馬鈴薯主栽品種抗馬鈴薯金線蟲鑒定及抗性分子標記檢測

黃立強，江如，朱波汁，彭煥，許翀，宋家雄，陳敏，李永青，黃文坤，彭德良

馬鈴薯主栽品種抗馬鈴薯金線蟲鑒定及抗性分子標記檢測

黃立強1，江如1，朱波汁1，彭煥1，許翀2，宋家雄2，陳敏2，李永青2，黃文坤1，彭德良1

1中國農業科學院植物保護研究所植物病蟲害綜合治理全國重點實驗室，北京 100193；2云南省昭通市植保植檢站，云南昭通 657000

【目的】馬鈴薯金線蟲（）是國際公認的重要檢疫性有害生物，目前已在云南、貴州、四川3省7縣（市）發生危害，產區內多個種薯基地受到傳播威脅。通過西南地區馬鈴薯主栽品種對馬鈴薯金線蟲的抗性鑒定、分子標記檢測及田間抗性評價，明確已知抗病基因的分布情況，為該地區馬鈴薯金線蟲應急防控、抗病品種合理布局和良種推廣提供依據?！痉椒ā坷迷颇像R鈴薯金線蟲群體對15份馬鈴薯主栽品種進行室內盆栽接種，計算最終單株孢囊數和相對感病性，根據抗性等級劃分標準進行抗性評價；同時利用57R和TG689分子標記鑒定抗馬鈴薯金線蟲，以-胡蘿卜素羥化酶基因的BCH分子標記為對照；并于2020年和2021年在云南省昭通市開展兩年度的田間試驗，在播種前和收獲后分別采集土壤樣品并分離孢囊，計算播種前初始群體密度（Pi）、最終群體密度（Pf）及平均繁殖系數（Pf/Pi）。馬鈴薯現蕾至始花期測定株高，收獲時測定產量?！窘Y果】15個馬鈴薯主栽品種中的云薯505、宣薯5號、會薯15號、會薯19號以及云薯304共5個品種為高抗品種，馬鈴薯金線蟲基本不能在這些品種上繁殖；麗薯6號、宣薯6號為中感品種；其余8個為高感品種，尤其是會-2、麗薯15號以及宣薯8號的平均繁殖系數高于感病對照品種會薯16號（Pf/Pi=17.15）。兩個基因鑒定分子標記結果大致相同，5個馬鈴薯品種，即云薯505、宣薯5號、會薯15號、云薯304和宣薯6號含。馬鈴薯金線蟲的繁殖系數在田間抗/感馬鈴薯品種上具有顯著性差異，抗性等級為9的高抗品種田間平均繁殖系數在2021年（0.04—0.12）和2022年（0.05—0.14）均＜1.00，表明高抗品種種植后線蟲田間群體密度有一定程度的降低。高感品種平均繁殖系數在2021年（1.18—2.75）和2022年（1.76—3.24）均＞1.00，高感品種種植后田間線蟲種群數量增加。不同品種間株高和產量差異顯著（＜0.05），5個高抗品種株高的均值在兩年間均顯著高于8個高感品種。宣薯5號、會薯15號和會薯19號產量最高，兩年度分別為51.67—56.48和33.28—40.57 t·hm-2，會-2產量最低?！窘Y論】西南混作區主栽馬鈴薯高抗品種對馬鈴薯金線蟲具有優良抗性，主要攜帶抗病基因且能夠顯著減少田間馬鈴薯金線蟲群體密度。高抗品種中宣薯5號、會薯15號和會薯19號為高產抗病良種，云薯304為富鋅薯片加工型品種。亟待根據馬鈴薯金線蟲的發生分布，進一步有針對性地擴大對主栽品種抗性水平的鑒定。

