大豆胞囊线虫病研究进展*（续二）

许艳丽 王丽芳 战丽莉 李文滨

（1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨 150081；2.大豆生物学教育部重点实验室，哈尔滨 150030；3.中国科学院研究生院，北京 100049）

大豆胞囊线虫病研究进展*（续二）

许艳丽1,2**王丽芳1,3战丽莉1,3李文滨2

（1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨 150081；2.大豆生物学教育部重点实验室，哈尔滨 150030；3.中国科学院研究生院，北京 100049）

**作者介绍：许艳丽，女，博士，研究员，主要从事植物病害生物控制和土壤微生态研究。Tel:0451-86602919，E-mail:xyll@neigaehrb.ac.cn

（上接续一）

6 抗大豆胞囊线虫种质筛选和抗病品种培育

6.1 大豆种质抗大豆胞囊线虫筛选和鉴定

1956年美国就开始进行抗大豆胞囊线虫资源筛选研究，在北卡罗莱纳对4 000份材料鉴定后发现，Peking、PI88788、PI89732、PI90763根部没有胞囊。Ross和Brim鉴定了2 800份材料后发现，PI90763、PI84751、Ilsoy和Peking对北卡罗莱纳的大豆胞囊线虫具有高度抗性。Anand等选出了兼抗3号和4号（目前14号） PI416762，1991年Anand发现PI437654抗美国当时所有的生理小种（张国栋，1994）。Anand等筛选10 000份材料，发现高抗或中抗3号小种有45份，对4号小种有抗性或中抗的12份，抗5号小种的8份（S.C.Anand et al.，1998）。我国一直比较重视对大豆胞囊线虫抗原筛选工作，1986年刘维志报道辽宁省的小黑豆和秣食豆抗3号小种。李莹等（1987）通过对山西1920份大豆材料鉴定，筛选出高抗4号小种大豆材料11份，中抗10份。马书君1987年黑龙江省农科院从1441份大豆材料中筛选出高抗3号小种的小黑豆抗源。山东省从600份大豆原始材料中筛选出“四六齐”等高抗材料8份（赵经荣，1988）。张磊等在黑龙江、河北等21个省市的3391份栽培大豆和169份野生大豆种质资源中进行了对5号生理小种抗性鉴定，鉴定出抗病栽培材料27份，野生大豆3份。到1993年我国已鉴定出抗1号小种品种128份，其中免疫16份；抗3号小种288份，免疫的30份；抗4号小种的11份，无免疫品种；抗5号生理小种的9份，五寨黑豆和灰皮支黑豆兼抗1、3、4和5号生理小种（颜清上等，1997）。由此说明我国大豆种质具有丰富的抗病资源，1982—1986年刘维志鉴定了东北大豆产区的202份大豆品种对大豆胞囊线虫1号和3号小种的抗性，发现4个抗大豆胞囊线虫1号和3号小种的小黑豆品种，它们是磨石黑豆、北京黑豆、小粒黑豆和小粒豆，有4个只抗3号小种而不抗1号小种的秣石豆，由此推断大豆的抗大豆胞囊线虫病基因可能来自于小黑豆（刘晔，1987）。

研究表明，大豆中存在着抗大豆胞囊线虫基因。目前已明确的抗大豆胞囊线虫基因由3个独立的隐性基因控制的rhg1、rhg2、rhg3和显性基因Rhg4，这4个抗性基因都是在来自中国的抗源Peking上发现的。1970年Hartwig又在小黑豆PI90763上发现了另外1个隐性抗病基因rhg5。美国用分子标记技术对大豆胞囊线虫抗性基因进行了定位，将主要的隐性抗病基因rhg1定位在PI209332的G、J、L连锁群、PI437654的G和M连锁群、Peking的G和N连锁群、PI90763的G和J连锁群、PI88788的G和C2连锁群、PI92720的G连锁群上。用紧密连锁方法将显性抗病基因Rhg4定位在PI209332的A、J连锁群、PI437654的A、B、F和S连锁群、Peking的A、A2、C和F连锁群、PI92720的A连锁群上(彭德良等，2001)。

