紅麻種質(zhì)資源對根結(jié)線蟲病的抗性鑒定

紅麻種質(zhì)資源對根結(jié)線蟲病的抗性鑒定

又名紅麻、金葉麻和鐘麻，是金葉科木槿屬的一級韌皮纖維植物。這是天麻和造紙行業(yè)的重要原材料。它在麻紡、造紙、汽車零部件、可分解劑、材料、大麻、碳、大麻、動物飼料、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的開發(fā)。紅麻具有耐旱、耐鹽堿、速生、生物產(chǎn)量高、根系發(fā)達、抗逆性強等特性,山地、旱地、鹽堿地和低洼地均可種植,受到發(fā)達或發(fā)展中國家的青睞。紅麻根結(jié)線蟲病是一種世界性病害,病原線蟲侵染植物根部并產(chǎn)生蟲癭,致使植株生長不良甚至死亡。根結(jié)線蟲對紅麻生產(chǎn)的危害,嚴重影響到紅麻產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的提高。近年來,我國長江流域及其以南的麻區(qū)受根結(jié)線蟲的侵害比較嚴重,且呈上升趨勢,但自20世紀60年代以來,我國對紅麻病蟲害的研究較少,未見對紅麻種質(zhì)資源的根結(jié)線蟲病抗性的系統(tǒng)鑒定報道。目前,對根結(jié)線蟲的防控以水旱輪作或化學(xué)防治為主,但是隨著人類對環(huán)境保護觀念的提高及消費理念的轉(zhuǎn)變,必將減少對化學(xué)農(nóng)藥的使用。因此,鑒定、選育和利用抗病品種是控制根結(jié)線蟲病發(fā)生的最為經(jīng)濟有效的措施之一。經(jīng)海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與植物保護研究所鑒定,目前我國紅麻發(fā)病田內(nèi)的根結(jié)線蟲為南方根結(jié)線蟲(Meloidogyneincognita)、爪哇根結(jié)線蟲(Meloidogynejavanica)和花生根結(jié)線蟲(Meloidogynearenria)的混合種群。本試驗選取國內(nèi)外120份紅麻種質(zhì)資源材料,在連續(xù)10年種植紅麻的重茬地內(nèi)進行根結(jié)線蟲的田間自然抗性篩選鑒定,并將田間初步鑒定篩選出的抗根結(jié)線蟲病品種進行進一步的盆栽接種鑒定,以期篩選出抗根結(jié)線蟲病的優(yōu)異種質(zhì)資源為育種或生產(chǎn)直接利用。本研究在深化紅麻種質(zhì)資源利用研究和遺傳改良研究上,均具有重要的理論意義與實際應(yīng)用價值。1材料和方法1.1種質(zhì)資源和育種品種的收集和保存紅麻種質(zhì)資源120份,均為福建農(nóng)林大學(xué)南方麻類種質(zhì)資源共享平臺收集和保存的國內(nèi)外紅麻地方種質(zhì)資源和育成的推廣品種(表1)。供試根結(jié)線蟲蟲源:南方根結(jié)線蟲由海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與植物保護研究所惠贈(圖1、圖2)。1.2重復(fù)小區(qū)定苗2010年6月于福建農(nóng)林大學(xué)根結(jié)線蟲常年發(fā)病的重病地塊種植120份供試材料,自然發(fā)病。每個品種種植6.67m2,設(shè)3個重復(fù)小區(qū),隨機排列,每小區(qū)定苗100株。于11月下旬拔根調(diào)查,計算病情指數(shù),每個品種每次重復(fù)隨機抽取20株,清水洗凈,按照紅麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)特性的規(guī)范觀測標準,對供試材料的根部根結(jié)線蟲發(fā)病數(shù)量進行分級統(tǒng)計。1.3苗床接種與培養(yǎng)盆栽鑒定采用定量接種法進行。選取2010年田間自然鑒定長勢較好、子粒飽滿且表現(xiàn)為免疫或高抗的紅麻種質(zhì)資源22份以及3份感病資源作為對照,進行統(tǒng)一規(guī)范的抗性鑒定?；|(zhì)采用消毒培養(yǎng)土(營養(yǎng)土∶粗砂∶椰糠=3∶1∶1),花盆規(guī)格為直徑20cm、高10cm。每盆播種3粒種子,每個品種播種7盆,待紅麻長至3～4片真葉時,每盆選取長勢一致的2株留作接種試驗。接種前,從番茄根上挑取南方根結(jié)線蟲卵囊,于蒸餾水中孵化并制備2齡幼蟲懸浮液,其懸浮液濃度為1000頭/mL。采用打孔法每盆接種3mL懸浮液(約3000條線蟲),接種順序隨機排列,懸浮液距植株根基部2cm左右滴注于孔內(nèi)。接種后于溫室中培養(yǎng),定期澆水施肥,保證管理水平一致。60d后,調(diào)查統(tǒng)計各品種的發(fā)病級數(shù)。1.4疾病的檢查方法和評估標準1.4.1根結(jié)百分率0級:無根結(jié);1級:僅有少量根結(jié);3級:根結(jié)明顯,根結(jié)百分率小于25%;5級:根結(jié)百分率為25%～50%;7級:根結(jié)百分率為50%～75%;9級:根結(jié)百分率達75%以上。(1)發(fā)病率(%)=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100(2)病情指數(shù)=[(病級數(shù)×該級病株數(shù))/(調(diào)查總數(shù)×最高病級數(shù))]×1001.4.2不同體抗性分級標準在根結(jié)指數(shù)的基礎(chǔ)上,計算病情指數(shù)。