馬鈴薯金線蟲；馬鈴薯抗性品種；抗病基因；分子標記檢測

0 引言

【研究意義】馬鈴薯（）作為我國的第四大糧食作物，其種植面積和產量均居世界第一，在全國范圍內均有種植，尤其是在貧困地區種植面積較大，在保障糧食安全和脫貧攻堅戰中發揮了重要作用。馬鈴薯金線蟲（）是國際公認的重要檢疫性有害生物，嚴重危害馬鈴薯，寄生番茄、茄子等126種茄科植物[1-3]。2018年我國在貴州省首次發現馬鈴薯金線蟲，目前已在云南、貴州、四川3省7縣（市）發現該線蟲的發生危害[4-7]。種植抗病品種仍然是其最具經濟效益和生態效益的防治方法，篩選可直接用于馬鈴薯金線蟲防控的現有主栽馬鈴薯品種對有效遏制金線蟲的擴散蔓延具有重要意義，可為我國馬鈴薯金線蟲應急防控和可持續防控技術提供重要科學依據。【前人研究進展】馬鈴薯金線蟲發生后一般對馬鈴薯造成20%—30%的產量損失，發病嚴重時損失可高達80%—90%，甚至絕收[8]。該線蟲屬固著性內寄生線蟲，以鞣質孢囊在土壤內越冬、滯育。由于孢囊擁有極強抵抗不良環境和殺線蟲劑的能力，這也成為該線蟲難以被根除的主要原因。馬鈴薯金線蟲已在六大洲超過100個國家發生[3,9]。由于其危害嚴重，美國、歐盟、歐洲和地中海植物保護組織（EPPO）和中國在內的全球106個國家和組織將其列為進境植物檢疫性有害生物[1,3,10]。2020年，我國已將馬鈴薯金線蟲納入《全國農業植物檢疫性有害生物名單》。馬鈴薯金線蟲的傳播方式分為近距離和遠距離傳播，前者以2齡幼蟲在土壤中做10—50 cm的短距離移動，而后者可經由風、雨水、家畜和野生動物、馬鈴薯種薯或商品、加工用塊莖及農事操作、農具和交通工具等粘帶孢囊而傳播[11-12]。前人利用具有不同抗性位點的一套馬鈴薯鑒別寄主可將馬鈴薯金線蟲劃分為Ro1—Ro5 5種致病型[13]。Ro1致病型是全世界馬鈴薯產區分布最為廣泛的致病型，而是位于馬鈴薯野生種ssp.5號染色體上的一個顯性基因，其對馬鈴薯金線蟲Ro1型具有優異抗性[14-16]。目前，種植抗病品種仍然是防治該線蟲最經濟有效的措施。長期以來，科研人員在馬鈴薯種質資源篩選、抗病基因發掘與鑒定和育種應用方面開展了大量的研究工作[14,17-21]。Park等[22]通過57R和TG689分子標記及盆栽接種對38個馬鈴薯品種和350份育種材料進行鑒定比較，評價認為這兩種分子標記抗性鑒定能力均較高，分別為99.7%和98.3%，任何一個標記都可以滿足抗病育種中對馬鈴薯金線蟲抗性鑒定的需求；de Boer等[23]比較了馬鈴薯抗/感品種在田間對澳大利亞馬鈴薯金線蟲群體繁殖系數的影響，證實攜帶的馬鈴薯抗性品種可以有效減少馬鈴薯金線蟲Ro1型的種群數量；明會等[24]利用6個抗馬鈴薯金線蟲相關分子標記對我國875份馬鈴薯種質資源進行抗性鑒定，篩選得到211份馬鈴薯種質含有抗馬鈴薯金線蟲的?！颈狙芯壳腥朦c】馬鈴薯金線蟲目前在我國云南、貴州、四川3省發生危害，產區內多個種薯基地受到傳播威脅，為該線蟲的防治工作帶來嚴峻挑戰。而現今我國西南混作區主栽馬鈴薯品種對該線蟲的抗性水平仍不明確，品種田間抗/感表現及其對線蟲群體的影響尚不清楚，亟待篩選優質、高抗品種以滿足馬鈴薯金線蟲綜合防控技術措施需求?！緮M解決的關鍵問題】通過對15份馬鈴薯西南混作區主栽馬鈴薯品種進行盆栽接種及抗性評價并結合抗馬鈴薯金線蟲基因分子標記鑒定，比較抗/感品種的田間表現，分析主栽品種對馬鈴薯金線蟲的抗性水平，為該地區馬鈴薯金線蟲應急防控形勢下馬鈴薯品種合理布局和良種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試馬鈴薯金線蟲群體采自我國云南省昭通市的馬鈴薯根系及根際土壤，所有樣品保存于中國農業科學院植物保護研究所植物病蟲害綜合治理全國重點實驗室。量取200 mL充分混勻的根際土壤樣品，利用淺盤法或淘洗過篩法分離孢囊、雌蟲及2齡幼蟲[25-26]。孢囊保存于1.5 mL離心管中，4 ℃留存備用。

供試馬鈴薯為馬鈴薯西南混作區部分主栽品種，共15份。感病對照品種為會薯16號。本試驗完成后所有材料均經高溫滅菌處理。

1.2 室內盆栽接種

1.2.1 馬鈴薯育苗與移栽 盆栽接種鑒定于2019年5—8月在中國農業科學院植物保護研究所植物病蟲害綜合治理全國重點實驗室P3隔離溫室進行。試驗方法參照EPPO PM 7/40 (5)馬鈴薯金線蟲和馬鈴薯白線蟲（）診斷技術標準以及PM 3/68 (1)馬鈴薯品種對馬鈴薯孢囊線蟲抗性評價鑒定標準[27-28]。種薯用1%次氯酸鈉溶液浸泡消毒30 min，無菌水沖洗3—5次。切下以馬鈴薯單芽眼為中心約3 cm3的薯塊于濕沙中育苗，芽長至3—5 cm后，移栽至含有800 mL滅菌土（沙﹕土= 2﹕1）的花盆中。每個品種設置4個技術重復和2個生物學重復。

1.2.2 馬鈴薯金線蟲卵懸浮液制備及接種 挑取飽滿深棕色孢囊置于100目篩網上，下方放置600目篩網。用試管塞在篩網上輕輕研磨孢囊，并用流水將卵沖洗到下方篩網中，最后將卵收集到燒杯中制備成1 000粒卵/mL的卵懸浮液。

馬鈴薯苗移栽生長一周后，用竹簽在花盆內戳4個5 cm深度的孔洞。取馬鈴薯金線蟲卵懸浮液進行接種，每盆接種4 mL卵懸浮液。初始群體密度（Pi）為5粒卵/mL土，每盆約接種13個孢囊。接種后，置于隔離溫室內培養，培養條件為溫度16—22 ℃，白天光照16 h，夜晚黑暗8 h，每3 d澆水200 mL，2周澆一次N-P-K 20-20-20水溶營養液。

1.2.3 室內盆栽接種抗性評價 接種15周后，分離并計數單株孢囊數。以會薯16號作為感病對照品種，計算供試馬鈴薯品種對感病對照品種的相對感病性。相對感病性（%）=（Pf供試馬鈴薯品種/Pf感病對照品種）×100，Pf（The final population）代表最終孢囊數量。根據供試馬鈴薯品種Pf與感病對照品種Pf的相對感病性進行抗性評價。馬鈴薯品種對馬鈴薯金線蟲的抗性等級劃分標準見表1[28]。

表1 EPPO馬鈴薯品種對馬鈴薯金線蟲抗性等級劃分標準

抗性等級分為1—9，其中抗性等級為9代表最高抗性，馬鈴薯金線蟲基本不能侵染該品種或侵染后不能完成整個生活史

Resistance scores range from 1 to 9, where 9 represents the highest resistance level andis basically unable to infest the cultivar or cannot complete its entire life cycle after infestation

