馬鈴薯種質資源黑脛病抗性評價與抗病種質篩選

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A 文章編號：2095-5774（2025）02-0175-07

Resistance evaluation and resistant germplasm screening of potatoes against blackleg

Yi Miaomiao ^1? ，LiHuawei ^1，2? ，Bao Zongchao，Xu Yongqing2， Xu Guochun2，Luo Wenbin ² JiRongchang2，Qiu Sixin2， Tang Hao2，Wang Mo4，Chen Fengpingl*

（1.CollegeofPlantProtection，Fujian Agricultureand ForestryUniversityFuzhou，Fujian 35ooo2，China; 2.InstituteofCrop Sciences;FujianAcademyofAgricultural Sciences，Fuzhou，Fujian35oo13，China; 3.College of PlantProtection，Yunnan Agriculture University，Kunming，Yunnan 6502O1， China; 4. College of Agriculture，Fujian Agricultrue and Forestry University，Fuzhou，Fujian 35ooO2， China）

Abstract：【Objective】In order to evaluate the resistance of potato germplasm resources against blackleg and screen disease-resistant germplasm，whichprovidesresistantmaterialsandtheoreticalbasis forresistance breedingand field diseasecontrol.【Method】Inthis study，in vitro tuberof 45potato germplasmresources were inoculatedand identified， theresistance of potato blackleg pathogens（Pectobacterium atrosepticum and P .parmentieri）were evaluated by optimizing the inoculationconditions.【Result】Theoptimized inoculation conditions of twopathogens were as follow：theculture temperature was 26% and the inoculation concentration was O.6～0.8 D₆₀₀ .Among 45 tested germplasm resources，11 germplasm resources including 'Xinyihongpi' and'CIP392278.19' showed resistance to both P .atrosepticumPacl141and P.parmentier Ppxp3-1，accounting for 24.4% of tested potato germplasm resources.【Conclusion】 There are significant dierences intheresistanceof potatogermplasmresourcesagainst blackleg.Inthis study，11 potato germplasmesources were identifiedwith goodresistance totwo blackleg pathogens，which would provide basic materials forpotato resistance breeding and blackleg control.

Keywords：potato; blackleg; resistance evaluation;resistant germplasm; optimized inoculation conditions

馬鈴薯（SolanumtuberosumL.）是我國四大主要糧食作物之一，因其高產、適應性強，且宜良易菜，因此在保障國家糧食安全體系中具有重要的作用[1]。據統計我國2022年馬鈴薯種植面積約461萬 hm² ，產量約1878萬t，播種面積和總產均居世界第一位[2]。四倍體馬鈴薯栽培種以無性繁殖為生產方式，易受到病原菌侵染，嚴重影響馬鈴薯種薯質量和產業發展[3-4]。福建冬閑田種植馬鈴薯效益高[5]，但依賴于北方種薯，近年北方薯區土傳病害加重了南方冬作區馬鈴薯病害，尤其是馬鈴薯黑脛病／氣生莖腐病于2018年霞浦縣大面積爆發，造成了嚴重減產，給馬鈴薯種植造成了巨大的損失[6]。