根據(jù)病情指數(shù)將群體抗性劃分為4級:病情指數(shù)<25為高抗(HR);25.1～50為中抗(MR);50.1～75為中感(MS);75以上為高感(HS)。2結(jié)果與分析2.1廣深地區(qū)組合通過對120份紅麻種質(zhì)在紅麻重茬地種植的自然發(fā)病率調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高抗71份,包括EV-41、閩紅298-4、福紅991、紅宇2號、SCS11-04、植保506、萊陽紅麻、金山無刺早、Bt952-1、Bt952-2、Bt952-3、Bt952-4、952航-5、952航-6、福紅991綠、K-1、K-25、K-37、K-38、K-44、福紅航992、08PP-102、古巴8號、轉(zhuǎn)紅豆杉(紅)、09F簡-23、09F簡-7、992-3、992-4、ZB90、K-34、K-47、K-48、Bt952-7、Bt952-8、85-135、Bt952-9、K-2、K-5、K-28、K-31、K-35、K-36、K-46、K-51、K-52、K-54、航992、952航-7、05’952航、H318(組合)R1、09F簡-5、福紅991、Bt952-10、Bt952-11、Bt952-12、9921、紅宇3號、紅宇4號、福紅12號、萊陽紅麻-1、中紅麻12號、P4、航992-1、AS277、粵75-2、粵76-1、福紅992、71-4、992-5、航992-2和航992-3;中抗25份、中感19份和高感5份,具體鑒定結(jié)果列于表1。結(jié)果表明國外引進的K編號系列、國內(nèi)航編號系列(航天誘變創(chuàng)新種質(zhì))及Bt編號系列等材料多表現(xiàn)出高抗紅麻根結(jié)線蟲。2.2試驗結(jié)果表1為了進一步鑒定根結(jié)線蟲的抗性品種,篩選出有代表性的22份高抗材料以及3份感病材料進行了南方根結(jié)線蟲接種試驗。試驗結(jié)果表明:在測試的25份材料中,中抗7份、中感12份、高感6份。其中7份中抗材料分別為閩紅321、粵75-2、中紅麻12號、Bt952-9、992-5、P4、福紅992。福紅992的病情指數(shù)最小,為35,接近高抗;其次為閩紅321和粵75-2,病指分別為42和44(表2)。高感和中抗紅麻根結(jié)線蟲品種的根部情況見圖3和圖4。3抗病品種的篩選和應(yīng)用本試驗中田間鑒定是在連續(xù)10年種植紅麻的重茬地內(nèi)進行的自然發(fā)病鑒定,能夠準確地了解紅麻品種對根結(jié)線蟲的抗性表現(xiàn)和綜合農(nóng)藝性狀。但是田間抗性鑒定受到氣候、土壤狀況以及田間優(yōu)勢小種分布不均等外界的影響,所測定的抗性結(jié)果為重茬地內(nèi)優(yōu)勢種群的抗性,所以該鑒定結(jié)果在一定程度上具有局限性,應(yīng)進行多次重復(fù)鑒定和綜合評價。植物線蟲除了直接危害作物外,還可以借助其傳毒介體矛線目矛線科中的劍線蟲屬(Xiphinema)、長針線蟲屬(Longidorus)和毛刺線蟲屬(TrichodorusSpp)等傳播病毒,使植物發(fā)生某種病毒病。此外,線蟲還可以與其他病原如真菌、細菌互相作用,共同致病,造成復(fù)合病害。已有研究表明,為害我國紅麻的優(yōu)勢根結(jié)線蟲品種主要是南方根結(jié)線蟲1、2號小種,而且根結(jié)線蟲的種群隨種植環(huán)境的變化會發(fā)生改變。近年來花生根結(jié)線蟲和爪哇根結(jié)線蟲逐漸上升為優(yōu)勢種,其種群的變化加重了混合種群的為害程度。但由于其抗性品種在生產(chǎn)上應(yīng)用較少,這2種根結(jié)線蟲在今后紅麻生產(chǎn)應(yīng)用中具有潛在的威脅,應(yīng)予以重視。本研究表明,經(jīng)田間抗性鑒定篩選出71份材料對南方根結(jié)線蟲表現(xiàn)出良好的抗性;有5份材料病情指數(shù)大于75,表現(xiàn)為高感,其根結(jié)線蟲病害非常嚴重;可充分利用這些優(yōu)質(zhì)抗病資源對品種或品系進行進一步的試驗研究。采用盆栽接種鑒定具有發(fā)病條件好控制,鑒定速度快,能排除紅麻根結(jié)線蟲其他種或生理小種的干擾等特點。將單卵塊純化后,對具代表性的22份抗性資源和3份感病資源于海南農(nóng)科院進行接種鑒定。結(jié)果表明,25份資源中有7份表現(xiàn)為中抗,其余分別為中感和高感品種,未發(fā)現(xiàn)高抗或免疫品種。其中田間鑒定為高感的閩紅321經(jīng)盆栽接種鑒定后表現(xiàn)為中抗,其原因可能是:田間幾乎不存在單一的根結(jié)線蟲群體,而重茬地中根結(jié)線蟲的群體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和多樣化,其種群的復(fù)雜化和多樣化加重了線蟲對植物的為害程度;同時這也可以說明田間鑒定試驗的局限性。而表現(xiàn)為中抗的福紅992更接近于高抗,其根系發(fā)達,蟲癭少而小,地上部分長勢旺盛,基本不受影響。所以,可以利用其進行分子生物學(xué)相關(guān)試驗,闡明其抗病生理過程,以及利用已鑒定出的番茄抗根結(jié)線蟲基因Mi,研究培育出農(nóng)藝性狀較好的抗根結(jié)線蟲品種,將是下一步