1.3 田間自然小區抗性鑒定

1.3.1 試驗地點和田間管理 試驗于2021和2022連續兩年在云南省昭通市昭陽區西魁坪子馬鈴薯種植基地進行（E103°41′47′′，N27°35′45′′，海拔2 270 m）。昭陽區西魁坪子地處云南省東北部烏蒙山區腹地，地勢西高東低。海拔1 700 m以上區域為馬鈴薯主產區，屬高原大陸季風性氣候，干濕兩季分明，冬季氣溫較低，夏季氣候涼爽。年平均氣溫12.1 ℃，年降水量826 mm，年日照時數1 719.4 h，全年無霜期220 d左右，土壤類型為山地黃壤[29-30]。該試驗基地冬春干旱，夏秋多雨，常年連作馬鈴薯，試驗前經調查馬鈴薯金線蟲已侵染定殖[6]。

試驗采用隨機區組排列，共設15個處理（品種），小區長5.5 m，寬2.4 m，面積13.2 m2，小區間隔0.5 m，每處理重復3次，共45個小區。每小區起兩壟，壟高20—30 cm，采用雙行栽培模式。將N-P2O5-K2O比例為16﹕6﹕26的硫酸鉀型復合肥與精制有機肥按1﹕2充分混合后，每穴施150 g，覆土蓋膜。馬鈴薯于每年3月中旬種植，栽培管理按當地大田生產常規措施進行，田間無其他病蟲害發生。在馬鈴薯現蕾至始花期，測量株高。每年10月中旬收獲并測產。

1.3.2 田間抗性測定 在馬鈴薯播種前，每小區利用網格土壤采樣法[31]采集亞樣品20個，取樣深度為10—20 cm，充分混合后每小區留2 kg土壤作為一個樣品帶回實驗室進行孢囊數測定。從每個小區樣品中取100 mL土樣，經篩淘法分離樣品中的孢囊，在顯微鏡下觀察并統計播種前每個小區線蟲孢囊基數（Pi）。在一個生長季節結束，馬鈴薯收獲后，用同樣的方法從每小區取土壤樣品帶回室內測定單位土壤內的最終孢囊數（Pf）。計算馬鈴薯金線蟲的繁殖系數，繁殖系數=成熟期孢囊數Pf/播種前土壤孢囊數Pi。孢囊繁殖系數（Pf/Pi）＜1，則該品種為抗病品種，反之則為感病品種。

1.4 抗馬鈴薯金線蟲H1基因鑒定

馬鈴薯出苗后2周取頂部嫩葉于液氮速凍，使用CTAB法提取植物葉片DNA[32]。基因組DNA用Nanodrop 2000分光光度計（Thermo Fisher Scientific Inc.，Wlimington，DE）測定DNA濃度及純度，并用滅菌水將DNA稀釋至100 ng·mL-1左右，樣品保存于-80 ℃冰箱。采用57R[17]和TG689[33]兩個分子標記鑒定抗馬鈴薯金線蟲Ro1致病型的，分子標記BCH[22]擴增-胡蘿卜素羥化酶基因作為對照。對于57R分子標記，抗馬鈴薯金線蟲品種擴增得到450 bp的條帶，感病品種擴增出1 500 bp的條帶，而前人研究認為同時出現1 500和450 bp條帶的馬鈴薯品種也同樣抗馬鈴薯金線蟲，因此也認定其含有[22]。TG689分子標記則相對特異，抗性品種擴增出141 bp大小的條帶，而感病品種無條帶。分子標記擴增引物序列如表2，以上所有引物均由上海生工生物工程股份有限公司合成。PCR反應體系25 μL：12.5 μL 2×Rapid Taq Master Mix（南京諾唯贊生物科技股份有限公司），0.5 μL 10 μmol·L-1正/反引物，1 μL DNA模板，滅菌水補足至25 μL。PCR程序：94 ℃預變性3 min；94 ℃變性15 s，55 ℃退火15 s，72 ℃延伸15 s，30個循環；72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。取10 μL擴增產物經1.2%瓊脂糖凝膠電泳分離，全自動凝膠成像分析系統（北京森西賽智科技有限公司）下觀察并記錄結果。

1.5 數據分析

應用Microsoft Excel和IBM SPSS Statistics 22數據處理軟件進行統計分析，采用Duncan新復極差法對不同品種間產量進行多重比較。

表2 抗馬鈴薯金線蟲H1基因分子標記鑒定

2 結果

2.1 馬鈴薯抗馬鈴薯金線蟲室內接種鑒定

對15個西南混作區馬鈴薯主栽品種進行盆栽接種試驗，以會薯16號作為感病對照。結果表明，云薯505、宣薯5號、會薯15號、會薯19號和云薯304共5個品種為高抗品種，抗性等級為9，馬鈴薯金線蟲基本不能在這些品種上繁殖。麗薯6號和宣薯6號為中感品種，抗性等級為4。而抗性等級為1—3的7個品種均為高感品種（表3）。

感病對照會薯16號的最終單株孢囊數（Pf）為（223±36）個孢囊，平均繁殖系數（Pf/Pi）為17.15，表明馬鈴薯金線蟲在該品種上大量繁殖。感病品種中，會-2、宣薯8號和麗薯15號的Pf大于對照，Pf/Pi分別為23.84、20.69和18.85。中感品種麗薯6號和宣薯6號Pf小于感病對照品種，Pf/Pi分別為3.31和4.08。而5個高抗品種的最終群體數量Pf僅為0—2個孢囊，Pf/Pi為0—0.15。

2.2 抗馬鈴薯金線蟲H1的分子標記檢測

采用相關分子標記57R和TG689鑒定室內接種試驗的15個馬鈴薯主栽品種。以BCH擴增的-胡蘿卜素羥化酶基因為對照，所有品種均出現290 bp條帶，表明模板DNA無質量問題，可用于后續試驗（圖1）。經57R和TG689分子標記擴增共計5個品種出現450和141 bp大小條帶，即云薯505、宣薯5號、會薯15號、云薯304和宣薯6號（表3）。

