运用函数图形计算烟草种质资源的抗病性

李文平，朱列书，赵松义

（1.安徽皖南烟叶有限责任公司泾县工作站，安徽 宣城 242000；2.湖南农业大学烟草科学与工程技术中心，长沙 410128；3.中国烟草中南农业试验站，长沙 410128）

作物种质资源是人类繁衍、生存和发展的物质基础和战略资源。烟草种质资源是生物资源中的一部分，丰富的烟草种质资源是烟草发展的基础，为烟草育种工作的推进提供了强大的动力和可靠的物质保证。烟草育种的目标是培育优质适产，适应性及抗逆性强的品种。烟草抗逆性是指烟草对外界不良环境和病虫害的抵抗能力[1]。它包括抗病性、抗虫性、抗旱抗涝性等。而抗病性是烟草抗逆性的主要方面，品种抗病性的强弱对烟株生长，烟叶内在品质及烟农的经济效益产生重大影响。因此，对烟草种质资源抗病性的鉴定，明确其抗病性强弱，可以为育种工作提供一个重要的参数。目前国内通用的鉴定抗病性强弱的方法有多种，包括发病率的比较，符合YC/T39规定的病害严重划分及调查方法等。笔者在目前通用方法基础上，创建了一个新的方程，通过计算具体的数值来判断抗病性的强弱。该方法具有一定的准确性和参考价值。

1 问题的提出

设品种1共有60株烟株，普通烟草花叶病发病株数为10株，各株的发病级数均为3；同种条件下，另有品种2共有60株烟株，普通烟草花叶病发病株数为30株，各株的发病级数均为1。品种1的发病指数为（10×3）/60×100，即 50，发病率为（10/60）×100%，即 16.7%；同理，品种 2的发病指数为（30×1）/60×100，即 50，发病率为（30/60）×100%，即50%。那么，品种1和品种2的抗病性是相同还是有差异呢？

2 方程的建立

2.1 数据的来源和引用

采用田间鉴定，选择重病区发病严重田块，不进行人工接种。每个品种种植2行，每行20株，3次重复。以coker176为抗病对照，保险黄为中抗对照，进屋黄为感病对照[2]。以株为单位分级调查，调查时间是在烟株移栽58 d左右。以下是发病级数划分标准：

0级：全株无病。

1级：心叶脉明或轻微花叶，植株无明显矮化。

2级：1/3叶片花叶但不变形，或植株矮化为正常植株3/4以上。

3级：1/3～1/2叶片花叶，或少数叶片变形，或主脉变黑，或植株矮化为正常株高的2/3～3/4。

4级：1/2～2/3叶片花叶，或变形或主侧脉坏死，或植株矮化为正常株高的1/2～2/3。

5级：全株叶片花叶，严重变形或坏死，或植株矮化为正常株高的1/2以上。

2.2 方程的假设

设所调查的品种株数为N，发病级数为g，即为1, 2, 3, 4, 5；发病株数为n，分别为a, b, c, d, e,则N, a, b, c, d, e均为自然数，且a+b+c+d+e≤N。设发病率为X，即发病的株数占总调查株数的百分比，因此X=（a+b+c+d+e）/N×100%，则 0≤X≤1。

引入一个概念，平均发病级数，设单株发病级数的满分是5分，故总株数的发病级数的满分就是5N，因此平均发病级数就是各发病烟株发病级数的平均分，设为A，即：

即：0≤A≤1。

设DI为发病指数，且。如图1所示，在以A为横坐标，X为纵坐标所组成的直角坐标系中，DI表示的是直角坐标平面内各点到原点O的距离。DI取值相等的点所组成的曲线是以原点为圆心，以DI值为半径，分布在四边形OAFE（包括它的4条边和4个顶点）的圆弧。原点O代表的是免疫的点。因此，由方程在几何上的分布点可以知道，离原点越远，则离免疫点越远，表示抗病性越弱，此与事实相符合。

图1 发病级数DIFig.1 The index of virus infection

以Coker176为抗病对照，保险黄为中抗对照，进屋黄为感病对照，由观察的数值，根据X=（a+b+c+d+e）/N×100%，设Coker176计算的值分别为X0,A0；同理，保险黄为X1,A1；进屋黄为X2，A2。则根据，可以算出它们的发病指数分别为DI0，DI1，DI2。设b1=DI0/DI0，b2=DI1/DI0，b3=DI2/DI0。如图2所示,则(0,b1]为抗病区域，（b1,b2]为中抗病区域，（b2,b3]为中感病区域，b3以后为感病区域。

3 方程的应用

由其观察值所计算的抗病指数为DIe，则be=DIe/DI0，然后在图2中找出它所在的位置，就可以得到品种的抗病性。

图2 抗病区域的划分Fig.2 Different section of resistance capabilities

4 与烟草行业通用计算方法的比较

4.1 烟草行业对抗性划分通用的计算方法

表1 烟草行业通用法对抗TMV种质资源的鉴定Table1 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using common approach

4.2 抗性结果的比较

抗性结果如表1和表2所示。它们在高抗品种的划分上具有完全一致性，而在抗病、中抗上有较大的差异性。

表2 本研究采用的方法对抗TMV种质资源的划分Table 2 Evaluation of the anti-TMV of the tobacco germplasm resources using the new approach

5 讨 论

本研究的出发点是探求一种计算种质资源抗病性新方法，并运用于实际观察的数据中，它对种质资源抗病性的划分有一定的借鉴意义，有一定准确性，但也存在一定的问题。

表1和表2可以看出，本研究采用的方法与烟草行业目前通用的抗病性鉴定方法存在某些差异。二者对高抗性品种鉴定的结果相同，但对其他品种的鉴定却有一定差异。笔者认为本方法对抗病性鉴定更具准确性。原因如下：

（1）本研究采用的公式更好的解决了文章一开始提出的问题，解决了发病级数和发病率在抗病性鉴定上没有很好综合考虑的矛盾。

（2）烟草行业通用方法计算发病级数，没有很好地考虑同一品种在不同环境和气候条件下对同一细菌或病毒的抗性会表现不同，因此得出的结果会因为环境气候不同而有差异，这样就具有不稳定性，也给育种专家选育抗性亲本带来了不便。而本研究采用的方法是取比值，这样就很好的剔除了环境、气候以及人为因素造成的误差，准确性和科学性更好。

（3）烟草行业通用方法通常要人为接种或者选择重病区进行抗病性鉴定，比较麻烦。本研究采用比值鉴定抗病性，可以省去这个步骤，只要选定几个有代表性的抗病、中抗病和感病品种即可。

如何选定有代表性的抗病、中抗病和感病品种是运用该方法的关键。

[1]杨铁钊.烟草育种学[M].北京：中国农业出版社，2003：13.

[2]许美玲，赵丽红，杨彦明，等.抗主要病害烟草种质资源的筛选[J].种子，2005，24（7）：59-60.

[3]韩锦峰，叶波平，杨素勤，等.感染TMV烟草和未感染 TMV烟草组织中可溶性蛋白质变化分析[J].中国烟草，1996（3）：71-74.

[4]王凤龙，时焦，钱玉梅，等.烟草种质资源抗烟草黄瓜花叶病鉴定研究[J].中国烟草科学，2000，21（2）：8-10.

[5]陈学平，夏凯，孔繁明，等.烟草品种对TMV抗性差异的比较研究[J].中国烟草科学，2001，22（1）：1-3.