6.2 抗大豆胞囊线虫品种的培育

美国于1966年育成第一个抗病品种Pickett（成熟期IV），接着又育成了成熟期IV的Custer和成熟期V的Dyer，这些品种抗源都来自于Peking，但产量并不理想，后来，以这些品种为亲本育成的下一轮品种既抗病、产量表现也好（张国栋，1994）。随后又育成了 Franklin、CN210、CN290、Forrest、 Padre、 TN585、 Centennial、 Pickett71、Sharkey、Thomas等。据不完全统计，到1991年，美国育成了130个抗大豆胞囊线虫品种，其中抗3号小种的69个品种。Peking和PI88788是应用最广的抗源，PI90763、PI209332和PI437654在育种中也有一定应用范围。日本发现农家品种“下田不知”对大豆胞囊线虫抗性很好，用它育成“线虫不知”品种，接着又育成几个品种用于生产上。1960年日本从美国引进Peking抗源，育成了抗1号和3号小种的东山93品种，抗1号、3号和5号小种的铃姬（刘维志，2000）。巴西自1992年报道有大豆胞囊线虫以来，已释放了2个抗大豆胞囊线虫的品种 （A.M.R.Alvaro,1999）。

我国从二十世纪80年代才开始有成效的抗大豆胞囊线虫育种工作。1981年李云辉利用美国Franklin与丰收10号杂交组合，1992年育成了抗线1号。1982年又以嫩丰9号为母本以嫩丰10×Franklin的F2为父本相组合，于1995年育成了抗线2号，黑龙江省大庆农科所1984年以晋豆3号为母本，以庆5117×庆83219为父本，于1994年育成了庆丰1号抗病品种。黑龙江省农科院嫩江农科所1984年以美国CN210为母本，以黑河3号为父本，于1994年育成了嫩丰15抗病品种。1999年李云辉育成了抗3号小种的抗线3号，到2002年李云辉又育成了抗3号小种的抗线4号和抗线5号（薛津，2003）。黑龙江省农垦科学院培育的垦丰一号对大豆胞囊线虫较耐病，吉林省白城地区农科所以仓满金为母本，合交6号为父本杂交育成的白农2号对大豆胞囊线虫有较好的抗病性，且经济性状较好（聂文南等，1987）。1985年以来吉林省农科院育成了吉林23、吉林32和吉林37抗病品种。李莹在山西育成了抗4号小种的抗大豆胞囊线虫新品系1259、1260、1264、1266。山东的郝欣先1995年育成了抗大豆胞囊线虫1、3和5号小种的齐黄25。安徽的张磊等1996年育成了16个高抗大豆胞囊线虫2、3和5号小种，耐1和4号小种的皖豆 16（刘维志，2000） ,近年又有商丘7608、齐黄25（抗1、3、5号小种）、齐茶豆1号（抗1、3号小种）、齐黑豆2号（抗1、3、5号小种） 和皖豆16（抗2、3、5号小种） 等更多的新抗病品种及耐病的嫩丰14、吉林22、跃进5号品种出现（陈贵省，2000）。随着现代生物技术的发展，我国抗大豆胞囊线虫育种研究也逐步引入了现代技术手段，1995年黑龙江省农业科学院盐碱地作物育种所利用外源DNA直接导入方法进行抗大豆胞囊线虫育种研究，将海滩豆的DNA通过花粉管直接导入受体抗线2号，现已选育出了抗线虫新品系安D205-8（田中艳，2003）。近年黑龙江省农业科学院又先后育成了抗大豆胞囊线虫的抗线虫6号、抗线虫7号和抗线虫8号。

7 大豆胞囊线虫发生与土壤环境因子关系

大豆胞囊线虫病是典型的土传病害，它的发生、发育与土壤环境关系十分密切，大豆种植土类、土壤水分、温度、前茬、土壤有机质、土壤pH等诸因素无不对大豆胞囊线虫造成影响。

