黑腐病菌生理小種劃分結束了分類含糊不清的局面。將Xcc劃分為6個生理小種，其中生理小種1、4在十字花科植物上發(fā)病最嚴重，生理小種6在世界范圍內分布最廣，但為害程度次之，其他生理小種相對少見[6]。2017年，Cruz等[7]將Xcc劃分為11個生理小種。

張玉勛等[8]對7個蘿卜黑腐病菌進行致病性測定，發(fā)現(xiàn)不同菌株對同一品種幼苗的致病性存在差異，有致病型分化現(xiàn)象。

3 黑腐病抗源材料的篩選及抗病育種研究

張玉勛等[9]用噴霧接種法對970份蘿卜材料進行苗期人工接種鑒定，發(fā)現(xiàn)黑腐病最小發(fā)病率為77.78%，僅有1份材料，其中3份材料表現(xiàn)抗性強，19份材料表現(xiàn)中抗，耐病材料81份，其余867份材料皆不抗病。該研究還發(fā)現(xiàn)花葉品種相對抗性指數(shù)明顯高于板葉品種；在肉質根地上部皮色上，紅皮品種抗性最差，白皮品種次之，綠皮品種最抗病；辣味蘿卜最抗黑腐病，微辣、甜味蘿卜抗病性較差；在熟性上，中熟品種的抗性最強，中晚熟、晚熟品種抗性次之，抗性最差的為極早熟、早熟、中早熟品種。

曲士松等[10]對120份蘿卜材料進行田間鑒定，發(fā)現(xiàn)有免疫材料1份，高抗材料82份，抗病材料17份。該團隊通過連續(xù)3 a鑒定，最后提出2份抗病育種材料，即向陽紅和秦菜2號，1份高品質育種材料，即玉田早。

早熟蘿卜富源1號是由張孟軍等[11]用優(yōu)良雄性不育系10A（高抗黑腐病）和高抗黑腐病的自交系日966-1-3-1雜交育成的早熟品種，高抗病毒病和黑腐病，適宜全國各地夏秋或早秋栽培。該團隊研究的秋白65是以不育系10A為母本，異型保持系R9711為第一父本，自交系H625為第二父本配制而成的蘿卜三交種，早熟，適宜秋季栽培，抗病性較強，基本不發(fā)生病毒病、黑腐病[12]。青脆50是以不育系6A為母本、以異型保持系DR9321為第一父本、以自交系W532為第二父本配制而成的水果型蘿卜三交種，2009-2010年河北省秋蘿卜區(qū)域試驗抗病性調查結果表明，水果型蘿卜青脆50表現(xiàn)出超強的抗病性，田間均未發(fā)生病毒病和黑腐病，尤其是對黑腐病的抗性明顯優(yōu)于對照衛(wèi)青[13]。2017年蘿卜雜交品種鄭禧991，田間對霜霉病、病毒病和黑腐病的抗性要強于對照豫蘿卜1號[14]。王超楠等[15]以自交不親和系L116和L13配制而成的衛(wèi)青蘿卜雜交一代新品種天一，該品種中早熟，春、秋季均可種植，2014年天津市農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所對天一進行田間抗病性鑒定，表現(xiàn)為抗黑腐病。

梅時勇等[16]利用單倍體育種技術選育的春白蘿卜新品種雪單1號，也是我國首個利用單倍體育種技術培育的春白蘿卜新品種，雪單1號綜合性狀優(yōu)于同類型進口品種，較抗黑腐病，適合在我國高山、高原等高海拔地區(qū)越夏栽培，或在低海拔地區(qū)設施越冬或露地早春栽培。

雪單3號是湖北省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所利用雙單倍體育種技術選育的春白蘿卜新品種，早熟、耐抽薹、高抗黑腐病。區(qū)域試驗時進行田間抗病性調查，由湖北省農(nóng)業(yè)科學院進行室內人工接種抗病性鑒定，結果表明，雪單3號對黑腐病表現(xiàn)為高抗[17]。

4 抗黑腐病基因的研究

其他十字花科抗黑腐病相關基因的研究，如朱妍等[18]和江漢民等[19]分別構建甘藍和花椰菜抗黑腐病的抑制差減文庫，所獲得的EST序列主要涉及物質及能量代謝、信號轉導、轉錄調控、苯丙氨酸代謝途徑及防衛(wèi)反應等方面，為其他十字花科植物抗黑腐病的研究提供基礎。

