180份芝麻種質(zhì)資源的葉病抗性鑒定及評價

摘要 為篩選芝麻葉部病害抗性資源，采用自然誘發(fā)法和相對抗病性指數(shù)對180份芝麻種質(zhì)資源的葉部病害抗性進行鑒定和評價。結(jié)果表明，供試材料對葉部病害抗性普遍較差，未出現(xiàn)免疫和高抗類型，抗病種質(zhì)資源占比較低，僅為7.22%；感病品種占比較高。江漢夏芝麻區(qū)抗性材料數(shù)量和比例最高，其次為黃淮夏芝麻區(qū)。供試材料中抗病種質(zhì)僅有13份，分別為：南召農(nóng)家種，‘鴨嘴芝麻’（ZZM1054），‘ZZM0927’‘觀音麻’（ZZM1271），‘獨苔’（ZZM1224），‘ZZM03846’‘ZZM02488’，野芝麻（WZM03156），‘野芝1號’‘豫芝4號’（ZZM03410），‘獨腳黃’（ZZM1250），‘襄芝2號’和修武農(nóng)家種，農(nóng)家種中抗性材料的數(shù)量和比例高于現(xiàn)代培育品種。

關(guān)鍵詞 芝麻；種質(zhì)資源；葉病；抗性鑒定

中圖分類號：S 435.653 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16688／j.zwbh.2024205

芝麻是我國重要的特色油料作物，主要集中種植在黃河和長江中下游地區(qū)，主產(chǎn)區(qū)氣候溫暖，雨量充沛，因而病害種類繁多，危害嚴重。芝麻葉部病害主要包括由Alternaria sesamicola引起的芝麻黑斑病、Corynespora cassiicola引起的棒孢葉斑病和Nigrospora sphaerica引起的球黑孢葉枯病等。其中，棒孢葉斑病是最常見、發(fā)生最普遍、危害最嚴重的芝麻葉部病害之一，主要危害芝麻葉片、莖稈和蒴果，使葉片枯死和提前脫落，導(dǎo)致植株早衰，病田率可達90%，病葉率70%以上。據(jù)報道，芝麻葉部病害單獨發(fā)生時，病情指數(shù)每增長1，芝麻產(chǎn)量損失0.6%，嚴重影響了芝麻的產(chǎn)量和品質(zhì)。

選育和利用抗病品種是防治植物病害最經(jīng)濟、有效的途徑。因此，明確種質(zhì)資源對病害的抗性水平，對于病害防治和指導(dǎo)抗病育種十分重要。程洪森等通過人工接種，從84份芝麻種質(zhì)資源中篩選出對黑斑病表現(xiàn)抗性的資源15份，表現(xiàn)中抗的資源29份，未發(fā)現(xiàn)對芝麻黑斑病免疫和高抗的資源。賈敏等采用田間人工接菌方法評價了174份芝麻種質(zhì)資源對棒孢葉斑病的抗性，沒有發(fā)現(xiàn)免疫及高抗品種，鑒定出抗病品種32個、中抗品種17個，分別占參試品種的18.39%和9.77%。目前，對芝麻莖點枯病、枯萎病的抗病性鑒定研究較多，而對芝麻葉部病害的抗性鑒定報道較少。因此，監(jiān)測芝麻種質(zhì)資源對葉部病害的抗性，對抗病品種的選育和利用具有重要意義。本研究采用自然誘發(fā)法鑒定了180份芝麻種質(zhì)資源對葉部病害的抗性，為芝麻抗病育種、抗性遺傳分析和品種布局提供參考。

1材料與方法

1.1試種質(zhì)資源

供試芝麻種質(zhì)資源共180份，相關(guān)信息參見《中國芝麻品種資源目錄》《中國芝麻品種資源目錄（續(xù)編一）》和中國作物種質(zhì)資源信息網(wǎng)（https：∥www.cgris.net／）。供試材料由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心提供。

1.2方法

芝麻葉部病害抗性鑒定圃設(shè)在芝麻主產(chǎn)區(qū)平輿縣張廟村的河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心芝麻試驗站（32°58′N，114°42′E）。由于主產(chǎn)區(qū)芝麻棒孢葉斑病等葉部病害發(fā)生普遍，自然發(fā)病率高，因此采用自然誘發(fā)鑒定。采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個種質(zhì)重復(fù)3次，每重復(fù)小區(qū)種植2行，行長5m，行距0.4 m。根據(jù)相關(guān)報道，選擇中感品種‘鐵青芝麻’作為感病對照。

1.3病害調(diào)查及抗病性評價標(biāo)準

調(diào)查前對鑒定圃芝麻葉部病害種類和發(fā)生情況進行調(diào)查和鑒定，鑒定圃自然發(fā)生的葉部病害主要為棒孢葉斑病，黑斑病零星發(fā)生，未發(fā)現(xiàn)其他葉部病害。因此，本次葉部病害抗性鑒定主要針對芝麻棒孢葉斑病。在芝麻封頂后（收獲前約15 d），分病級調(diào)查棒孢葉斑病發(fā)生情況，每行隨機調(diào)查3株，每小區(qū)調(diào)查6株，調(diào)查有效蒴果以下的全部葉片，目測病斑面積占葉面積的比例。參考楊修身等和楊永東等對芝麻葉部病害的分級標(biāo)準，略有改動。O級：葉片無病斑；1級：病斑面積占葉面積比例≤5%；2級：5%lt;病斑面積占葉面積比例≤15%；3級：15%lt;病斑面積占葉面積比例≤25%；4級：25%lt;病斑面積占葉面積比例≤50%；5級：病斑面積占葉面積比例gt;50%。