7.1 土壤条件

土壤质地影响着大豆胞囊线虫的发育和侵染。通气良好的沙土、砂壤土有利于线虫的发育和对大豆的侵染；潮湿、通透性差的粘重土壤不利于大豆胞囊线虫的发育，例如，在黑龙江省土质粘重的白浆土地区，虽有大豆胞囊线虫病的发生，但未引起过严重危害，而在冲击土、轻壤土地区、大豆胞囊线虫病历来发生严重，此外，大豆胞囊线虫病在碱性土中比在酸性土壤中发生重。计钟程（1995）在黑龙江省北部的建三江田间调查发现，岗地大豆胞囊线虫病最重，平地次之，山谷洼地最轻；并且认为以土类来说，棕壤、白浆土发生重，草甸土和沼泽土发生轻，刘汉起等（1987）认为在黑龙江省盐碱土较砂质土危害较重。

武天龙等（1996） 模拟4种土壤质地盆栽研究结果表明，砂质土最利于大豆胞囊线虫繁殖，土壤含砂量20%的胞囊繁殖力大于10%含砂量的土，含10%草炭的土壤繁殖力低于砂质土，但高于含20%草炭的土壤。

土壤温度和pH影响着大豆胞囊线虫的繁殖，Anand等（1995）研究了5种不同的抗大豆胞囊线虫基因型品种（Peking、PI88788、Custer、Bedford和Forrest）及感病品种Essex在不同pH和不同土壤温度水平下大豆胞囊线虫3号、5号和14号小种的繁殖力，结果表明，土壤pH6.5和7.5时，大豆根上胞囊数量高于pH5.5，且侵染力是稳定的；在土壤温度26℃时大豆胞囊线虫3个小种繁殖能力均明显高于20℃和32℃。2001年Miller在美国明尼苏达南部Waseca县20 hm2大豆田（前茬玉米）调查了土壤pH与SCN繁殖关系，结果表明，土壤pH与土壤中SCN卵的密度正相关。该试验在温室验证结果显示，大豆收获后测定土壤中胞囊密度与土壤pH成线性相关（相关系数R2=0.92）。土壤pH8.1的胞囊繁殖量是土壤pH5.5的2倍。Anand等（1995） 研究认为，大豆胞囊线虫在pH6.5和7.5时比pH5.5时繁殖数量高，分析原因可能是由于较高的pH更适于大豆生长，产生较大的根系，增加了线虫侵染位点。也有研究认为，低pH条件下，大豆根形成了较厚的木栓层以阻止线虫侵染，并且低pH对线虫生长有抑制（阮维斌等，2002）。也有报道其他线虫的繁殖也受土壤pH影响[15]。

水是线虫在土壤中运动、迁移的重要媒介。在旱季线虫的卵是处于休眠的状态的，降水通常可导致线虫卵的孵化和活性的增强。在线虫活动期间土壤季节性的干燥持续一段时间，可能引起线虫群体急速下降。土壤水分对线虫的繁殖影响很大（R.V.Rebios,197）。武天龙等（1996） 盆栽试验设旱、涝、适中三种处理种植大豆，测定繁殖结果显示，SCN繁殖力干旱条件下第一、适中条件居中，涝的繁殖力最低，这与黑龙江省干旱地区SCN在干旱年份大豆胞囊线虫大发生的生产实际是一致的。重茬大豆水份充足时，没有大豆胞囊线虫出现，300～600mm供水量变化与SCN数量出现规律性减轻，呈明显负相关（计钟程等，1995）。

