全 文 ：园 艺 学 报 2014，41（1）：73–79 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2013–08–29；修回日期：2013–11–18
基金项目：国家自然科学基金重点项目(31030057)；国家公益性行业（农业）科研专项（201103018）；国家自然科学基金项目（30971905）；
国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-25-B01）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：maozhenchuan@caas.cn）
刺角瓜对南方根结线虫的抗性及特征分析
马金慧 1,2，茆振川 2,*，李惠霞 1，谢丙炎 2
（1 甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，兰州 730070；2 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，农
业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100081）
摘 要：采用温室盆栽人工接种鉴定技术，对刺角瓜（Cucumis metuliferus）‘CM3’品系进行了抗
南方根结线虫的鉴定，并且对其根结线虫的发育进行了观察。结果表明，刺角瓜‘CM3’对南方根结线
虫具有稳定的抗性，根结数量、大小与对照栽培黄瓜（C. sativus）‘9930’存在显著差异。通过南方根结
线虫发育状态观察证实，南方根结线虫在侵染栽培黄瓜 21 d 后就能产卵完成其生活史，而侵染刺角瓜后
发育缓慢或停止，28 d 也不能完成其生活史，只有少量的能够在 42 d 时发育到成虫阶段。试验结果为黄
瓜抗根结线虫育种提供了有力依据。
关键词：刺角瓜；南方根结线虫；抗性鉴定；线虫发育
中图分类号：S 642.9 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）01-0073-07

Resistance Identification of Cucumis metuliferus to Meloidogyne incognita
and Characteristic Analysis
MA Jin-hui1,2，MAO Zhen-chuan2,*，LI Hui-xia1，and XIE Bing-yan2
（1College of Grassland，Gansu Agricultural University，Grassland Ecosystem Key Laboratory of Ministry of Education，
Lanzhou 730070，China；2Institute of Vegetables and Flowers，Key Laboratory of the Ministry of Agriculture on Genetic
Improvement for Vegetable Germplasm，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）
Abstract：Using artificial inoculation method in greenhouse，the resistance of horned melon
（Cucumis metuliferus）‘CM3’strain against Meloidogyne incognita was evaluated，and the resistance to
root-knot nematodes developmental pathology was observed. The results showed that C. metuliferus
‘CM3’had a stable resistance to M. incognita. There were some significant differences on the root knot
number，size between C. metuliferus‘CM3’and C. sativus‘9930’. The observation of M. incognita
developmental stage revealed that the development of J2 M. incognita was suppressed in C. metuliferus. M.
incognita was able to complete their life cycle in C. sativus‘9930’within 21 d，but could not complete
their life cycle in C. metuliferus within 28 d，only a small number of nematodes could develop to the adult
stage in 42 d. The resistance identification of C. metuliferus to M. incognita provided a useful basis for
cucumber breeding.
Key words：Cucumis metuliferus；Meloidogyne incognita；resistance identification；nematode
development

