全 文 :第38卷第1期 西 南 大 学 学 报 (自然科学版) 2016年1月
Vol.38 No.1 Journal of Southwest University(Natural Science Edition) Jan. 2016
DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2016.01.010
4个不同地区十字花科根肿病菌生理
小种鉴定及甘蓝新组合的抗性鉴定
①
陈 静, 任雪松, 宋洪元,
李成琼, 袁天成, 司 军
西南大学 园艺园林学院/重庆市蔬菜学重点实验室/南方山地园艺学教育部重点实验室,重庆400716
摘要:采用 Wilimas鉴别系统对采自重庆市涪陵区、四川省成都市新都区、云南省昆明市嵩明县、四川省攀枝花
市盐边县的4份根肿病菌菌样进行生理小种鉴定,结果表明:4个地区生理小种分别为4号,11号,7号,7号.利用
田间自然鉴定法在4号为优势小种的重庆市涪陵区发病区对79个甘蓝新组合进行了抗性鉴定,其中表现高抗、抗
病、耐病和感病的分别有8,20,20,31个.从中选择8个具有抗性且经济性状较优良的组合进行室内接种鉴定,结
果表明:甘蓝新组合GZ04,GZ09,GZ40,GZ76和GZ80为耐病杂种组合,GZ03,GZ19和GZ78为抗病杂种组合,其
中GZ78表现为高抗.
关 键 词:生理小种;根肿病菌;抗性鉴定;甘蓝新组合
中图分类号:S6 文献标志码:A 文章编号:1673-9868(2016)01-0067-06
十字花科根肿病是由专性寄生菌芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woron.)侵染引起的一种毁灭
性土传病害[1-2].根肿病菌原菌在土壤中可存活8年以上,一旦土壤受到根肿病菌侵害,就不宜再种十字花
科作物[3].该病在我国大部分地区都有分布,尤其是近年来在我国西南地区、长江中上游地区、东北地区以
及山东地区等地迅速蔓延,危害极大,造成减产甚至绝收,严重制约着我国十字花科蔬菜及油料作物产业
的发展[4].在诸多防御措施中,选育和种植抗根肿病品种是防治十字花科蔬菜根肿病最经济有效的方法[5].
然而,根肿病菌生理小种地区差异和快速分化,严重制约着抗根肿病的育种进程.
1931,HONIG[6]首次证实根肿病菌存在生理小种分化;TOXOPEUS[7],AYERS[8],WILLIAMS[9],
LAMMERINK[10]等人相继对根肿病菌的生理小种分化进行了相关研究.目前国际上通用的根肿病菌生理
小种鉴别系统有2个,分别是 Wiliams鉴别系统和欧洲根肿病菌鉴别寄主(ECD)系统.ECD鉴别体系共有
15个鉴别品种,鉴别寄主太多,很难在国内大量获得种子,且进行大量菌株的鉴定条件难以有效控制,而
Wiliams鉴别系统是据被侵染的4种十字花科植物品种的反应类型制定了一个根肿病菌小种鉴别系统.按
照4个寄主的排列组合,有16个小种,因具有鉴别寄主少、使用方便、不需要分离单孢等优点被广泛应用
和推广.
我国沈阳群[11]、丁云华[12]、谭翀[13]、季海文[14]等人对四川、重庆、云南11个主要发病区域的根肿病
① 收稿日期:2014-10-19
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAD02B01);重庆市农作物良种创新工程[CSTC2012GG(80005)];中央高校基本科研业务费资
金资助项目(XDJK2014C181,XDJK2014C179,XDJK2014A015).
作者简介:陈 静(1989-),女,河南信阳人,硕士研究生,主要从事蔬菜遗传育种与生物技术研究.
通信作者:司 军,副研究员.
菌生理小种进行了鉴定,鉴定出2,4,7,10号生理小种.但目前对四川省成都市新都区、云南省昆明市崇明
县、四川省攀枝花市、重庆市涪陵区等地的生理小种并没有进行准确的鉴定.本试验采用 Wiliams鉴别系
统对重庆市涪陵区、四川省成都市新都区、云南省昆明市嵩明县、四川省攀枝花市盐边县4个不同地区进
行了生理小种鉴定,并在重庆市涪陵区采样地对79个甘蓝新组合进行了初步鉴定,为进一步选育抗根肿病
品种奠定基础.