吳春琿等[20]研究不同蘿卜抗源對黑腐病菌的基因表達情況，以高抗黑腐病自交系P31和感病自交系P34為材料，分別接種Xcc8004 0、1、3 d，發(fā)現(xiàn)在3個時期顯著差異表達基因分別有11 848個、10 530個和11 254個。KO富集分析發(fā)現(xiàn)，抗病材料病程相關蛋白PR1相關基因Rs151980、Rs538750、Rs538810和Rs274760的表達豐度均顯著高于感病材料P34，其中Rs274760在P31表達豐度最高，表明該基因直接參與了蘿卜抵御黑腐病菌的過程。該研究還推測PR1相關基因表達水平?jīng)Q定了植物本身的抗病能力。共表達分析發(fā)現(xiàn)PR1相關基因的表達受到上游的elf18（MSTRG.47306）、BAK1（Rs274920）、EFR（Rs402930）、MEKK1（MSTRG.45339）和MKK3（MSTRG.45748和MSTRG.13202）等相關蛋白或者基因的誘導。研究還發(fā)現(xiàn)與乙烯、過氧化氫的部分代謝途徑相關的基因也參與了蘿卜抗黑腐病過程，進而說明蘿卜抗黑腐病是一個復雜的過程。

王少偉[21]用cDNA-AFLP方法研究4份抗病材料和1份感病材料接種黑腐病菌的基因表達情況，得到790個差異表達條帶，克隆了74個差異片段，通過不同功能將其分為8類，主要涉及信號轉導、蛋白質代謝、光合作用、抗病防御及轉運。不同抗源表達的抗性相關基因不全相同。

李紅雙[22]對F2群體進行QTL定位分析，發(fā)現(xiàn)有2個QTLs位點，其中1個為增效位點，其QTL的貢獻率為26.6%，另1個為減效位點，QTL的貢獻為45.3%。吳春琿等[23]又以2個高抗黑腐病材料P22、P24和1個感黑腐病材料P33為親本，分別構建了2個F2群體（P22×P33，P24×P33），QTL測序結果表明，抗病位點區(qū)域都含有NBS結構域，推測這些基因可能與蘿卜抗黑腐病有關。段韞丹[24]以抗病蘿卜材料KB10Q-22和感病蘿卜材料PP10Q-36構建的F2群體為構圖群體，運用RAD-Seq技術構建了蘿卜遺傳連鎖圖譜，該圖譜包含9個連鎖群，3 393個SNP標記，共定位到14個QTLs；以另1個抗病蘿卜材KB10Q-22和感病蘿卜材料KB10Q-33構建F2群體，依據(jù)QTL初步定位結果，設計SSR引物，運用BSA法進行引物篩選，最終將抗病基因定位在了標記QTL1-21和M26之間，其間遺傳距離為0.5 cM，物理距離為59 kb，尤其重要的是在此區(qū)間發(fā)現(xiàn)了一個傳遞抗黑腐病信號的基因RAR1。

5 抗黑腐病遺傳規(guī)律的研究

不同研究人員關于同種或不同作物抗黑腐病遺傳規(guī)律的結論不盡相同。

李紅雙[22]利用數(shù)量性狀的主基因+多基因混合遺傳的世代聯(lián)合分析法，對蘿卜抗黑腐病的抗性遺傳規(guī)律進行解析，明確對黑腐病的抗性遺傳符合“1對加性-顯性主基因”遺傳模型，同時存在多基因效應。結果還發(fā)現(xiàn)F2代抗黑腐病主基因遺傳率為72.4%，多基因遺傳率為9.07%，環(huán)境方差占表型方差的比率為18.5%。段韞丹[24]研究發(fā)現(xiàn)，2份材料抗黑腐病遺傳規(guī)律不同，其中以KB10Q-22為母本的F1植株表現(xiàn)為抗病，其遺傳模型為E0模型，即2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因模型；而以KB10Q-24為母本的F1植株表現(xiàn)為感病，其遺傳模型為D0模型，即1對加性-顯性主基因+加性-顯性-上位性多基因模型。2群體抗黑腐病主基因遺傳率分別為87.73%和55.64%，抗黑腐病遺傳以主基因為主。

6 蘿卜黑腐病的綜合防控

6.1 農(nóng)業(yè)防治

選擇抗黑腐病品種；前茬應該避免種植十字花科作物，與其他科作物輪作，以免發(fā)生連作障礙；加強田間管理，如合理澆水，防止過澇等。

6.2 種子處理

用50～55℃溫湯浸種5～30 min。

6.3 化學防治

發(fā)病初期，用77%可殺得（三唑酮）可濕性粉劑500倍液噴霧防治。每7 d噴藥1次，連噴2～3次。

7 展望

蘿卜是我國主要的蔬菜作物，黑腐病是蘿卜的主要病害之一，嚴重影響蘿卜的品質和產(chǎn)量，解決該問題首先需要培育抗病品種。今后，可以通過分析蘿卜抗黑腐病的遺傳規(guī)律及挖掘抗黑腐病相關基因，運用分子手段，快速篩選抗黑腐病的蘿卜種質資源，且運用分子育種手段培育抗病品種，將會縮短育種時間，減少農(nóng)藥的使用，保護環(huán)境，保障市民的“菜籃子”。