表3 馬鈴薯品種對馬鈴薯金線蟲抗性室內鑒定評價及H1基因分子標記檢測

a：BCH為陽性對照BCH marker as positive controls；b：57R分子標記，“+”與“-”表示經檢測出現或未出現450 bp DNA片段57R marker, “+” and “-” indicate the presence and absence of 450 bp PCR products DNA fragments, respectively；c：TG689分子標記，“+”與“-”表示經檢測出現或未出現141 bp DNA片段TG689 marker, “+” and “-” indicate presence and absence of 141 bp PCR products DNA fragments, respectively

兩個基因鑒定分子標記結果一致，西南混作區15個馬鈴薯主栽品種中5個馬鈴薯品種，即云薯505、宣薯5號、會薯15號、云薯304和宣薯6號含抗馬鈴薯金線蟲Ro1和Ro4型的。

2.3 抗/感馬鈴薯品種田間抗性鑒定

馬鈴薯金線蟲田間平均繁殖系數（Pf/Pi）＜1.00的品種共有7個，表現為抗病。5個抗性等級為9的高抗品種（云薯505、宣薯5號、會薯15號、會薯19號、云薯304）馬鈴薯金線蟲Pf/Pi值最低為0.04—0.14；抗性等級為4的中感品種麗薯6號和宣薯6號的Pf/Pi值為0.43—0.65；8個高感品種Pf/Pi在1.18—3.24（圖2-c—f）。所有高感品種的Pf/Pi值在2021年（1.18—2.75）和2022年（1.76—3.24）均＞1.00，且均大于抗病品種，表明感病品種種植后田間線蟲種群數量增加。相比之下，高抗品種的Pf/Pi值在2021年（0.04—0.12）和2022年（0.05—0.14）均＜1.00，表明這些抗病品種種植后馬鈴薯金線蟲田間種群密度有所降低（表4）。

1：云薯505 Yunshu 505；2：宣薯5號Xuanshu 5；3：會薯15號Huishu 15；4：會薯19號Huishu 19；5：云薯304 Yunshu 304；6：麗薯6號Lishu 6；7：宣薯6號Xuanshu 6；8：合作88 Cooperation 88；9：會-2 Hui-2；10：宣薯8號Xuanshu 8；11：宣薯4號Xuanshu 4；12：宣薯2號Xuanshu 2；13：麗薯15號Lishu 15；14：麗薯7號Lishu 7；15：會薯16號Huishu 16

a、b：馬鈴薯品種田間抗性鑒定Identification of resistance of potato cultivars in the field，a：高抗品種云薯505 the highly resistant cultivar Yunshu 505；b：高感品種宣薯2號The highly susceptible cultivar Xuanshu 2；c：會薯16號受馬鈴薯金線蟲侵染的地上部癥狀Above-ground symptoms of Huishu 16 infested with G. rostochiensis；d—f：會薯16號根表的馬鈴薯金線蟲雌蟲、孢囊及2齡幼蟲Females, cysts, and 2nd stage juveniles of G. rostochiensis on the roots of Huishu 16

表4 15份馬鈴薯主栽品種的田間抗性

2.4 抗/感馬鈴薯田間農藝性狀比較

整體上，5個高抗品種株高的均值在兩年間均顯著高于8個高感品種的株高均值，且高抗品種產量的均值在兩年間也均顯著高于8個高感品種的產量均值（＜0.05）。宣薯5號、會薯15號和會薯19號產量相對較高，顯著高于其他馬鈴薯品種；會-2產量最低，顯著低于抗病品種，且低于或顯著低于其他感病品種。會薯16號、麗薯7號、宣薯8號和麗薯15號產量相對較低，與產量最低的會-2無顯著差異，但顯著低于其他馬鈴薯品種。此外，合作88和宣薯2號與云薯304和麗薯6號產量無顯著差異（表5）。

3 討論

3.1 馬鈴薯對馬鈴薯金線蟲的抗性評價

馬鈴薯西南混作區自2013年產量超越北方一作區后，成為我國最主要的馬鈴薯生產區域[34]。而馬鈴薯金線蟲在該區的發生危害嚴重限制了我國馬鈴薯的高產穩產和貿易交流。目前，種植抗病品種仍是防控和遏制該線蟲進一步發展擴散最為經濟有效的方法。因此，本研究采用室內接種鑒定對西南混作區馬鈴薯主栽品種進行了抗性等級評價，并將分子標記鑒定作為輔助手段，高效、可靠地篩選出5份高抗馬鈴薯金線蟲品種?？剐缘燃墳?的高抗品種上馬鈴薯金線蟲田間繁殖系數極低，均＜0.15，表明馬鈴薯金線蟲基本不能侵染或者不能在這些品種上完成生活史。而對于抗性等級≤3的高感品種，馬鈴薯金線蟲田間繁殖系數則均＞1，甚至在品種宣薯2號和宣薯8號上經一個生長季節后馬鈴薯金線蟲種群增長2—3倍，表明連續種植感病品種可使田間馬鈴薯金線蟲種群密度不斷擴大，蟲源基數逐年上升，病害發展逐年加重。馬鈴薯高抗品種的室內盆栽接種和田間抗性鑒定的繁殖系數結果高度一致。高感品種的繁殖系數在盆栽和田間鑒定中均＞1，但盆栽中的繁殖系數高于田間；兩個中感品種在盆栽接種中Pf/Pi＞1而田間鑒定中Pf/Pi＜1，但其抗性水平在兩個試驗中均介于高感和高抗品種之間，繁殖系數不一致的情況可能與不同的鑒定環境有關，如田間的線蟲初始群體數量差異可能會影響繁殖率。