1 材料和方法
1.1 材 料
供试菌样4份,分别是采自重庆市涪陵区、成都市新都区、昆明市嵩明县、攀枝花市盐边县根肿病高
发区的十字花科作物大白菜、甘蓝的肿根.清水洗净后,密封保存于-20℃冰箱待用.
Wiliams(1966)鉴别系统[9]的4个鉴别寄主(2个结球甘蓝JerseyQuee和Badgershipper,2个芜菁甘
蓝Laurentian和 Wilhelmsburger);79份甘蓝新组合和感病对照GZ01(京丰一号)、抗病对照GZ87(先甘
336)均由由西南大学十字花科蔬菜研究所提供.
1.2 方 法
1.2.1 菌土接种法
从感染根肿病的组织中分离休眠孢子并制成孢子悬浮液,利用纽鲍尔血球计数板计数,配制成浓度为
2×108 个/mL的母液.将孢子悬浮液与灭菌土(干土)按2×108/g充分混合,使用时将菌土分装到苗钵中.
提前1d将待测植物的种子置于带有湿润滤纸的培养皿中,于20℃左右催芽,挑选胚根突破种皮的种子播
在菌土中.
1.2.2 病情调查
接种50d后开始调查病情指数,对甘蓝苗期根肿病室内分级标准[15]稍作改进(图1).
0级:根系生长正常、无肿瘤;
1级:根系主根不发病,部分侧根或须根上有较小肿瘤;
2级:根系主根发病较轻,轻微膨大,部分侧根或须根有肿瘤;或者主根不发病、较多侧根或须根有明
显肿瘤;
3级:根系主根发病较重,异常膨大、龟裂,有明显侧根或须根;
4级:根系几无侧根或须根,主根异常膨大、龟裂或者腐烂.
病情指数(DI)=[∑(各级病株数×相应级值)/(调查总株数×发病级别最高代表值)]×100
甘蓝根肿病群体抗性分级标准(国家“九五”甘蓝育种攻关项目组制定)[16]为:① 免疫(I).病情指数=0,高
抗(HR)0<病情指数≤5;② 抗病(R).5<病情指数≤20;③ 耐病(T).20<病情指数≤30;④ 感病(S).
病情指数>30.
1.2.3 4个不同地区根肿病菌生理小种鉴定
在重庆市蔬菜学重点实验室人工气候室进行生理小种鉴定.根据 Wiliams(1966)根肿病菌生理小种鉴
别寄主抗、感病反应 ,确定病原菌的生理小种类型.
1.2.4 甘蓝新组合田间抗病性鉴定
在重庆市涪陵区根肿病高发区对甘蓝新组合及亲本材料进行田间鉴定.以GZ01为感病对照,GZ87为
抗病对照.6月下旬苗床小拱棚育苗.8月上旬幼苗6叶1心时进行大田移栽,随机区组排列,每小区30
株,按40cm×50cm密度栽植,3次重复,正常田间管理,11月上旬调查.对各单株进行根肿病症状分级,
统计根肿病发病率,计算病情指数.
1.2.5 田间抗性组合室内鉴定
为了提高鉴定结果的客观性与准确性,从田间自然鉴定初步筛选8个抗病性高且经济性状较优良的组合
进行室内接种鉴定.接种处理和方法同前.每个处理20株,3次重复.接种50d后调查各品种的发病情况.
86 西南大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第38卷
图1 甘蓝根肿病室内单株分级标准
图2 甘蓝根肿病田间单株分级标准
2 结果与分析
2.1 不同地区根肿菌生理小种鉴定结果
对重庆市涪陵区、四川省成都市新都区、云南省昆明市嵩明县、四川省攀枝花市盐边县4个地区的根
肿病菌样品进行了鉴定,结果显示:共被鉴定为3个生理小种,分别为4号,11号,7号(表1).