74 园 艺 学 报 41 卷
南方根结线虫（Meloidogyne incognita）是黄瓜的一种灾害性病原生物，目前生产上对其缺乏有
效的防控措施（刘维志，2000；彭德良和唐文华，2001）。选育和利用抗线虫品种是防治根结线虫
的有效措施，但由于栽培黄瓜中未发现可以利用的抗南方根结线虫的种质资源，迄今国内外尚无抗
南方根结线虫的黄瓜品种应用于生产（顾兴芳 等，2000；Walters & Wehner，2002）。近年来，随
着抗根结线虫育种的研究深入，在葫芦科中相继发现了一些对根结线虫具有较高抗性的野生资源，
如刺角瓜（Cucumis metuliferus E. Meyer ex Naudin），西印度香瓜（C. anguria L.），无花果叶瓜（C.
ficifolius A. Rich），野生瓜类资源（C. heptadactylus Naud，C. longipes Hook）和酸黄瓜（C. hystrix
Chakr）等，对南方根结线虫具有抗性（Walters et al.，1993；陈劲枫 等，2001；沈镝 等，2007），
其中刺角瓜表现出较好的抗病性状。
刺角瓜又名非洲角黄瓜，为葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物，原产于非洲喀拉哈里沙漠，现
在美国和新西兰等地均有种植（Weng，2010）。已有研究证实刺角瓜的果实中含有大量的抗氧化化
合物（Motlhanka，2008），对根结线虫、南瓜花叶病毒、西瓜花叶病毒和番木瓜环斑病毒具有抗性
（Provvidenti & Robinson，1974；Provvidenti & Gonsalves，1982；Walters et al.，1993，2006）。本
研究中以南方根结线虫为接种材料，对刺角瓜‘CM3’品系进行了抗性鉴定，通过对南方根结线虫
侵染刺角瓜后不同时期的根结发育观察，为进一步揭示刺角瓜的抗根结线虫机理提供依据。
1 材料与方法
1.1 试材及接种
试验于 2013 年 3—6 月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所病害组温室进行。刺角瓜（Cucumis
metuliferus）‘CM3’品系和黄瓜（C. sativus）‘9930’由中国农业科学院蔬菜花卉所黄瓜育种组提
供，其中‘9930’黄瓜作为对南方根结线虫感病对照。种子经 5%的次氯酸钠表面消毒，在 28 ℃培
养箱中催芽，种子露白后播种于直径 18 cm、高 20 cm 的花盆内，每盆 1 粒，培养基质为灭菌的草
炭和蛭石（2︰1）。
南方根结线虫（M. incognita）1 号生理小种群体保存在中国农业科学院蔬菜花卉研究所病害组
温室，在感病的‘茄门’辣椒（Capsicum annuum）上繁殖。从扩繁的辣椒根系上挑取卵块，经 0.5%
次氯酸钠消毒无菌水洗涤后，在有水的培养皿中于 27 ℃黑暗中孵化。收集 2 龄幼虫，配置成 400
条 · mL-1 的线虫悬浮液，并在 24 h 内接种。在刺角瓜幼苗两叶一心期进行根结线虫接种，在距离瓜
苗茎基部 1 cm 左右的基质处打 1 cm 深的小孔，用移液枪将 1 mL 二龄幼虫悬浮液轻轻注入小孔内。
接种线虫后的盆钵置于日光温室内培养，定期进行根系取样检测。
1.2 抗性鉴定
分别取刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’植株各 10 株，接种根结线虫，重复 3 次。接种根结线
虫 6 周后，用自来水轻轻洗去根系的基质，调查根部发病情况，并统计根系上的根结数和卵块数（杨
宇红 等，2010），逐份材料进行调查，记载病情级别，计算根结指数（RKI），确定抗性水平。
根结指数 RKI = Σ（s × n）/N。式中，s 为各病情级别代表数值；n 为各病情级别病株数；N 为
调查总株数。病情分级及其对应症状描述为：整个根系没有根结表现为 0 级；根系轻微感染，根结
数 10 个以下，根结百分率小于 10%为 1 级；根结明显，根结数 10 ~ 50 个，根结百分率 11% ~ 25%
为 2 级；根结百分率 26% ~ 50%为 3 级；根结百分率 51% ~ 75%为 4 级；根结百分率 76% ~ 100%为
5 级。
1 期 马金慧等：刺角瓜对南方根结线虫的抗性及特征分析 75