由于對馬鈴薯金線蟲Ro1型展現出優異抗性，在馬鈴薯抗病育種中得到廣泛應用[17,35]。含有的抗病品種可能同感病品種一樣會誘導馬鈴薯金線蟲的孵化。然而在線蟲侵入根系后，抗病寄主中線蟲的取食位點周圍的細胞會觸發過敏反應，使得合胞體（孢囊線蟲誘導寄主根部形成的取食細胞）在誘導形成的一周內發生退化，最終阻斷馬鈴薯金線蟲2齡幼蟲的營養攝取而達到抗病且減少田間線蟲群體基數的目的[36]。本研究表明抗馬鈴薯金線蟲Ro1致病型的對我國馬鈴薯金線蟲群體具有高水平抗性。利用室內抗性鑒定和分子標記能夠有效對馬鈴薯抗性進行鑒別。室內鑒定得到的5個高抗品種中均含抗性。中感品種宣薯6號雖然檢測含，但是室內鑒定和田間試驗均表明其抗性水平不及高抗品種。Biryukova等[37]和Faggian等[38]認為馬鈴薯對金線蟲抗性符合數量性狀遺傳特征，由少數主效基因和多個微效基因共同控制，品種在培育過程中微效基因控制的抗性在基因傳遞時可能發生重組，這可能是宣薯6號抗性水平發生改變的原因。此外，除外，抗金線蟲Ro1致病型還有、和等抗性基因[18,33,39-40]，高抗品種會薯19號未檢測含有，表明其可能存在其他新型抗性基因發揮抗性作用。此次試驗金線蟲群體均來自云南省昭通市昭陽區西魁坪子種薯基地，還需要進一步根據馬鈴薯金線蟲的發生分布，有針對性地擴大對當地主栽馬鈴薯品種抗性程度的鑒定和評價。

表5 15份馬鈴薯主栽品種的農藝性狀

同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著（＜0.05）

Values followed by different lowercase letters in the same column indicate significantly different between the cultivars at the 0.05 level

3.2 馬鈴薯抗/感品種對金線蟲群體的影響

金線蟲在馬鈴薯上的繁殖率很大程度上取決于初始種群密度[41-42]。當金線蟲群體密度＜1粒卵/g土時，群體便可增殖高達70倍，而當線蟲群體＞100粒卵/g土時，由于根系損傷和2齡幼蟲之間的競爭增加，增殖率反而受到抑制[23,41,43]。本試驗同樣發現馬鈴薯金線蟲在合作88和宣薯8號等感病品種上的繁殖系數在相對較低的初始群體密度下的增殖和繁殖系數相對較高。

國外研究認為金線蟲的經濟閾值為20粒卵/g土，而該數值會受到土壤類型、肥力及產量水平等因素影響[43]。在英國，金線蟲的經濟閾值約為15粒卵/g土，若不進行有效防控，最高可造成80%的產量損失[44]。在新西蘭，金線蟲群體密度達到5—10粒卵/g土時田間才表現明顯癥狀，當達到15—20粒卵/g土，對感病品種造成嚴重危害，最高可造成85%—90%的產量損失[45]。在云南和四川馬鈴薯金線蟲群體種群密度為47—69粒卵/g土[6]，除與品種特性相關的重要農藝性狀如株高等表征非常明顯外，在馬鈴薯金線蟲危害嚴重田塊，感病品種產量大多極顯著低于高抗品種產量。

研究表明，種植含抗性基因的馬鈴薯品種能夠使金線蟲Ro1致病型種群密度減少80%—90%[40,46-47]。雖然目前尚不明確我國馬鈴薯金線蟲的致病型類別，但本研究表明含的抗性馬鈴薯品種能夠降低我國馬鈴薯金線蟲田間群體密度。英國、新西蘭、美國、加拿大和塞爾維亞開展的長期試驗的結果表明2—3年輪作或連作種植抗性基因馬鈴薯品種能夠將金線蟲種群降至極低甚至難以檢測的水平[45-46,48]。但長期單一大面積種植含抗性基因品種也會對田間馬鈴薯金線蟲群體形成較高的選擇壓力，使得金線蟲群體向其他致病型發展，導致抗性品種的抗性喪失[47]。面對馬鈴薯金線蟲入侵我國的嚴峻形勢，未來應將抗馬鈴薯金線蟲納入馬鈴薯抗性育種目標，合理布局抗病品種并結合輪作等措施對金線蟲開展可持續綜合防控。

4 結論

結合室內盆栽接種和分子標記鑒定了我國馬鈴薯西南混作區7個主栽抗病品種并結合田間抗/感病品種對馬鈴薯金線蟲群體的影響及其農藝性狀表現，篩選出宣薯5號、會薯15號和會薯19號為高產、抗病的良好品種?？柜R鈴薯金線蟲Ro1致病型的對我國馬鈴薯金線蟲群體具有高水平抗性且能夠減少田間馬鈴薯金線蟲群體密度。而受馬鈴薯金線蟲侵染田間種植的感病品種產量大多顯著低于高抗品種，且感病品種種植后會導致線蟲種群基數增大病害加重。研究結果可為馬鈴薯金線蟲抗病育種綜合評價提供參考，并為指導馬鈴薯金線蟲綜合防控、抗病品種合理布局和品種示范推廣提供依據。

[1] 彭煥, 劉慧, 江如, 葛建軍, 趙守歧, 馮曉東, 黃文坤, 彭德良. 警惕檢疫性有害生物馬鈴薯孢囊線蟲(和)入侵我國. 植物保護, 2020, 46(6): 1-9.

PENG H, LIU H, JIANG R, GE J J, ZHAO S Q, FENG X D, HUANG W K, PENG D L. Potential invasion of the potato cyst nematodeandinto China. Plant Protection, 2020, 46(6): 1-9. (in Chinese)

[2] 彭德良, 李建中, 黃文坤, 賀文婷. 第五十五章馬鈴薯金線蟲適生性風險評估與控制預案//萬方浩, 彭德良, 王瑞. 生物入侵: 預警篇. 北京: 科學出版社, 2010: 613-624.