表1 不同地区根肿菌生理小种鉴定结果
菌株来源
鉴别寄主反应
Jersey Queen Badgershipper Laurentian Wilhelmsburger 生理小种
涪陵区 + + + + 4
新都区 - + + + 11
嵩明县 + + - - 7
盐边县 + + - - 7
注:+代表感病,-代表抗病.
2.2 甘蓝新组合田间抗病性鉴定
根据2.1的试验结果,重庆市涪陵区的根肿病菌为4号生理小种,结合前人的研究经验,沈向群等
人[11]和丁云花等人[12]鉴定的我国的十字花科根肿病菌以4号生理小种为主,在重庆市涪陵区对79个甘蓝
新组合进行了田间自然鉴定.从表2中看出,对4号生理小种表现高抗、抗病、耐病和感病的品种分别有8,
96第1期 陈 静,等:4个不同地区十字花科根肿病菌生理小种鉴定及甘蓝新组合的抗性鉴定
20,20,31种,分别占供试材料的10.1%,25.3%,25.3%和39.2%.
表2 甘蓝新组合对4号生理小种的田间抗病性鉴定结果
品种 病情指数 抗病性 品种 病情指数 抗病性 品种 病情指数 抗病性
GZ01(ck) 22.1 T GZ28 38.3 S GZ55 33.2 S
GZ02 20.6 T GZ29 39.5 S GZ56 25.8 T
GZ03 10.9 R GZ30 48.4 S GZ57 34.6 S
GZ04 25.0 T GZ31 27.8 T GZ58 47.0 S
GZ05 23.0 T GZ32 60.6 S GZ59 42.0 S
GZ06 12.6 R GZ33 51.6 S GZ60 44.9 S
GZ07 19.2 R GZ34 40.0 S GZ61 48.3 S
GZ08 23.7 T GZ35 36.6 S GZ62 64.9 S
GZ09 6.8 R GZ36 36.2 S GZ63 11.2 T
GZ10 11.2 R GZ37 27.0 T GZ64 3.2 HR
GZ11 18.0 R GZ38 36.4 S GZ65 2.7 HR
GZ12 12.0 R GZ39 31.8 S GZ66 6.5 R
GZ13 13.0 R GZ40 29.9 T GZ67 3.6 HR
GZ14 35.5 S GZ41 33.1 S GZ68 5.4 R
GZ15 20.1 T GZ42 27.8 T GZ69 2.2 HR
GZ16 24.9 T GZ43 25.2 T GZ70 10.3 R
GZ17 29.2 T GZ44 21.0 T GZ71 14.7 R
GZ18 31.3 S GZ45 22.2 T GZ72 16.3 R
GZ19 23.2 T GZ46 34.2 S GZ73 5.9 R
GZ20 39.8 S GZ47 33.8 S GZ74 7.1 R
GZ21 52.9 S GZ48 26.8 T GZ75 6.8 R
GZ22 54.2 S GZ49 27.9 T GZ76 1.5 HR
GZ23 37.8 S GZ50 16.3 R GZ77 11.3 R
GZ24 53.1 S GZ51 19.7 R GZ78 3.8 HR
GZ25 45.5 S GZ52 23.0 T GZ79 5.0 HR
GZ26 27.1 T GZ53 35.3 S GZ80 4.7 HR
GZ27 52.8 S GZ54 47.2 S GZ87(ck) 0.0 I
注:I为免疫(病情指数=0);HR为高抗(0<病情指数≤5);R为抗病(5<病情指数≤20);T为耐病(20<病情指数≤
30);S为感病(病情指数>30).
2.3 田间抗性品种的室内鉴定
通过田间自然鉴定,初步筛选得到8个抗病效果好且经济性状较优良的组合进行室内接种鉴定(表3),
以田间表现感病的GZ62作为感病对照,GZ87作为抗病对照;结果表明,GZ87个别单株轻微发病,但仍然
表现极高的抗性.田间鉴定感病的GZ62仍呈现最高的根肿病侵染率,但病情指数明显降低.GZ03,GZ04,
GZ09,GZ19,GZ40,GZ76,GZ78和GZ80表现较好的抗病和耐病.