黄瓜对南方根结线虫抗性评价标准参照黄瓜抗根结线虫鉴定国家标准（杨宇红 等，2010）。高
抗（HR）：0 < RKI ≤ 1.0；抗病（R）：1.0 < RKI ≤ 2.0；中抗（MR），2.0 < RKI ≤ 3.0；感病（R），
3.0 < RKI ≤ 4.0；高感（HS）：4.0 < RKI ≤ 5.0。
1.3 接种后幼苗根结及根结线虫发育观察
对刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’植株接种南方根结线虫，于接种后 12 h、1 d、3 d、5 d、7 d、
14 d、21 d 和 28 d 时取样，各取 10 株，用自来水洗去根系基质，从每个时间点的 10 株中随机各取
根结 30 个，置于解剖镜下观察，测量根结直径大小，由于接种 12 h 时样品尚未形成根结，所以测
量根结线虫侵染部位根的宽度。试验重复 3 次。
分别取接种 12 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、28 d 和 42 d 的刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’
植株各 10 株，将根系冲洗干净，置于 5.25%次氯酸钠溶液中，用玻璃棒不停搅拌根组织 4 min 后，
取出根组织，用自来水将次氯酸钠冲洗干净，然后将根组织放入蒸馏水中，加 1 mL 酸性品红溶液，
在微波炉中煮沸 30 s,在室温下放置 2 h，然后将根组织染色液倒掉，放入蒸馏水进行脱色制片，在
电子显微镜下观察记录根结线虫的侵入率并比较线虫发育情况（方中达，1998），每个取样时间点处
理重复 3 次，数据采用 Excel 和 t-test（SAS 9.1）进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 刺角瓜‘CM3’对南方根结线虫的抗性鉴定
接种根结线虫 6 周后检测发现，刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’对南方根结线虫的侵染表现出
明显差异（图 1）。感病对照黄瓜每株的根结数量为 242.9 个，而刺角瓜每株只有 38.9 个，并且刺角
瓜上的根结明显比黄瓜上的根结小。黄瓜每株的卵块数量平均为 48.6 个，而刺角瓜每株上平均只有
3.8 个。方差分析表明两个品系在根结数和卵块数量上都存在显著差异（P < 0.001）。植株病情分析
与指数计算表明，刺角瓜和黄瓜的根结指数分别为 1.14 和 4.90，依据抗性评定标准（杨宇红 等，
2010），刺角瓜‘CM3’表现为抗南方根结线虫病，而黄瓜‘9930’表现为高度感病。


图 1 黄瓜‘9930’（左）与刺角瓜‘CM3’（右）接种南方根结线虫后的症状
Fig. 1 Root symptoms Cucumis sativus‘9930’（left）and C. metuliferus‘CM3’（right）after inoculation
with Meloidogyne incognita

76 园 艺 学 报 41 卷
2.2 根结发育检测
对刺角瓜‘CM3’及黄瓜‘9930’上的根结发育进行详细的显微观察与测量，成对数据方差分
析（t-test）揭示根结线虫接种 3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、28 d 后的两个品系的根结发育存在显著
差异（P < 0.001），28 d 时黄瓜的根结直径平均达到 2.93 mm，而刺角瓜上的根结只有 1.91 mm。
由图 2 可看出，在所取样的 8 个时间点中，刺角瓜上的根结发育速度明显小于黄瓜，在接种后
12 h，根结线虫处于侵染状态，并开始刺激细胞形成取食位点；在 1 d 时巨型细胞开始膨大，但根
尚未膨大，黄瓜与刺角瓜的根结大小没有差别；而接种 3 d 后根结的发育速度差异极显著，且随着
时间延长差距增大。


图 2 刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’根结大小比较
*，** 分别表示刺角瓜‘CM3’与黄瓜‘9930’根结大小差异为显著和极显著水平。
Fig. 2 The size of root knot in Cucumis metuliferus‘CM3’and C. sativus‘9930’
The * and ** indicated the difference of root knot size between‘CM3’and‘9930’at 0.05 and 0.01 level respectively.