7.2 轮作系统

大豆胞囊线虫以胞囊里卵的形式存活于土壤中，并长期存活，所以连续种植大豆造成土壤中胞囊积累。许艳丽等（1995）对黑龙江省双城、富锦不同重茬年限大豆、迎茬（大豆-小麦-大豆）和三年轮作茬口（小麦-玉米-大豆）大豆根部胞囊和土壤中胞囊密度测定结果显示，重茬2、3、6a和迎茬均高于正常轮作，且重茬高于迎茬，重茬6a高于重茬3a。刘增柱（1990） 在辽宁调查大豆田间土壤中大豆胞囊线虫发现，连作2a后土壤中大豆胞囊线虫的胞囊数量较上一年增加52.5%～53.4%；轮作使土壤中大豆胞囊线虫的胞囊数量较上一年减少5.2%～14.2%。马承铸等（1994）调查了上海市郊40块不同连作年限和轮作的大豆田中大豆胞囊线虫的胞囊密度发现，大豆连作时间长短是胞囊密度上升的决定因素，大豆连作3a内，虽然胞囊密度随连作时间增加而上升，但胞囊密度均未突破20个/100cm3土，对大豆生长影响不大；连作4～6a时，胞囊密度急剧上升，达到50～250个/100cm3土，大豆生长呈现不同程度的受害状，局部死苗；而连作7～8a时胞囊密度却下降，大豆受害程度也显著缓解。对连作5a的大豆田改种植一茬大豆、玉米和晚季稻之后胞囊密度比以前分别增加95.0%、下降56.4%和90.4%；胞囊被真菌寄生率比以前分别增加6.3%、23.6%和54.2%。李孱等（1996） 对黑龙江省绥化连作大豆调查发现，不同轮作方式能显著影响大豆根区胞囊线虫的胞囊密度，每百克土中胞囊数量顺序为：重茬﹥迎茬﹥正茬，与正茬相比，重茬和迎茬单株根瘤重量分别降低24.00%和31.48%；单株固氮能力分别降低32.94%和22.58%。

Francl等（1986） 研究了大豆连作和与玉米（Zea mays）、 棉 花(Gossypium hirsutum)和 高 粱(Sorghum bicolor)2、3和4a轮作条件下土壤中大豆胞囊线虫胞囊、卵密度变化及起初大豆胞囊线虫群体密度与大豆产量的关系，认为在不种植大豆情况下，一年以后或过夏使大豆胞囊线虫胞囊和卵密度下降，越冬使卵密度下降。种植大豆时，大豆胞囊线虫群体依最初土壤中大豆胞囊线虫群体密度而增加。与大豆胞囊线虫非寄主轮作2a和3a可使大豆产量明显高于连作大豆，但与非寄主作物轮作1a不能使大豆产量增加。Young等（1998）在大豆胞囊线虫侵染田间研究了11a的9种大豆种植序列，种植了6种抗大豆胞囊线虫3号小种、对大豆胞囊线虫4号小种有不同抗性的品系（Bedford,Forrest,Nathan,Peking,D72-8927和D75-10710） 连作，又种植了Bedford和感大豆胞囊线虫群体的Forrest，按70：30混合处理及 Bedford同玉米轮作，Bedford同感病品种Forrest和Essex轮作。试验结果表明，连续种植抗病的Bedford明显地较感病的Essex大豆胞囊线虫繁殖量增加，但连续种植Bedford和Forrest混合及Bedford同感病品种Forrest和Essex轮作时Bedford的大豆胞囊线虫繁殖能力增加程度比Bedford连作种植要小。抗性的Bedford同Forrest和Essex轮作区的产量不高于Bedford连作区，在Bedford连作区胞囊群体密度没有更多的增加。Chen等（2001）1996—1999年在美国明尼苏达的Lamberton和Waseca研究了作物种植顺序与大豆胞囊线虫群体密度和作物产量的关系，作物种植处理有：（1）玉米连作、抗大豆胞囊线虫品种连作、感大豆胞囊线虫品种连作；（2）感病品种同玉米1a、2a或3a轮作；（3）抗大豆胞囊线虫品种每年与玉米轮作；（4）玉米-抗病大豆品种-玉米-感病大豆品种。共4个处理区。试验结果显示，一般是抗性大豆品种的产量高于感病品种。在所有处理中，每年与玉米轮作的抗性品种产量最高，感病品种连作产量最低。玉米连作使土壤中大豆胞囊线虫卵群体明显下降，感病品种明显增加了pf/pi值（收获期土壤中卵密度/播种时土壤中卵密度），每年抗病品种与玉米轮作导致较低的大豆胞囊线虫群体密度，并且可获得较高的抗病品种与玉米产量。