病情指數(shù)（DI）=∑（各級病葉數(shù)×各病級代表值）／（調(diào)查葉片總數(shù)×發(fā)病最重病級代表數(shù)值）×100。

抗性評價標(biāo)準參考曾士邁等提出的“相對抗病性指數(shù)”，略有改動。

2結(jié)果與分析

2.1芝麻葉病抗性評價標(biāo)準

采用Origin Pro（2022版）對供試種質(zhì)資源的病情指數(shù)進行聚類分析，通過平均聚類法可將供試種質(zhì)資源聚為4個類群（圖1），第Ⅰ類群：病情指數(shù)（56.94±3.56）～（65.49±4.07），相對抗病性指數(shù)-1.12～-0.76；第Ⅱ類群：病情指數(shù)（68.69±4.55）～（80.41±5.40），相對抗病性指數(shù)-0.61～0.01；第Ⅲ類群：病情指數(shù)（80.99±3.03）～（90.39±6.09），相對抗病性指數(shù)0.05～0.84；第Ⅳ類群：病情指數(shù)（91.21±6.70）～（100±0），相對抗病性指數(shù)0.94以上。本研究采用曾士邁等提出的“相對抗病性指數(shù)”，結(jié)合聚類分析結(jié)果，確定芝麻棒孢葉斑病抗性評價標(biāo)準。即，免疫（I）：完全不發(fā)病；高抗（HR）：RIlt;-1.2；抗病（R）：-1.2≤RIlt;-0.5；中感（MS）-0.5≤RIlt;0；感病（S）：0≤RIlt;1；高感（HS）：RI≥1。

2.2芝麻種質(zhì)資源對葉病抗性鑒定結(jié)果

芝麻種質(zhì)資源的棒孢葉斑病發(fā)病程度調(diào)查結(jié)果見表1。在自然發(fā)病條件下，供試的180份芝麻種質(zhì)資源平均病情指數(shù)84.42，平均相對抗病性指數(shù)0.46。對照品種‘鐵青芝麻’病情指數(shù)為（80.20±7.20），介于10～90之間，說明可以用‘鐵青芝麻’作為感病對照，用相對抗病性指數(shù)評價供試種質(zhì)資源對芝麻棒孢葉斑病的抗性。鑒定結(jié)果表明，供試材料中未發(fā)現(xiàn)免疫和高抗種質(zhì)，其中抗病（R）種質(zhì)13份，占7.22%；中感（IS）種質(zhì)47份，占26.11%；感病（S）種質(zhì)79份，占43.89%；高感（HS）種質(zhì)41份，占22.78%；抗感比1：12.85（表1，圖2）。表現(xiàn)抗病的種質(zhì)有：南召農(nóng)家種，‘鴨嘴芝麻’（ZZM1054），‘ZZM0927’‘觀音麻’（22M/11271），‘獨苔’（2211224），‘ZZM03846’‘22M02488’，野芝麻（W2M03156），‘野芝1號’‘豫芝4號’（ZZM03410），‘獨腳黃’（ZZM1250），‘襄芝2號’和修武農(nóng)家種。

在供試鑒定材料中，國內(nèi)種質(zhì)171份，其中表現(xiàn)抗病的種質(zhì)12份；國外種質(zhì)9份，其中表現(xiàn)抗病種質(zhì)1份。171份國內(nèi)種質(zhì)的棒孢葉斑病抗性比例統(tǒng)計（圖2）表明，115個農(nóng)家種中表現(xiàn)抗病的材料10份，占比8.70%; 56個現(xiàn)代培育品種中表現(xiàn)抗病的材料2份，占比3.57%，農(nóng)家種中抗性材料的數(shù)量和比例高于現(xiàn)代培育品種。