2.3 根结线虫发育观察
通过染色观察发现，接种 5 d 后黄瓜‘9930’每株的根结线虫数平均为 152.3 条，而刺角瓜‘CM3’
为 71.2 条。通过成对数据方差分析（t-test）揭示刺角瓜中根结线虫的侵入率显著低于黄瓜。
通过对接种 12 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、28 d 和 42 d 后根结线虫的发育观察（图 3，
图 4），发现黄瓜‘9930’在接种 3 d 后根结线虫开始膨大（图 4，A3 d），21 d 时在根内已经发育为
成虫（图 4，A21 d），42 d 时全部进入成虫期，此时根结线虫的体宽平均达到 345.1 µm（图 3），呈梨
形（图 4，A42 d），虫体表面光滑，且可以发现卵排出体外。南方根结线虫在刺角瓜‘CM3’根内发
育迟缓，接种 7 d 时部分线虫开始缓慢膨大（图 4，B7 d），在 14 d 时线虫平均体宽只有 26.5 µm，最
大体宽 32.1 µm；在 28 d 时，根内的线虫都未发育为成虫（图 4，B28 d），线虫平均体宽只有 47.7 µm，
最大体宽 110 µm；在 42 d 时只有少量线虫发育到成虫阶段，此时线虫平均体宽只有 100.52 µm，最
大体宽 254 µm（图 3）。在刺角瓜中根结线虫的发育存在着显著的不同步现象，在同一时间点同时
存在大小差异明显的线虫。而且 7 d 时开始，部分线虫虫体开始萎缩，变细，在 14 ~ 28 d 时这种现
象更加明显，虫体表面出现凸凹不平现象，在 42 d 时只有少量的线虫能够发育到成虫阶段，但是线
虫的体宽明显小于黄瓜‘9930’中的线虫（图 3），这些说明刺角瓜‘CM3’具有抑制南方根结线虫
发育的作用。

1 期 马金慧等：刺角瓜对南方根结线虫的抗性及特征分析 77


图 3 南方根结线虫在刺角瓜‘CM3’和黄瓜‘9930’中的发育比较
*，** 分别表示线虫在刺角瓜‘CM3’与黄瓜‘9930’中的体宽差异为显著和极显著水平。
Fig. 3 The developmental comparison of M. incognita in C. metuliferus‘CM3’and Cucumis Sativus‘9930’
The * and ** indicated the difference of nematode body width in Cucumis metuliferus CM3 and C. sativus 9930
at 0.05 and 0.01 level respectively.


图 4 接种后不同时间根结线虫在黄瓜‘9930’和刺角瓜‘CM3’根内发育状态
A：黄瓜‘9930’；B：刺角瓜‘CM3’。
Fig. 4 The developing stages of M. incognita in root tip cell of C. sativus‘9930’and C. metuliferus‘CM3’after nematode inoculation
A：C. sativus‘9930’；B：C. metuliferus‘CM3’.
78 园 艺 学 报 41 卷
3 讨论
应用抗根结线虫品种是防治根结线虫的有效措施，在番茄、棉花、辣椒及胡萝卜等作物上已成
功应用（Roberts，1992；Ogallo et al.，1997；Simon et al.，2000；Fazari et al.，2012），目前在葫芦
科作物中还没有可以应用于栽培育种的抗根结线虫材料。在刺角瓜中已经发现了抗根结线虫的材料
（Chen & Adelberg，2000），但是由于刺角瓜（2x = 2n = 24）和黄瓜（2x = 2n = 14）为不同种，使
得杂交 F1 代出现不亲和性，雌花和雄花都不育，通过正常杂交或是胚胎拯救方法利用抗性基因尚未
成功（Beharav & Cohen，1995；Walters & Wehner，2002；Siguenza et al.，2005；Skálová et al.，2012）。
但是，刺角瓜可以作为瓜类的砧木进行嫁接，控制根结线虫的危害，嫁接后根结数量显著降低，土
壤中的根结线虫数量也降低（Siguenza et al.，2005；顾兴芳 等，2006）。因此，刺角瓜‘CM3’品
系的抗线虫特性鉴定对于防治瓜类作物的根结线虫病具有重要意义。
刺角瓜不同品系中存在着抗性遗传分化，一些品系对根结线虫高抗，而有些则不抗，还有一些
品系抗植物病毒（Weng，2010）。本试验中采用的‘CM3’为纯合品系，其抗根结线虫基因可以稳
定遗传，为抗性利用及挖掘其它抗性基因提供了优良材料。据报道，刺角瓜可以抗南方根结线虫（M.
incognita）、花生根结线虫（M. arenaria）和爪哇根结线虫（M. javanica）（Walters et al.，1993）。通
过本试验，证实了刺角瓜‘CM3’对于南方根结线虫的抗性，对于其它种类线虫的抗性有待于进一
步试验。
Walters 等（1993）的研究证实北方根结线虫（M. hapla）对刺角瓜的侵入率显著低于对栽培黄
瓜，且在接种 15 d 时根结线虫仍然为 J2 阶段，很少发育成 J3、J4 线虫（Walters et al.，2006；Faske，
2013），而本研究中也发现刺角瓜‘CM3’可以减少南方根结线虫的侵入，并减缓线虫的发育。通
过多个时间点系统观察，进一步证实在刺角瓜‘CM3’中南方根结线虫在 28 d 不能完成其生活史，
且线虫存在严重的滞育及萎缩死亡现象，更加详实地揭示了刺角瓜对根结线虫的抗侵入、抗发育特
性，而刺角瓜‘CM3’基因组测序研究将在分子水平上深入揭示其抗根结线虫机制。