Peng D L, Li J Z, huang W K, He W T. Chapter 55 Potential geographic distribution and management measures of golden potato cyst nematode:(Wollenweber) Behrens in China//WAN F H, PENG D L, WANG R. Biological Invasions: Risk Analysis and Early Prevention. Beijing: Science Press, 2010: 613-624. (in Chinese)

[3] CABI. Datasheet report for(yellow potato cyst nematode). (2022-12-05) [2023-11-27]. https://www.cabidigitallibrary. org/doi/10.1079/cabicompendium.27034.

[4] PENG D, LIU H, PENG H, JIANG R, LI Y, WANG X, GE J J, ZHAO S, FENG X, FENG M. First detection of the potato cyst nematode () in a major potato production region of China. Plant Disease, 2023, 107(1): 233.

[5] JIANG R, PENG H, LI Y, LIU H, ZHAO S, LONG H, HU X, GE J, LI X, LIU M, SHAO B, PENG D. First record of the golden potato nematodein Yunnan and Sichuan provinces of China. Journal of Integrative Agriculture, 2022, 21(3): 898-899.

[6] JIANG R, LI Y, HUANG L, LIU S, LIU H, FENG X, LONG H, HU X, GE J J, BIAN Y, LI X, SHAO B, HUANG W, KONG L A, XU C, PENG D, PENG H. Association of(Nematoda) with stunted and chlorotic potato plants in Yunnan and Sichuan provinces in China. Plant Disease, 2023, 107(4): 1027-1034.

[7] 鄧春菊, 李艷, 楊毅娟, 楊艷梅, 陳敏, 李永青, 胡先奇. 云南省馬鈴薯孢囊線蟲種類鑒定. 云南農業大學學報(自然科學), 2023, 38(3): 400-408.

DENG C J, LI Y, YANG Y J, YANG Y M, CHEN M, LI Y Q, HU X Q. Identification of potato cyst nematodes () on potato in Yunnan province. Journal of Yunnan Agricultural University (Natural Science), 2023, 38(3): 400-408. (in Chinese)

[8] JATALA P, BRIDGE J. Plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. Wallingford, UK: CAB International, 1990: 137-180.

[9] 葛建軍. 中國進境植物檢疫性有害生物——線蟲卷. 北京: 中國農業出版社, 2018: 21-25.

Ge J J. Imported plant quarantine pests in China——nematode Volume. Beijing: China Agriculture Press, 2018: 21-25. (in Chinese)

[10] EPPO.(HETDRO). (2023-03-17) [2023-11-27]. https://gd.eppo.int/taxon/HETDRO/distribution.

[11] PERRY R N, CURTIS R H C. Plant Nematology. Wallingford, UK: CAB International, 2013: 246-273.

[12] PICKUP J, ROBERTS A M I, DEN NIJS L J M F. Cyst nematode. Oxfordshire, UK: CAB International, 2018: 128-151.

[13] KORT J, ROSS H, RUMPENHORST H J, STONE A R. An international scheme for identifying and classifying pathotypes of potato cyst-nematodesand. Nematologica, 1977, 23(3): 333-339.

[14] GALEK R, RUREK M, DE JONG W S, PIETKIEWICZ G, AUGUSTYNIAK H, SAWICKA-SIENKIEWICZ E. Application of DNA markers linked to the potatogene conferring resistance to pathotype Ro1 of. Journal of Applied Genetics, 2011, 52(4): 407-411.

[15] PINEDA O, BONIERBALE M W, PLAISTED R L, BRODIE B B, TANKSLEY S D. Identification of RFLP markers linked to thegene conferring resistance to the potato cyst nematode. Genome, 1993, 36(1): 152-156.

[16] GEBHARDT C, MUGNIERY D, RITTER E, SALAMINI F, BONNEL E. Identification of RFLP markers closely linked to thegene conferring resistance toin potato. Theoretical and Applied Genetics, 1993, 85(5): 541-544.

[17] FINKERS-TOMCZAK A, BAKKER E, DE BOER J, VAN DER VOSSEN E, ACHENBACH U, GOLAS T, SURYANINGRAT S, SMANT G, BAKKER J, GOVERSE A. Comparative sequence analysis of the potato cyst nematode resistance locusreveals a major lack of co-linearity between three haplotypes in potato (ssp.). Theoretical and Applied Genetics, 2011, 122(3): 595-608.

[18] PAAL J, HENSELEWSKI H, MUTH J, MEKSEM K, MENENDEZ C M, SALAMINI F, BALLVORA A, GEBHARDT C. Molecular cloning of the potatogene conferring resistance to pathotype Ro1 of the root cyst nematode, based on a candidate gene approach. The Plant Journal, 2004, 38(2): 285-297.

[19] SCHULTZ L, COGAN N O I, MCLEAN K, DALE F B, BRYAN G J, FORSTER J W, SLATER A T. Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for-conferred potato cyst nematode resistance in potato (L.). Plant Breeding, 2012, 131(2): 315-321.

[20] SHOCK C C, BROWN C R, SATHUVALLI V, CHARLTON B A, YILMA S, HANE D C, QUICK R, RYKBOST K A, JAMES S R, MOSLEY A R,. TerraRossa: A mid-season specialty potato with red flesh and skin and resistance to common scab and golden cyst nematode. American Journal of Potato Research, 2018, 95(5): 597-605.

[21] ASANO K, KOBAYASHI A, TSUDA S, NISHINAKA M, TAMIYA S. DNA marker-assisted evaluation of potato genotypes for potential resistance to potato cyst nematode pathotypes not yet invading into Japan. Breeding Science, 2012, 62(2): 142-150.

[22] PARK J, YANG H, DE JONG W S, WANG X. An evaluation of two-linked markers and their suitability for selectingresistant potatoes in the New York breeding program. American Journal of Potato Research, 2018, 95(2): 170-177.