孙漫红等（2000） 在东北黑龙江省的双河农场和宝泉岭农场及吉林省的白城调查结果显示，大豆多年连作引起大豆胞囊线虫种群数量的减少，空胞囊率达80%，胞囊上真菌分离频率高，有的土样中有明显的优势真菌——淡紫拟青霉（Paecilomyces lilacinus），人们称此类土为大豆胞囊线虫抑制性土壤，将此抑制性土壤灭菌后，原有的抑制特性丧失，因此认为连作土壤中大豆胞囊线虫种群数量减少的主要原因是食线虫真菌的生物因子。

7.3 其他因素

关于肥料对SCN的影响说法不一，通常人们认为施肥促进大豆根系生长，同时也增加了SCN的着根量，也有人认为施肥可弥补线虫对大豆的损失。武天龙等（1996）认为土壤有机质含量和土壤中N、P、K三种元素均与大豆胞囊线虫繁殖量呈负相关。Sarnar、Hasmin等用对作物施肥培育出来的胞囊进行孵化试验，发现施肥培育的胞囊孵化数是未施肥的2～3倍，同时发现施加最低肥料量的胞囊孵化水平与施加高肥料量的胞囊孵化水平相一致，都是未施肥的2倍。由此推断施肥促进植物根系生长，从而增加了线虫的侵染位点。

也有人研究了大豆上应用除草剂后对大豆胞囊线虫卵孵化的影响。Levene等（1998）进行了2组试验，一组是收集用苯达松等3种除草剂处理后的大豆的根系分泌物，进行对大豆胞囊线虫卵孵化率影响的观察，另一组试验是收集在用苯达松等3种除草剂处理后的大豆上侵染的大豆胞囊线虫卵进行孵化率观察。研究发现用除草剂处理后大豆的根系分泌物较去离子水提高了大豆胞囊线虫卵孵化率，但低于0.003M的ZnSO4溶液；用0.22μm过滤器过滤的大豆根系分泌物可提高大豆胞囊线虫卵孵化率；在用苯达松等3种除草剂处理叶片后的大豆上收集的大豆胞囊线虫卵孵化率低于对照。此外Payan等（1987） 研究了杀线虫剂和除草剂对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)卵孵化、侵入、发育和繁殖的影响。研究结果表明，杀线虫剂Fenamiphos、Fenamiphos同除草剂Trifluralin结合及Fenamiphos同除草剂Metribuzin结合对线虫卵孵化具有抑制作用，而杀线虫剂Carbofuran、除草剂Trifluralin、Metribuzin、杀线虫剂Carbofuran同除草剂Trifluralin结合及杀线虫剂Carbofuran同除草剂Metribuzin结合对线虫卵孵化、对侵入、雌虫发育或繁殖不具有抑制作用。Rawsthorne等对马铃薯茎线虫(Globodera rostochiensis.)孵化与马铃薯根系生长、根系渗出物关系研究认为，在马铃薯出苗后3周时收集的根系渗出物对马铃薯茎线虫(Globodera rostochiensis.)孵化率最大，然后下降，可以肯定线虫孵化率的增加与马铃薯根重量增加有关。抗病品种Hudson的根系渗出物一直较Rose（也是抗病品种）对马铃薯茎线虫孵化刺激作用更加活跃，并且马铃薯根尖产生的根系渗出物较根系其它部位产生的根系渗出物刺激作用活跃，由此推断这是Hudson品种比Rose品种减少土壤中线虫(Globodera rostochiensis.)密度的原因（D.Rawsthorne,1985）。