References
Beharav A，Cohen Y. 1995. Attempts to overcome the barrier of interspecific hybridization between Cucumis melo and C. metuliferus. Israel Journal
of Plant Sciences，43：113–123.
Chen J，Adelberg J. 2000. Interspecific hybridization in Cucumis-progress，problems，and perspectives. HortScience，35：11–15.
Chen Jin-feng，Lin Mao-song，Qian Chun-tao，Zhuang Fei-yun，Lewis S. 2001. Identification of Meloidogyne incognita Chitwood resistance in
Cucumis hystrix Chakr. and the progenies of its interspecific hybrid with cucumber. Journal of Nanjing Agricultural University，24：21–24. (in
Chinese)
陈劲枫，林茂松，钱春桃，庄飞云，Lewis S. 2001. 甜瓜属野生种及其与黄瓜种间杂交后代抗根结线虫初步研究. 南京农业大学学报，
24：21–24.
Fang Zhong-da.1998. Phytopathologica research method. Beijing：China Agriculture Press. (in Chinese)
方中达. 1998. 植物病理研究方法. 北京：中国农业出版社.
Faske T. 2013. Penetration，post-penetration development，and reproduction of Meloidogyne incognita on Cucumis melo var. texanus. Journal of
Nematology，45：58.
Fazari A，Palloix A，Wang L，Yan Hua M，Sage-Palloix A M，Zhang B X，Djian-Caporalino C. 2012. The root-knot nematode resistance N-gene
co-localizes in the Me-genes cluster on the pepper（Capsicum annuum L.）P9 chromosome. Plant Breeding，131：665–673.
Gu Xing-fang，Fang Xiu-juan，Zhang Tian-ming. 2000. Cucumber root knot nematode disease reasearch. China Vegetables，6：48–51. (in Chinese)
顾兴芳，方秀娟，张天明. 2000. 黄瓜根结线虫病的研究概况. 中国蔬菜，6：48–51.
Gu Xing-fang，Zhang Sheng-ping，Zhang Si-yuan，Wang Chang-lin. 2006. The screening of cucumber rootstocks resistant to southern root-knot
1 期 马金慧等：刺角瓜对南方根结线虫的抗性及特征分析 79

