探究山桃的抗根癌病種質(zhì)資源價(jià)值,植物保護(hù)論文

探究山桃的抗根癌病種質(zhì)資源價(jià)值,植物保護(hù)論文桃是我們國(guó)家重要的落葉果樹,截止2007年,栽培面積已達(dá)71.28萬(wàn)hm2,總產(chǎn)量803.2萬(wàn)t,栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位①,在我們國(guó)家果樹生產(chǎn)中占有特別重要的地位。根癌病主要危害桃樹的主根、側(cè)根及主干基部,被侵染部位細(xì)胞惡性分裂而構(gòu)成腫瘤,導(dǎo)致輸導(dǎo)組織紊亂,養(yǎng)分水分運(yùn)輸受阻,植株生長(zhǎng)緩慢,葉片黃化,產(chǎn)量降低,果實(shí)品質(zhì)下降,甚至整株死亡,對(duì)桃樹苗木及桃果生產(chǎn)危害特別嚴(yán)重,是重要的檢疫病害。根癌菌寄主范圍廣泛,除木本植物以外,亦可侵染草本植物,很多林地、果園乃至種植糧食作物的耕地土壤均有分布,在這些土地上繁育桃苗或建立桃園都有可能發(fā)生嚴(yán)重的根癌病危害。桃樹根癌病的病原菌為發(fā)根土壤桿菌(Agrobacteriumrhizogenes)和根癌土壤桿菌(A.tumefaciens),可通過(guò)灌溉水、果園耕作機(jī)械和苗木調(diào)運(yùn)遠(yuǎn)距離傳播。該病原菌一旦侵入植物體內(nèi)就很難被殺死,即使病原菌被徹底消滅,被侵染植物亦會(huì)構(gòu)成癌腫病導(dǎo)致嚴(yán)重危害。因而,根癌病的防治一直是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。植物檢疫是防止根癌病跨省傳播的主要途徑,但由于我們國(guó)家果樹苗木生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)于分散,檢疫環(huán)節(jié)也不能有效防止根癌病的傳播。在生產(chǎn)上,用硫酸銅溶液、石灰水或生防菌蘸根是防止根癌病發(fā)生的常用方式方法,但銅離子容易導(dǎo)致桃樹的生理病害,生防菌的應(yīng)用成本較高。切除腫瘤是迄今為止果樹根癌病治療的唯一有效方式方法,但復(fù)發(fā)率很高,必須輔以傷口涂抹硫酸銅、石硫合劑、福美砷和生防菌等提高療效。此法不僅工作量大,而且銅離子會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。因而,選育抗根癌病砧木品種才是桃樹根癌病防治的既經(jīng)濟(jì)高效又環(huán)境友好的途徑與方式方法,而要選育抗病型砧木品種,就必須對(duì)桃樹砧木種質(zhì)資源樹種進(jìn)行抗根癌病性能評(píng)價(jià),以找到優(yōu)良抗型植株。山桃(Prunusdavidiana(Carr.)Franch)廣泛分布于我們國(guó)家山東、山西、河北、河南、陜西、甘肅、四川及云南等省區(qū),是我們國(guó)家傳統(tǒng)的主要桃樹砧木樹種之一。山桃耐旱性、抗寒性強(qiáng),以其為砧木嫁接的桃樹樹勢(shì)中庸強(qiáng)健、結(jié)果早、產(chǎn)量高,所結(jié)果實(shí)口味純正,具有獨(dú)特的開發(fā)利用潛質(zhì)。本研究旨在探明山桃的抗根癌病種質(zhì)資源價(jià)值,為培育抗根癌病桃樹砧木優(yōu)良品種提供部分科學(xué)根據(jù)。1材料與方式方法本研究于20202020年在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站8號(hào)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。1.1試驗(yàn)材料一年生山桃實(shí)生苗250株,苗干粗3mm以上。種子購(gòu)于陜西省渭南市。沙藏90d后播于12cm12cm的營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)?