馬鈴薯黑脛病是由果膠桿菌屬（Pectobacte-rium spp.）和迪克氏菌屬（Dickeya spp.）引起的嚴重細菌性病害[7]。該病的典型癥狀是莖基部黑腐，在馬鈴薯生長的各個時期均可引起植株發病，幼苗期莖基部出現黑褐色、淡綠色、節間變短、植株矮小、葉片上卷等癥狀，成株期后病原菌多由外部侵入，造成黑褐色至墨黑色中空黑脛，又名氣生莖腐病。薯塊感病后病部黑褐色，髓組織亦變黑腐爛伴有惡臭味，稱為軟腐病[8]。機械傷口和潮濕天氣利于病菌侵入，發病后易造成交叉感染，影響種薯質量和商品薯品質[9]。我國黑脛病主要病原菌多種，福建除山葵果膠桿菌（P.wasa-biae）和菊果膠桿菌（P.chrysanthemi）外，其他均有報道[6.]。該病以種薯帶菌為初侵染源，越冬后的病殘體也能夠成為第2年的初侵染來源[2]，通過雨水和田間農事操作進行傳播，嚴重時發病率在 80% 以上[。目前防治該病的方法大多采用藥劑拌種處理或噴施化學藥劑，但防治效果不明顯且大量使用農藥易造成農藥殘留污染環境。培育抗病品種是防控馬鈴薯黑脛病最有效方法，但主栽品種四倍體不抗黑脛病[13]，野生種和二倍體馬鈴薯種質抗病基因很難導入到主栽品種中，所以抗病育種進展緩慢。因此，對馬鈴薯種質資源進行系統抗病評價，篩選抗病種質，有助于加速抗病育種進程[14]。福建是南方重要馬鈴薯產區，氣候高溫高濕，黑脛病易發，目前針對福建省馬鈴薯品種及種質資源的抗病評價尚未見報道，本研究利用前期從福建省馬鈴薯產區分離得到的馬鈴薯黑脛病病原菌菌株，對保存的馬鈴薯種質資源進行抗性鑒定評價，以期篩選抗病種質，為南方冬作區馬鈴薯抗病品種選育提供依據。

1材料與方法

1.1供試病原菌

供試馬鈴薯黑脛病病原菌菌株 P_? atrosepticumPacl141、P.parmentieriPpxp3-1由福建省農業科學院作物研究所保存提供，菌株采至福建省福州市長樂區、漳州市龍海區表現顯著黑腔病癥狀的‘閩薯1號’馬鈴薯莖基部，菌株經純化、鑒定和致病力鑒定，2個菌株均能對馬鈴薯莖基部侵染并形成黑色腐爛狀，其中菌株Pacl141致病力較弱，菌株 Pp_Xp3-1 致病力較強。菌株活化后溶于 20% 甘油中，并保存于 -80% 冰箱備用。

1.2供試馬鈴薯種質資源

供試馬鈴薯種質資源（原原種）保存于福建省農業科學院作物研究所種質資源庫，經原原種繁育的馬鈴薯原種（薯塊）用于本試驗接種鑒定材料，具體種質資源信息見表1。

表1供試馬鈴薯種質資源

1.3供試試劑

NA固體培養基：蛋白陳 5g 、牛肉浸膏 3g 、葡萄糖 2.5g ，瓊脂 18g ，調節 pH 值7.2，蒸餾水定容至1L，分裝， 120% 高壓滅菌 20min 。LB液體培養基：酵母提取物 5g ，胰蛋白脈 10g ，氯化鈉10g ，調節 pH 值7.0，蒸餾水定容至1L，分裝，120^°C 高壓滅菌 20min 。

1.4馬鈴薯塊莖抗性評價

1.4.1病原菌懸液的活化與制備

參照張競丹等[13]，取菌株Pacl141和菌株Ppxp3-1在 -80% 環境下保存的菌液各 100μL 涂在NA固體培養基上， 28^qC 復壯 24h 。挑取單菌落接種于 100mL 高溫滅菌過的LB液體培養基中，28^°C 、 180r/min 培養 24h ；將菌液裝入 50mL 離心管中集菌， 8000r/min 、 3min ；利用紫外分光光度計測定菌液 D₆₀₀ 值，用 1×PBS （磷酸鹽緩沖液）重懸菌體， 8000r/min 、 3min ，重復3次，調整菌液的 D₆₀₀ 值至1.0（ 3×10⁸CFU/mL ）、0.8（ 2.4× 10⁸CFU/mL 、0.6 1.6×10⁸CFU/mL ）和0.4（1.0×10⁸CFU/mL ）備用。