8 大豆抗胞囊线虫机制

8.1 大豆抗胞囊线虫卵孵化

作物根系分泌物(渗出物)是影响大豆胞囊线虫卵孵化的重要因素之一。有研究认为不同大豆品种根渗出液对大豆胞囊线虫胞囊和卵孵化的影响存在着差异，说明有的大豆品种对大豆胞囊线虫胞囊和卵孵化具有抑制作用。颜清上等研究了不同抗源大豆根渗出液对大豆胞囊线虫胞囊和卵孵化的影响，结果表明抗源大豆灰皮支黑豆和元钵黑豆根渗出液较感病品种鲁豆1号的根渗出液诱导胞囊和卵孵化的能力差（颜清上等，1997）。刘维志等（1993）的研究表明感病品种Lee的根分泌物能很快地刺激卵的孵化，而抗病的Peking未能刺激大豆胞囊线虫卵的孵化。刘晔等（1988）研究不同大豆品种对大豆胞囊线虫1号、3号小种抗性结果表明，抗病品种比感病品种刺激胞囊后孵化的2龄幼虫少。Sikora和Noe（1996） 研究发现不同大豆品种种植的淋溶液对大豆胞囊线虫卵孵化刺激程度存在着差异。Schmitt等（1991） 研究认为对大豆胞囊线虫抗病的大豆品种Bedford和Forrest的淋溶液比感病品种Essex更多地诱导了大豆胞囊线虫卵孵化。不仅大豆胞囊线虫卵孵化有如此特点，其他胞囊线虫也如此，Hashmi（1995） 研究了温度、玉米根围淋溶液、氯化锌溶液等因素对玉米胞囊线虫（Heterodera zeae） 卵孵化的影响，他认为Heterodera zeae卵孵化最佳温度是30℃，该线虫在10℃或40℃时卵不能孵化；4mM的氯化锌溶液可刺激10%的线虫卵孵化；在沙子、沙土中生长25d的玉米和老一点的玉米根围淋溶液可较自来水多刺激22%～24%的线虫卵孵化；生长箱中沙培的玉米施肥较不施肥产生线虫胞囊量加倍，并且施肥玉米繁殖的胞囊孵化率是未施肥玉米繁殖胞囊的2～3倍。

8.2 大豆抗胞囊线虫的生化反应

酚类前体物质经生化反应后可形成植物保卫素和木质素，发挥重要的抗病作用。颜清上对大豆抗感品种接种大豆胞囊线虫4号小种卵和2龄幼虫后根部总酚含量、绿原酸含量和阿魏酸含量测定结果表明，抗源品种灰皮支黑豆和元钵黑豆接种后总酚量增加较感病品种鲁豆1号增加高出3～5倍左右。抗源品种元钵黑豆和灰皮支黑豆分别较接种大豆胞囊线虫前类黄酮含量增加31.53%和17.91%，而感病品种鲁豆1号则较接种前下降了19.19%。接种大豆胞囊线虫后感病品种鲁豆1号的木质素降低13.57%，而抗病品种元钵黑豆和灰皮支黑豆分别增加13.79%和25.27%（颜清上等，1997）。张军等（2002）研究了抗感大豆胞囊线虫的野生、半野生和栽培大豆品种在接种和未接种大豆胞囊线虫3号小种条件下抗源生化指标总酚含量的表达情况。结果显示，大豆根部总酚含量在接种大豆胞囊线虫后，各种大豆材料都表现为增加，但抗病材料总酚含量增加幅度远远大于感病材料。由此认为总酚含量可以作为鉴定大豆胞囊线虫3号小种抗源生化指标之一，并指出测定大豆胞囊线虫3号小种该抗源生化指标最佳时期为后期。

(未完待续)

S435.651

B

1674-3547（2010）02-0013-05

2010-01-06

1.黑龙江省自然科学基金项目（C200630）;2.大豆生物学部共建教育部重点实验室开放基金项目（SB08B01）