；|(zhì)由田園土、蛭石、草炭體積比1∶1∶1混合而成,經(jīng)121℃高壓滅菌20min。缽苗在日光溫室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。本實(shí)驗(yàn)室從感染根癌病的桃樹根部癭瘤上分離、鑒定和保存的Ap10(發(fā)根土壤桿菌)和Ap2(根癌土壤桿菌),分別配成108cfu/mL的懸浮液。用以鑒定菌株致病性的向日葵苗20株,株高約15cm,穴盤培養(yǎng),栽培基質(zhì)同山桃。1.2山桃接種將供試植株依次編號(hào)、掛牌、登記。120株接種發(fā)根土壤桿菌,120株接種根癌土壤桿菌,另10株接種無(wú)菌水為對(duì)照。每株接種3個(gè)位點(diǎn),相鄰位點(diǎn)距離1.5cm左右。接種前先用70%酒精擦拭接種部位,再用一次性7號(hào)注射器注入1滴菌液。接種深度以針頭觸及木質(zhì)部為準(zhǔn)。接種后用蘸有菌液的脫脂棉包扎傷口保濕1周。接種后的山桃苗在溫室內(nèi)養(yǎng)護(hù),室內(nèi)溫度25~35℃。1.3病原菌致病性檢測(cè)取10株向日葵苗苗莖針刺接種發(fā)根土壤桿菌,另10株接種根癌土壤桿菌,方式方法同1.2。接種后10d,接種部位全部構(gòu)成瘤狀突起。1.4抗性評(píng)價(jià)接種后70d,以株為單位用游標(biāo)卡尺測(cè)量腫瘤+枝條直徑和腫瘤上方枝條的直徑,兩者之差即為瘤莖大小。根據(jù)單株最大瘤莖分別評(píng)價(jià)山桃對(duì)發(fā)根土壤桿菌和根癌土壤桿菌的群體抗性和群體抗性分離情況。病級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)株最大瘤徑大小,將供試植株的發(fā)病輕重分為6個(gè)等級(jí)。0級(jí)未發(fā)病,接種部位突起1.0mm,與對(duì)照無(wú)明顯差異;1級(jí)瘤徑1.0~3.0mm;2級(jí)瘤徑3.1~5.0mm;3級(jí)瘤徑5.1~7.0mm;4級(jí)瘤徑7.1~10.0mm;5級(jí)瘤徑10.0mm。群體抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)病情指數(shù)大小,將山桃對(duì)根癌病群體抗性分為6個(gè)等級(jí)。免疫,病情指數(shù)為0;高度抗病,0病情指數(shù)中度抗病,20病情指數(shù)低度抗病,40病情指數(shù)感病,60病情指數(shù)易感病,病情指數(shù)80。病情指數(shù)=(病級(jí)同病級(jí)株數(shù))最高病級(jí)調(diào)查總株數(shù)100群體抗性分離情況分析:根據(jù)株最大瘤徑大小和個(gè)體抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),逐一確定供試植株的個(gè)體抗性,再根據(jù)個(gè)體抗性評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析山桃實(shí)生群體對(duì)2種根癌菌的抗性分離情況。個(gè)體抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)株最大瘤徑大小將個(gè)體抗性分為6個(gè)等級(jí)。免疫,未發(fā)病,接種部位突起小于1mm,與對(duì)照無(wú)明顯差異;高度抗病,瘤莖1.0~3.0mm;中度抗病,瘤莖3.1~5.0mm;低度抗病,瘤莖5.1~7.0mm;感病,瘤莖7.1~10.0mm;易感病,瘤莖10.0mm。2結(jié)果與分析向日葵苗接種鑒定結(jié)果表示清楚,本次評(píng)價(jià)所使用的2個(gè)菌株Ap10和Ap2具有良好的致病性;與接種的240株山桃苗一起養(yǎng)護(hù)的10株對(duì)照山桃苗均未發(fā)病,表示清楚本次試驗(yàn)未受其他根癌病菌的污染。