nematode. China Vegetables，2：4–8. (in Chinese)
顾兴芳，张圣平，张思远，王长林. 2006. 抗南方根结线虫黄瓜砧木的筛选. 中国蔬菜，2：4–8.
Liu Wei-zhi. 2000. Plant pathogen nematology. Beijing：Chinese Agriculture Press，415. (in Chinese)
刘维志. 2000. 植物病原线虫学. 北京：中国农业出版社，415.
Motlhanka D. 2008. Free radical scavenging activity of selected medicinal plants of Eastern Botswana. Pakistan Journal of Biological Sciences，11：
805.
Ogallo J，Goodell P，Eckert J，Roberts P. 1997. Evaluation of NemX，a new cultivar of cotton with high resistance to Meloidogyne incognita. Journal
of Nematology，29：531.
Peng De-liang，Tang Wen-hua. 2001. Advance of resistance gene Mi to root-knot nematodes in tomato. Journal of Shenyang Agricultural University，
32 (3)：220–223. (in Chinese)
彭德良，唐文华. 2001. 番茄抗根结线虫 Mi 基因研究进展. 沈阳农业大学学报，32 (3)：220–223.
Provvidenti R，Gonsalves D. 1982. Resistance to papaya ringspot virus in Cucumis metuliferus and its relationship to resistance to watermelon
mosaic virus 1. Journal of Heredity，73：239–240.
Provvidenti R，Robinson R. 1974. Resistance to squash mosaic virus and watermelon mosaic virus 1 in Cucumis metuliferus. Plant Disease Reporter，
58：735–738.
Roberts P A. 1992. Current status of the availability， development，and use of host plant resistance to nematodes. Journal of Nematology，24：213.
Shen Di，Li Xi-xiang，Feng Lan-xiang，Wang Hai-ping，Song Jiang-ping，Yang Cui-rong，Gong Hui-zhi. 2007. Evaluation on resistance of
Cucurbitaceae germplasm resources to root-knot nematode. Journal of Plant Genetic Resources，8 (3)：340–342. (in Chinese)
沈 镝，李锡香，冯兰香，王海平，宋江萍，杨翠荣，龚慧芝. 2007. 葫芦科蔬菜种质资源对南方根结线虫的抗性评价. 植物遗传资源
学报，8 (3)：340–342.
Siguenza C，Schochow M，Turini T，Ploeg A. 2005. Use of Cucumis metuliferus as a rootstock for melon to manage Meloidogyne incognita. Journal
of Nematology，37：276.
Simon P，Matthews W，Roberts P. 2000. Evidence for simply inherited dominant resistance to Meloidogyne javanica in carrot. Theoretical and
Applied Genetics，100：735–742.
Skálová D，Navrátilová B，Lebeda A. 2012. Embryo rescue of cucumber（Cucumis sativus），muskmelon（C. melo）and some wild Cucumis species
（C. anguria，C. zeyheri，and C. metuliferus）. Journal of Applied Botany and Food Quality，82：83–89.
Walters S，Wehner T，Daykin M，Barker K. 2006. Penetration rates of root-knot nematodes into Cucumis sativus and C. metuliferus roots and
subsequent histological changes. Nematropica，36：231–242.
Walters S A，Wehner T C. 2002. Incompatibility in diploid and tetraploid crosses of Cucumis sativus and Cucumis metuliferus. Euphytica，128：
371–374.
Walters S A，Wehner T C，Barkel K R. 1993. Root-knot nematode resistance in cucumber and horned cucumber. HortScience，28：151–154.
Weng Y. 2010. Genetic diversity among Cucumis metuliferus populations revealed by cucumber microsatellites. HortScience，45：214–219.
Yang Yu-hong，Xie Bing-yan，Feng Lan-xiang，Yang Cui-rong，Gong Hui-zhi. 2010. Agricultural industry standard of the Peoples Republic of China.
Rules for evaluation of cucumber for resistance to diseases. Part8：Rule for evaluation of cucumber for resistance to southern root-knot nematode
disease. Beijing：China Agriculture Press. (in Chinese)
杨宇红，谢丙炎，冯兰香，杨翠荣，龚慧芝. 2010. 中华人民共和国农业行业标准. 黄瓜主要病害抗病性鉴定技术规程. 第 8 部分：黄
瓜抗南方根结线虫病鉴定技术规程. 北京：中国农业出版社.