1.4.2病原菌接種條件優化

以感病馬鈴薯‘費烏瑞它’為試驗材料，觀察不同培養溫度和接種濃度條件下薯塊的發病情況，優化病原菌接種鑒定方法。培養溫度優化：設置菌液 D₆₀₀ 值為0.6接種馬鈴薯薯塊后，設置培養溫度 18°C 、 22% 、 26^°C 和 30% ；接種濃度優化：在培養溫度優化的基礎上，設置培養溫度為 26°C 設置菌液 D₆₀₀ 值分別為1.0、0.8、0.6和0.4接種馬鈴薯薯塊。

1.4.3塊莖接種病原菌

選取無損傷的供試馬鈴薯薯塊，清水清洗表皮，用 75% 酒精表面消毒，并用無菌水清洗3次后在超凈臺種晾干。將薯塊切成寬 2cm 的厚片，在中央用無菌槍頭打圓孔（直徑 4mm× 深 2mm ），加入 10μL 菌懸液，每份種質重復3次，以接種等量 1×PBS 的薯塊作為對照組；將浸滿去離子水的滅菌濾紙鋪入滅菌培養血中，蓋上血蓋確保濕度，后置于恒溫培養箱黑暗培養 36h 后，調查其發病情況。

1.4.4發病情況調查

參照Lapwood等[i5]的方法測量腐爛區域的病斑直徑，沿接種點縱切，測量薯塊縱切面接種點以下腐爛區域的深度和寬度（ Π_mm^′ ，以其乘積的值的平均數代表腐爛區域的切面面積，切片面積/100得到腐爛面積（ cm² ）。對種質間進行抗性分級，分級標準為：腐爛區域切面面積數值為 0? 面積數值 ∠ 1時馬鈴薯種質抗病類型為高抗（HR）； 1? 面積數值 lt;2 時為抗病（R）； 2? 面積數值 lt;3 時為中抗（MR）; ^3? 面積數值 lt;4 時為中感（MS）； ?4 時為高感（HS）。

2結果與分析

2.1馬鈴薯黑脛病接種條件優化

用 D₆₀₀ 值0.6的Pacl141菌液和 菌液接種感病馬鈴薯‘費烏瑞它’后，在 18～30^°C 培養溫度下薯塊的腐爛面積隨著溫度的升高而變大（圖1A）； 18°C 和 22^°C 時薯塊發病較輕，Pacl141侵染的腐爛面積為 0.8cm² 和 1.1cm² ， Pp_Xp3-1 侵染的腐爛面積為 0.8cm² 和 1.2cm² ； 26^°C 和 30^°C 時，Pacl141的腐爛面積為 3.2cm² 和 5.5cm² ， 侵染的腐爛面積為 3.3cm² 和 5.8cm² ，2個菌株表現同樣的趨勢；考慮到高溫下抗病種質易被統計為感病種質[16]，培養溫度以 26^°C 為宜。在 26°C 培養條件下，菌液接種濃度的 D₆₀₀ 值為0.4時，Pacl141和 侵染的腐爛面積為 2.1cm² 和2.3cm² ； D₆₀₀ 值為0.6、0.8和1.0時，Pacl141和 侵染的薯塊腐爛面積為 3.29～3.57cm² ，差異不明顯，可確定適宜的接種濃度 D₆₀₀ 值為 0.6～ 0.8（圖1B）。

2.2馬鈴薯種質資源對P.atrosepticum的抗性評價

對接種Pacl141菌液的45份馬鈴薯種質塊莖進行發病情況調查發現（表2、圖2），表現為高抗（HR）的種質為‘信宜紅皮’和‘CIP392278.19'，占鑒定種質的 4.4% ，腐爛面積分別僅 0.60cm² 和0.93cm² ；表現為抗病（R）的種質有16份，占鑒定種質的 35.6% ，腐爛面積達 1.14～1.97cm² ；表現為中抗（MR）種質有10份，占鑒定種質的22.2% ，腐爛面積達 2.00～2.67cm² ；表現為中感（MS）的種質有6份，占鑒定種質的 13.3% ，腐爛面積達 3.08～3.95cm² ；表現為高感（HS）的種質有11份，占45份鑒定種質的 24.4% ，腐爛面積達 4.00～5.76cm² 。接種 P. ，atrosepticum抗性表型如圖2。