表3 部分甘蓝新组合对4号生理小种的室内抗抗病性鉴定结果
品种 病情指数 抗性类型 病情变化 品种 病情指数 抗性类型 病情变化
GZ87(ck) 3.5 HR ↑ GZ40 23.9 T ↓
GZ03 19.1 R ↑ GZ76 29.2 T ↑
GZ04 20.6 T ↓ GZ78 16.0 R ↑
GZ09 29.5 T ↑ GZ80 23.5 T ↑
GZ19 19.7 R ↓ GZ62(ck) 48.3 S ↓
注:↑表示病情指数升高,↓表示病情指数降低(与田间试验比较).
07 西南大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第38卷
3 结论与讨论
采用 Wiliams方法对采自4个不同地区的根肿病菌进行了生理小种鉴定,首次明确了重庆市涪陵区、
四川省成都市新都区、云南省昆明市嵩明县、四川省攀枝花市盐边县十字花科蔬菜的致病生理小种,为研
究者有目的地选育抗根肿病品种提供理论依据.
试验表明不同地区根肿病菌生理小种有所差异.重庆市涪陵区根肿病菌为4号生理小种,这与丁云花
等人[12]和沈向群等人[11]的研究结果相吻合.同时4号生理小种对鉴别寄主表现更强的致病力,这可能与生
理小种差异致病力不同有关,也可能是复合小种,还有待进一步论证.
结合育种的实际需求和市场上抗根肿病品种的大量涌现,本试验选用国内主要的4号生理小种为接种
材料.对西南大学十字花科蔬菜研究所提供的79份甘蓝新组合,进行了抗性鉴定,通过室内外结合的方
法,发现GZ78最高的根肿病抗性,GZ04,GZ09,GZ40,GZ76和 GZ80为耐病杂种组合,GZ03,GZ19和
GZ78为抗病杂种组合,为培育具有地区特征性的抗性品种奠定了基础.
在十字花科作物抗根肿病育种中,生理小种的差异和迅速分化,严重制约着抗根肿病的育种进程,单
抗1种生理小种的品种也难以满足生产的需要,不同地区菌源筛选抗性品种尤为重要,为选育具有广谱抗
性的十字花科作物新品种提供理论基础.室内和田间接种鉴定存在差异性,这也与黄小莉等人[17]对湖南白
菜品种抗性鉴定结果一致.田间鉴定接近根肿病发生的适宜自然条件,鉴定结果可最大程度地反映生产实
际情况,但该方法易受气候、其他有害生物等的影响,且菌源分布不均会导致鉴定结果有一定偏差.温室人
工接种鉴定易于管理、出苗整齐、成活率高,但温、湿、光等因素较难控制.因此,将室内与室外鉴定相结
合,才能够提高鉴定结果的客观性和可靠性.
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Identification of Races of Plasmodiophora brassicae from
Four Different Regions and Resistance Identification
of New Cabbage Cross Combinations
CHEN Jing, REN Xue-song, SONG Hong-yuan,
LI Cheng-qiong, YUAN Tian-cheng, SI Jun
School of Horticulture and Landscape Architecture,Southwest University;Chongqing Key Laboratory of Olericulture;
Key Laboratory of Horticulture Science for Southern Mountainous Regions,Ministry of Education,Chongqing 400715,China
Abstract:Wiliams identification system was used to identify the races of clubroot(Plasmodiophora bras-
sicae)in four different regions(Fuling District of Chongqing,Xindu District of Chengdu in Sichuan,Song-
ming County of Kunming in Yunnan and Yanbian County of Panzhihua in Sichuan).The races were identi-
fied to be NO.4,NO.11,NO.7and NO.7,respectively.Then natural identification method in the field
was applied and race No.4,which was the dominant race of clubroot in Fuling,was used to test the resist-
ance of 79cabbage cross combinations.Eight combinations were shown to be highly resistant to the dis-
ease,20were resistant,20were tolerant and 31were susceptible.In addition,8excelent cross combina-
tions with good economic traits and resistance were inoculated with race No.4in the laboratory.The result
showed that GZ04,GZ09,GZ40,GZ76and GZ80were tolerant,GZ03and GZ19were resistant,and GZ78
was highly resistant to clubroot.
Key words:race;Plasmodiophora brassicae;resistance identification;hybrid
责任编辑 潘春燕
27 西南大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第38卷