2.1山桃對(duì)發(fā)根土壤桿菌的抗性試驗(yàn)結(jié)果顯示(表1),接種后70d,120株山桃實(shí)生苗的株最大瘤莖為0~20.3mm,0、1、2、3、4和5級(jí)病株數(shù)分別為25、6、15、14、24和36株,病情指數(shù)為59,根據(jù)抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)斷定其為低抗發(fā)根土壤桿菌型樹種。個(gè)體抗性評(píng)價(jià)結(jié)果表示清楚,實(shí)生山桃對(duì)發(fā)根土壤桿菌的抗性存在廣泛的株間分離現(xiàn)象,華而不實(shí)存在免疫、高抗、中抗、低抗、感病和易感病全部6種抗性類型,120株供試植株中有免疫、高抗、中抗、低抗、感病和易感病型25、6、15、14、24和36株,分別占群體總數(shù)的20.8%、5.0%、12.5%、11.7%、20.0%和30.0%(表2)?！颈?】2.2山桃對(duì)根癌土壤桿菌的抗性試驗(yàn)結(jié)果顯示(表3),接種后70d,120株山桃實(shí)生苗的株最大瘤莖為0~5.3mm,0、1、2和3級(jí)病株數(shù)分別為42、67、10和1株,未出現(xiàn)4級(jí)和5級(jí)病株,病情指數(shù)為15,根據(jù)抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)斷定其為高抗根癌土壤桿菌型樹種。個(gè)體抗性評(píng)價(jià)結(jié)果表示清楚,實(shí)生山桃對(duì)根癌土壤桿菌的抗性存在顯著的株間分離現(xiàn)象,華而不實(shí)存在免疫、高抗、中抗和低抗4種抗性類型,120株供試植株中有免疫、高抗、中抗和低抗型42、67、10和1株,分別占群體總數(shù)的35.0%、55.8%、8.4%和0.8%(表4)。【表4】3討論一套合理完善的評(píng)價(jià)體系是進(jìn)行抗根癌病評(píng)價(jià)工作的前提。該體系包括下面幾個(gè)方面:1)首先是接種用的根癌菌要有良好的致病性。由于根癌菌的致病性是由其體內(nèi)致癌質(zhì)粒上的致癌基因,而非染色體上的基因所決定,在繁衍經(jīng)過(guò)中,有相當(dāng)一部分的后代體內(nèi)會(huì)失去致病質(zhì)粒而失去致病性,隨著繁衍代數(shù)的增加,菌群中致病性個(gè)體所占比例越來(lái)越低,群體致病性越來(lái)越弱,乃至消失。因而,在對(duì)植物抗病性評(píng)價(jià)或鑒定接種前,必須對(duì)病原菌進(jìn)行致病性鑒定。2)其次是評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)材料與群體大小確實(shí)定。多數(shù)研究者只評(píng)價(jià)某種植物對(duì)根癌菌的群體抗性,而忽視了個(gè)體抗性和群體抗性分離情況,這樣評(píng)價(jià)的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致研究成果的理論與應(yīng)用價(jià)值均大幅度降低;評(píng)價(jià)某一種植物的抗性要選擇有一定代表性的實(shí)生群體,而不是來(lái)自某一個(gè)或幾個(gè)特殊的植株,亦不可是無(wú)性繁衍的群體,以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性;被評(píng)價(jià)植物群體數(shù)量大小,是關(guān)乎評(píng)價(jià)結(jié)果客觀性的另一重要因素,群體數(shù)量越小,評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性越差,數(shù)量越大,則評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性越好;但群體數(shù)量過(guò)大,則評(píng)價(jià)工作量越大,成本也越高。根據(jù)多年多樹種抗性評(píng)價(jià)工作,以為群體數(shù)量以100~150株為宜。