2.3馬鈴薯種質資源對P.parmentieri的抗性評價

對接種 Ppxp3-1 菌液的45份馬鈴薯種質塊莖進行發病情況調查發現（表3、圖3），表現為抗病（R）的種質有‘信宜紅皮’和‘CIP392278.19’等11份，占鑒定種質的 24.4% ，腐爛面積為 1.03～ 1.92cm² ；表現為中抗（MR）種質有14份，占鑒定種質的 31.1% ，腐爛面積為 2.08～2.78cm² ；表現為中感（MS）的種質有7份，占鑒定種質的15.6% ，腐爛面積為 3.32～3.90cm² ；表現為高感（HS）的種質有13份，占鑒定種質的 29.9% ，腐爛面積為 4.09～6.18cm² 。接種 P parmentieri抗性表型如圖3。

3小結與討論

馬鈴薯黑脛病是馬鈴薯生產的重要的細菌病害，生產中苗期即可發病，后期隨著降雨的增多，易形成馬鈴薯氣生莖腐病，造成嚴重減產甚至絕收[7]。培育抗病品種是防控馬鈴薯黑脛病最根本也是最經濟有效的方法，但目前國內僅少數有關四倍體栽培品種抗黑脛病的研究報道，如張競丹等[13]評價了內蒙古9份馬鈴薯主栽品種對黑脛病的抗性，也僅篩選出2個抗性品種；宋楊等[18]評價了24份美國馬鈴薯品種對黑腔病菌P.wasabiae和D.dianthicola的抗性，僅篩選出2份具有較好抗性的品種；王立春等[19]對40份馬鈴薯品種進行了抗黑腔病評價，篩選出9份抗性品種；蘇玉靜等[20]從14份馬鈴薯種質中鑒定出高抗品種2份、中抗品種5份、中感品種3份和高感品種4份。馬鈴薯四倍體栽培種抗病、抗逆性差，不易用于抗病育種材料；但馬鈴薯種質資源豐富多樣，尤其是野生種中具有良好的抗病和抗逆基因，因此加大對種質資源的抗病鑒定評價，篩選優異的抗病種質用于育種材料，可以加速抗病育種進程[21]

穩定可靠的抗病鑒定方法是種質資源抗病篩選的重要一環，馬鈴薯黑脛病抗性鑒定主要采用病原菌注射塊莖和主莖等方法[13.20]。培養溫度和接種濃度是抗病鑒定的重要影響因素，培養溫度過高抗病品種容易鑒定為感病，接種濃度過低品種抗感性難以區分，因此適合的培養溫度和接種濃度才能確保鑒定的準確性和時效性[16]。本研究優化了馬鈴薯對黑脛病菌P.atrosepticum和P.parmentieri抗性鑒定的接種條件，確定適宜的培養溫度為 26^°C ，接種濃度為 D₆₀₀ 值0.6～0.8；在此基礎上，本研究評價了45份馬鈴薯種質資源對2種黑脛病菌的抗性，篩選出‘信宜紅皮’和‘CIP392278.19’等11份具有良好抗病性的種質，這與前人的部分研究結果一致[14，17-20]，為馬鈴薯抗病育種提供親本材料。

本研究評價了45份馬鈴薯種質資源對黑腔病的抗性并篩選了抗病種質，對制定有效的馬鈴薯黑脛病防控策略具有重要意義。通過選擇適宜的抗病品種和種植管理措施，可以極大減少病害的發生和傳播，保障馬鈴薯產業的可持續發展。未來可以進一步探索馬鈴薯抗病品種中的抗病基因及其抗病機制，為通過基因編輯等現代生物技術提高馬鈴薯的抗病性提供支持。

參考文獻：

[1］陳勝男，王洪洋．馬鈴薯主要細菌性病害及防治方法研究進展[J」.中國馬鈴薯，2023，37（5）：452-459.

[2」馬英杰，陳煒，鄧生菊．我國馬鈴薯產業高質量發展路徑分析[J].中國蔬菜，2024（6）：11-18.