[23] DE BOER R F, WAINER J, NORNG S, BEARDSELL D V, CRUMP N S, WASHINGTON W S, YEN A. Influence of susceptible and resistant potato cultivars on the population of the potato cyst nematodeRo1 and on potato yields in a highly infested field in Australia. Annals of Applied Biology, 2022, 181(2): 215-224.

[24] 明會, 蔣偉, 劉太紅, 曾蕊, 施運迪, 盧麗麗, 馬永艷, 李先平, 于德才. 利用分子標記篩選馬鈴薯抗孢囊線蟲資源. 植物遺傳資源學報, 2023, 24(4): 1194-1204.

MING H, JIANG W, LIU T H, ZENG R, SHI Y D, LU L L, MA Y Y, LI X P, YU D C. Molecular markers assisted identification of potato resources resistant to cyst nematode resources. Journal of Plant Genetic Resources, 2023, 24(4): 1194-1204. (in Chinese)

[25] 甄浩洋, 彭煥, 孔令安, 洪豹元, 朱桂蘭, 汪銳輝, 彭德良, 文艷華. 中國孢囊線蟲新記錄種——野生豆孢囊線蟲記述及其對豆科植物的寄生性測定. 中國農業科學, 2018, 51(15): 2913-2924.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.15.007.

Zhen H Y, PENG H, KONG L A, HONG B Y, ZHU G L, WANG R H, PENG D L, WEN Y H., a new cyst nematode record in China and its parasitism to legume crops. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(15): 2913-2924.doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2018.15.007. (in Chinese)

[26] 彭德良, SUBBOTIN S, MOENS M. 小麥禾谷胞囊線蟲()的核糖體基因(rDNA)限制性片段長度多態性研究. 植物病理學報, 2003, 33(4): 323-329.

PENG D L, SUBBOTIN S, MOENS M. rDNA restriction fragment length polymorphism ofin China. Acta Phytopathologica Sinica, 2003, 33(4): 323-329. (in Chinese)

[27] EPPO. PM 7/40 (5)and. EPPO Bulletin, 2022, 52(2): 286-313.

[28] EPPO. PM3/68 (1) Testing of potato varieties to assess resistance toand. EPPO Bulletin, 2006, 36(3): 419-420.

[29] 馬惠, 黃平. 昭通市昭陽區靖安鎮凈作馬鈴薯“2+X”氮肥總量控制試驗. 現代農業科技, 2018(15): 79-80.

MA H, HUANG P. A trial of “2+X” total nitrogen fertilizer control for net-crop potato in Jing’an Town, Zhaoyang District, Zhaotong City. Modern Agricultural Science and Technology, 2018(15): 79-80. (in Chinese)

[30] 王開金, 王進. 昭通市昭陽區馬鈴薯產業發展現狀及建議. 現代農業科技, 2019(11): 90, 93.

WANG K J, WANG J. Current situation and suggestions of the potato industry in Zhaoyang District, Zhaotong City. Modern Agricultural Science and Technology, 2019(11): 90, 93. (in Chinese)

[31] 左佳, 張澤, 陳劍, 路亮霞, 呂新. 基于不同采樣方式棉田養分空間變異特征分析. 新疆農業科學, 2014, 51(11): 1970-1975.

ZUO J, ZHANG Z, CHEN J, LU L X, Lü X. Analysis of the characteristics of nutrient spatial variability in cotton fields based on different sampling methods. Xinjiang Agricultural Sciences, 2014, 51(11): 1970-1975. (in Chinese)

[32] DOYLE J J, DOYLE J L. A rapid DNA isolation procedure from small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, 1987, 19(1): 11-15.

[33] MILCZAREK D, FLIS B, PRZETAKIEWICZ A. Suitability of molecular markers for selection of potatoes resistant tospp. American Journal of Potato Research, 2011, 88(3): 245-255.

[34] 關佳晨, 蔡海龍. 我國馬鈴薯生產格局變化特征及原因分析. 中國農業資源與區劃, 2019, 40(3): 92-100.

GUAN J C, CAI H L. Analysis on the changes and reasons of potato production pattern in China. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2019, 40(3): 92-100. (in Chinese)

[35] RICE S L, LEADBEATER B S C, STONE A R. Changes in cell structure in roots of resistant potatoes parasitized by potato cyst-nematodes. I. Potatoes with resistance genederived fromssp.. Physiological Plant Pathology, 1985, 27(2): 219-234.

[36] PRICE J A, COYNE D, BLOK V C, JONES J T. Potato cyst nematodesand. Molecular Plant Pathology, 2021, 22(5): 495-507.

[37] BIRYUKOVA V A, ZHURAVLEV A A, ABROSIMOVA S B, KOSTINA L I, KHROMOVA L M, SHMYGLYA I V, MOROZOVA N N, KIRSANOVA S N. Use of molecular markers of potato golden nematode resistance genesand. Russian Agricultural Sciences, 2008, 34(6): 365-368.

[38] FAGGIAN R, POWELL A, SLATER A T. Screening for resistance to potato cyst nematode in Australian potato cultivars and alternative solanaceous hosts. Australasian Plant Pathology, 2012, 41(5): 453-461.

[39] KREIKE C M, KOK-WESTENENG A A, VINKE J H, STIEKEMA W J. Mapping of QTLs involved in nematode resistance, tuber yield and root development insp. Theoretical and Applied Genetics, 1996, 92(3/4): 463-470.

[40] JACOBS J M E, VAN ECK H J, HORSMAN K, ARENS P F P, VERKERK-BAKKER B, JACOBSEN E, PEREIRA A, STIEKEMA W J. Mapping of resistance to the potato cyst nematodefrom the wild potato species. Molecular Breeding, 1996, 2(1): 51-60.

[41] BRODIE B B. Effect of initial nematode density on managingwith resistant cultivars and nonhosts. Journal of Nematology, 1996, 28(4): 510-519.