3)選擇適宜的接種方式方法以及接種后的養(yǎng)護(hù)環(huán)境與養(yǎng)護(hù)時(shí)間。常見的接種方式方法有刀片劃傷苗莖,然后用棉花蘸取菌液包裹傷口,或者人為在植株根部造成傷口后用菌液澆灌。但前者操作復(fù)雜,傷口長(zhǎng)度、深淺、接種量不易控制,后者不利于調(diào)查和觀察腫瘤生長(zhǎng)狀態(tài)。相對(duì)來(lái)講,針刺接種嫩梢的方式方法操作簡(jiǎn)單、腫瘤形狀較規(guī)則,便于調(diào)查。而且新稍對(duì)根癌菌侵染比根部更敏感,能更好地反響植物對(duì)根癌病的抗性。接種后的空氣濕度和溫度對(duì)病原菌的侵染和癌瘤的構(gòu)成與發(fā)育影響很大。研究表示清楚,在較高的適度條件下,根癌土壤桿菌和發(fā)根土壤桿菌在30min內(nèi)即可侵染毛桃和山桃。因而,接種后保濕5~24h已足夠保證病原菌的正常侵染,在高溫季節(jié)用棉球外包保鮮膜保濕一周,有時(shí)會(huì)導(dǎo)致其他病原菌侵染而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性。除此之外,即便在適宜的環(huán)境條件下,腫瘤的發(fā)育也需要一定的時(shí)間,隨著時(shí)間的推移,抗性不同的植株接種部位腫瘤大小的差異逐步加大,只要接種后的時(shí)間到達(dá)一定的長(zhǎng)度后,被評(píng)價(jià)群體內(nèi)的個(gè)體抗性差異才能充分表現(xiàn)出來(lái)。因而,接種后養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短,則會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性降低,接種后的養(yǎng)護(hù)時(shí)間以60~70d為宜。4)最后是病級(jí)劃分指標(biāo)與抗性等級(jí)確實(shí)定。植物抗根癌病性能評(píng)價(jià)中首先要確定病級(jí)和個(gè)體抗性劃分指標(biāo),以往的研究常采用接種發(fā)病率、腫瘤數(shù)量、腫瘤大小或質(zhì)量、平均瘤徑等。以株最大瘤徑為病級(jí)和個(gè)體抗性劃分指標(biāo)具有簡(jiǎn)單、客觀、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。前人在評(píng)價(jià)中國(guó)野生葡萄對(duì)根癌病的抗性時(shí)把抗病性分為4個(gè)等級(jí):高抗、中抗、中感、高感;在這里基礎(chǔ)上有研究將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)拓展到免疫、高抗、中抗、感病、易感病5個(gè)等級(jí);很顯然,這種劃分還有一定的缺陷。因而,本研究沿用了免疫、高抗、中抗、低抗、感病與易感病六級(jí)劃分方案。4結(jié)論山桃低抗發(fā)根土壤桿菌、高抗根癌土壤桿菌,其實(shí)生群體對(duì)2種根癌菌的抗性均存在廣泛的株間分離現(xiàn)象。其對(duì)抗發(fā)根土壤桿菌的抗性分離為免疫、高抗、中抗、低抗、感病和易感病6種類型,每種抗型植株分別占群體總數(shù)的20.8%、5.0%、12.5%、11.7%、20.0%和30.0%;其對(duì)根癌土壤桿菌的抗性分離為免疫、高抗、中抗和低抗4種類型,分別占群體總數(shù)的35.0%、55.8%、8.4%和0.8%。山桃中存在大量發(fā)根土壤桿菌和根癌土壤桿菌免疫型植株,是極優(yōu)異的抗根癌病種質(zhì)和基因資源樹種。以下為參考文獻(xiàn)[1]羅維德,楊金蘭,楊永啟.桃樹根癌病防治技術(shù)討論[J].中國(guó)植保導(dǎo)刊,2004,24(3):13-17[2]ReamW.Agrobacteriumtumefaciensandinterkingdomgeneticexchange[J].AnnualReviewofPbyt