2.3芝麻葉病抗性種質(zhì)資源的生態(tài)區(qū)分布

《中國芝麻品種志》將我國芝麻產(chǎn)區(qū)劃分為7個生態(tài)區(qū)，國內(nèi)供試種質(zhì)資源的棒孢葉斑病抗性類型生態(tài)區(qū)分布情況見表2（供試的171份國內(nèi)種質(zhì)資源中有4份種質(zhì)資源因無來源地信息，故未列入）。供試種質(zhì)資源中抗病種質(zhì)分布于江漢夏芝麻區(qū)（包括河南南陽、湖北除鄂東外大部分地區(qū)），黃淮夏芝麻區(qū)（包括河南、安徽及蘇北部分地區(qū)），華南春、夏、秋芝麻區(qū)（包括江西、湖南、福建及海南）和西南高原春、夏芝麻區(qū)（包括云南、四川），其中江漢夏芝麻區(qū)抗病種質(zhì)資源數(shù)量和比例最高，占比17.24%，主要來自湖北；其次為黃淮夏芝麻區(qū)，抗病種質(zhì)資源占比5.41%，主要來自河南、安徽和蘇北；供試種質(zhì)資源中華南春、夏、秋芝麻區(qū)和西南高原春、夏芝麻區(qū)的抗病種質(zhì)資源主要來自于江西和云南。本次鑒定中來自東北春芝麻區(qū)（包括吉林、遼寧）、長江中下游夏芝麻區(qū)（包括鄂東、九江、蕪湖、浙江）的參試材料較少，因此無法對這幾個芝麻生態(tài)區(qū)的葉斑病抗性分布情況進行分析。

3結(jié)論與討論

本研究在自然發(fā)病條件下，對180份芝麻種質(zhì)資源的棒孢葉斑病抗性進行了鑒定。結(jié)果表明，抗病（R）種質(zhì)13份，占7.22%；中感（MS）種質(zhì)47份，占26.11%；感病（S）種質(zhì)79份，占43.89%;高感（HS）種質(zhì)41份，占22.78%;抗感比1：12.85。供試芝麻種質(zhì)資源中未發(fā)現(xiàn)對棒孢葉斑病免疫和高抗的類型，這與程洪森等對黑斑病、賈敏等對棒孢葉斑病的抗性鑒定結(jié)論相同。由此可見，芝麻葉部病害抗性種質(zhì)資源較少，這也是芝麻葉部病害發(fā)生普遍、危害嚴重的重要原因之一。本次鑒定中江漢夏芝麻區(qū)抗性材料最多，其次為黃淮夏芝麻區(qū)。供試材料中表現(xiàn)抗病的種質(zhì)有13份，農(nóng)家種中抗病材料的數(shù)量和比例高于現(xiàn)代培育品種，這可能與品種資源的病害選擇壓力周期和適應(yīng)性有關(guān)。本次抗性鑒定的參試種質(zhì)資源與已報道的葉病抗性鑒定的參試種質(zhì)資源有較大不同，可以作為芝麻葉部病害抗性鑒定結(jié)果的補充。與前人鑒定結(jié)果相比，‘豫芝4號’在本次鑒定中和已報道的葉斑病、黑斑病和棒孢葉斑病的鑒定中均表現(xiàn)為抗病，說明‘豫芝4號’對芝麻葉部病害的抗性表現(xiàn)較好，是較好的葉部病害抗原材料。

前人報道的芝麻葉部病害抗性鑒定采用的是人工接種法，這種方法固然有病原菌針對性強、提高發(fā)病成功率的優(yōu)點，但也受到超量接種、接種均勻度、菌株致病力差異和違背病害發(fā)生規(guī)律等因素的影響，同時也避免不了環(huán)境條件和自然界其他病原菌的干擾。而芝麻葉病病田率高達90%以上，病葉率70%以上，綜合嚴重度達50%～80%，是一種發(fā)生普遍、自然發(fā)病率很高的病害。因此，筆者認為，對于芝麻葉部病害的田間鑒定，如果不針對特定的病原，可以采用符合自然發(fā)病規(guī)律的田間自然誘發(fā)法，選擇在發(fā)病中等以上的主產(chǎn)區(qū)或品種主栽區(qū)鑒定。

病情指數(shù)是由品種抗性和誘發(fā)強度（包括菌量和有關(guān)侵染的環(huán)境因素）共同決定，受到接種菌量、菌株致病力、接種方法、寄主生態(tài)適應(yīng)性、栽培管理條件、生態(tài)區(qū)環(huán)境差異、年度環(huán)境差異等因素的影響，不同年份、不同生態(tài)區(qū)、不同條件下病情指數(shù)差異變化較大，其數(shù)值本身不能直接表明品種的抗性強弱，所以單純采用病情指數(shù)實測值無法客觀反映品種的抗性水平，只有在標(biāo)準的誘發(fā)強度下或在感病對照品種的對比下，才能反映出抗性的相對強弱，而在實際操作中誘發(fā)強度難于做到定量控制。因此，在作物抗病性評價過程中，人們先后提出了相對抗病性指數(shù)、相對抗性指數(shù)、相對病情指數(shù)、相對抗病指數(shù)等在感病對照品種對比下的抗性定量評價方法。本研究采用了曾士邁提出的“相對抗病指數(shù)”。“相對抗病指數(shù)”消除了因環(huán)境因素和誘發(fā)強度造成的發(fā)病差異，使不同年份不同種植條件下各品種的抗病性類型評價具有了統(tǒng)一的衡量標(biāo)準。目前，芝麻葉病抗性鑒定還缺乏完善的抗性評價方法和評價標(biāo)準，這也導(dǎo)致不同年度、不同批次鑒定結(jié)果間無法進行比較。所以，制定科學(xué)的、統(tǒng)一的芝麻葉病抗性鑒定方法和評價標(biāo)準對準確評價芝麻葉病抗性具有重要意義。