[3]王新新，張威，劉尚武，等．不同品種（系）馬鈴薯休眠塊莖頂端和莖端芽眼組織馬鈴薯Y病毒含量分析［J].中國馬鈴薯，2023，37（1）：36-44.

[4]劉智慧，崔健，董其冰，等．內蒙古自治區烏蘭察布市馬鈴薯種薯質量評價分析[J］：中國馬鈴薯，2022，36（3）：215-222.

[5］李璐，楊丹，王素華，等．馬鈴薯品種在冬閑稻田的穩定性和適應性評價[J].作物雜志，2024（3）：47-53.

[6］李華偉，林志堅，許國春，等．福建省霞浦縣馬鈴薯黑脛病菌分離及田間藥劑防治效果［J］.中國蔬菜，2020（9）：57-63.

[7]Mattinen L，Somervuo P，NykyriJ，et al.Microarrayprofiling of host-extract-induced genes and characteriza-tion of the type VI secretion cluster in the potato pathogenPectobacterium atrosepticum [J]．Microbiology，2008，154（Pt8）： 2387-2396.

[8］Kumvinit A，Akarapisan A. Characterization of blacklegand soft rot from potato in northern Thailand[J].Jour-nal of Phytopathology，2019，167（11-12）： 655-666.

[9］程亮．西北地區馬鈴薯軟腐病和黑脛病致病菌鑒定及特性分析［J］．中國農業科技導報，2020，22（7）：106-116.

[10]van der MerweJJ，Coutinho TA，Korsten L，et al. Pecto-bacterium carotovorum subsp. brasiliensis causing blacklegon potatoes in South Africa [J].European Journal ofPlant Pathology，2010，126（2）：175-185.

［11］李華偉，林志堅，羅文彬，等．福建省馬鈴薯黑脛病病原菌的鑒定及其遺傳多樣性分析［J］．植物保護學報，2021，48（2）：305-313.

[12］黃俊霞，魯蓓，曹夢宇，等．馬鈴薯黑脛病初侵染來源的研究[J].北方農業學報，2024，52（2）：72-78.

[13］張競丹，孫平平，張佳，等．內蒙古9種馬鈴薯主栽品種對黑脛病抗性評價［J］．中國馬鈴薯，2022，36（1）： 55-62.

[14］夏善勇，牛志敏，李慶全，等．我國馬鈴薯黑脛病發生特點及防治研究進展［J］．新疆農墾科技，2021，44 （5）：31-33.

[15]Lapwood D H，Read PJ， Spokes J. Methods for asssingthe susceptibilityof potato tubers of different cultivars to rot-ting by Erwinia carotovora subspecies atroseptica and caro-tovora[J].PlantPathology，1984，33（1）：13-20.

[16]Bain RA，Perombelon MCM，Tsror L，et al.Black-leg development and tuber yield in relation to numbers ofErwinia carotovora subsp.atroseptica on seed pota-toes[J].Plant Pathology，1990，39（1）：125-133.

[17］李華偉，林志堅，羅文彬，等．福建馬鈴薯黑脛病病原分離及鑒定［J］.園藝學報，2020，47（10）：2009-2018.

[18］宋揚，郝建軍，王樹桐，等．馬鈴薯黑脛病抗性品種的篩選與評價［J］.河南農業科學，2017，46（12）：75-79.

[19］王立春，盛萬民，朱杰華，等．馬鈴薯品種黑脛病抗性篩選與評價［J］．黑龍江農業科學，2012（11）：5-7，14.

［20］蘇玉靜，張樂樂，楊正威，等．馬鈴薯黑脛病離體葉柄接種方法的應用效果分析［J］．中國瓜菜，2021，34（5）：93-100.

[21］孫邦升，宋繼玲，楊夢平，等．117份高抗晚疫病馬鈴薯種質資源遺傳多樣性分析［J］．中國瓜菜，2024，37 （9）：37-46.

（責任編輯：黃鵬）