[42] LAMONDIA J A, RAWSTHORNE D, BRODIE B B. Decline ofas influenced by potato root diffusate movement and persistence in soil. Journal of Nematology, 1987, 19(2): 172-176.

[43] TURNER S J, EVANS K. The origins, global distribution and biology of potato cyst nematodes ((Woll.) andStone.)//Markes R J, Brodie B B. Potato cyst nematodes: Biology, distribution and control. Wallingford, UK: CAB International, 1998: 7-26.

[44] TRUDGILL D L, PHILLIPS M S, ALPHEY T J W. Integrated control of potato cyst nematode. Outlook on Agriculture, 1987, 16(4): 167-172.

[45] MARSHALL J W. Potato cyst nematodes (species) in New Zealand and Australia//Markes R J, Brodie B B. Potato cyst nematodes: Biology, distribution and control. Wallingford, UK: CAB International, 1998: 353-394.

[46] GRUJI? N, RADIVOJEVI? M. Population decline ofin Western Serbia. Nematology, 2017, 19(2): 185-195.

[47] WHITEHEAD A G, TURNER S J. Management and regulatory control strategies for potato cyst nematodes (and)//Markes R J, Brodie B B. Potato cyst nematodes: Biology, distribution and control. Wallingford, UK: CAB International, 1998: 135-152.

[48] LAMONDIA J A, BRODIE B B. Effects of initial nematode density on population dynamics ofon resistant and susceptible potatoes. Journal of Nematology, 1986, 18(2): 159-164.

Identification and evaluation of major potato cultivars resistance toand detection of theirresistance gene marker

HUANG LiQiang1, JIANG Ru1, ZHU BoZhi1, PENG Huan1, XU Chong2, SONG JiaXiong2, CHEN Min2, LI YongQing2, HUANG WenKun1, PENG DeLiang1

1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2Plant Protection and Quarantine Station of Zhaotong City, Yunnan province, Zhaotong 657000, Yunnan

【Objective】Potato cyst nematodes (PCN), includingand, are damaging soilborne quarantine parasitic pests on potatoes. Thehas now distributed in seven counties of Yunnan, Guizhou, and Sichuan provinces in China, and several seed potato bases are threatened by the spread of. This study aimed to identify the resistance level of major potato cultivars to, clarify the presence of a knownresistance gene, and to provide a reference for screening and promoting resistant cultivars for controlling.【Method】For bioassay, 15 major potato cultivars from the southwest mixed-cropping zone were inoculated withpopulations in an isolation greenhouse. The number of cysts per plant was counted and relative susceptibility was calculated, and finally the resistance of the cultivars was ranked according to a standard scoring notation. Forresistance gene identification, two molecular markers 57R and TG689, linked to thefor resistance toRo1 pathotype, were used to identify 15 cultivars of the bioassay, with the BCH marker for amplification of the beta carotene hydroxylase gene as a control. For the field trial, a comparison of resistant and susceptible potato cultivars was conducted in a naturally infested field in 2020 and 2021 in Zhaotong, Yunnan Province. To estimate the initial (Pi) and final (Pf) populations of, soil sample was taken before planting and after harvested, and the reproduction factor (Pf/Pi) was calculated. The height of above-ground part of the plant at budding and initial flowering stages and the total yields at harvesting stage were measured.【Result】Among the 15 major potato cultivars, five cultivars (Yunshu 505, Xuanshu 5, Huishu 15, Huishu 19, and Yunshu 304) are highly resistant. It’s hard forto reproduce on these cultivars. Two cultivars (Lishu 6 and Xuanshu 6) are moderately susceptible. Eight cultivars are highly susceptible, especially the Pf/Pi of Hui-2, Lishu 15 and Xuanshu 8 was higher than that of the susceptible control Huishu 16 (Pf/Pi=17.15). Additionally, the results of the twogene-linked molecular markers were generally consistent, five cultivars (Yunshu 505, Xuanshu 5, Huishu 15, Yunshu 304, and Xuanshu 6) contain the.reproduction factor differed significantly on resistant and susceptible cultivars in the field. The average Pf/Pi values of highly resistant cultivars (with resistance score 9) were ＜1 in 2021 (0.04-0.12) and 2022 (0.05-0.14), indicating that nematode population densities decreased after planting of highly resistant cultivars. On the contrary, the average Pf/Pi values of the highly susceptible cultivars were ＞1.00 in 2021 (1.18-2.75) and 2022 (1.76-3.24), indicating an increase in nematode populations in the field after planting of highly susceptible cultivars. There were significant differences between cultivars in plant height and yield (＜0.05). The mean height of the five highly resistant cultivars was significantly higher than that of the eight highly susceptiblecultivars in the two years. The cultivars Xuanshu 5, Huishu 15 and Huishu 19 had the highest yields of 51.67-56.48 and 33.28-40.57 t·hm-2in two years, while Hui-2 had the lowest yields.【Conclusion】The resistant cultivars in the southwest mixed-cropping zone show excellent resistance to, mainly carrying the, and can reducepopulation densities in the field. High yields are produced by the resistant cultivars Xuanshu 5, Huishu 15, and Huishu 19, while Yunshu 304 is utilized as a processing potato for zinc-rich crisps. More focused identification of resistance levels of local cultivars based onincidence is urgently required.

; potato resistant cultivar;resistant gene; molecular marker detection

10.3864/j.issn.0578-1752.2024.08.007

2023-11-27；

2024-01-04

國家重點研發計劃（2023YFD1400400）、國家自然科學基金（32072398）、云南省彭德良專家工作站（2023-126）、昭通市科學技術局彭德良專家工作站（2021 ZTYX03）、政府購買服務項目（15190025）、中國農業科學院科技創新工程（ASTIP-02-IPP-15）

黃立強，E-mail：hlq292573628@163.com。江如，E-mail：jiangruby@126.com。黃立強和江如為同等貢獻作者。通信作者彭德良，E-mail：pengdeliang@caas.cn

（責任編輯 岳梅）