4个甜瓜野生近缘种对南方根结线虫的抗性评价

王志伟 李涵 孙德玺 邓云 徐小军 刘君璞

摘 要： 为了确定4个甜瓜野生近缘种抗南方根结线虫的水平，采用盆栽幼苗人工接种的方法，测定了南方根结线虫侵染后幼苗各器官相对生长量及相关抗性指标，并进行了聚类分析和隶属函数分析。结果表明，南方根结线虫侵染后幼苗不同器官的相对生长量、抗性指标及其变异系数不同。利用变异系数较大的根结指数进行聚类分析，结果与4个抗性指标聚类分析的结果一致。通过综合鉴定评价，将4个甜瓜野生近缘种分为中抗和低抗2个类群，抗性由强到弱依次为：角瓜、西印度瓜、刺瓜、无花果叶瓜。

关键词： 甜瓜野生近缘种； 南方根结线虫； 抗性评价

Evaluation of Four Melon Relatives for Resistance to Meloidogyne

incognita

WANG Zhi-wei1，3， Li Han1， SUN De-xi2， DENG Yun2， XU Xiao-jun2， LIU Jun-pu2

（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128，China； 2. Zhengzhou Fruit Research Institute， CAAS， Zhengzhou， Henan 450009， China； 3. Hunan Watermelon and Melon Research Institute， Changsha， Hunan 410125， China）

Abstract： In order to define the resistance of 4 melon relatives to Meloidgyne incognita，the relative growth indexes and relevant indexes of 4 melon relatives seedlings planted in pots inoculated with Meloidgyne incognita in the experiment. The clustering analysis and subordinate function analysis with different indexes were conducted. Growth indexes of different organs， resistant indexes and their coefficiency of variance were different. The result of clustering analysis with gall index was very similar to that with four resistant indexes. Based on our results，the melon relatives could be grouped to moderate resistance and low resistance. The order of resistance is Cucumis metuliferus，C. anguria，C. metuliferus var，C. ficifolius with highest resistance in Cucumis metuliferus.

Key words： Melon relatives； Meloidogyne incognita； Evaluation

根结线虫是危害农作物的重要病原生物之一，它广泛分布于世界各地。在我国南方根结线虫危害最为严重[1-4]。甜瓜产业在我国农业生产中占据较为重要的地位，在农业增效、农民致富中发挥着显著的作用。随着重茬年限的增加，根结线虫虫体数量积累日益增多，危害程度呈上升趋势。一般因为根结线虫危害而损失20%～30%，有的地方超过50% 甚至绝产，对我国甜瓜产业可持续发展构成严重威胁[5]。利用抗性砧木进行嫁接栽培是解决甜瓜根结线虫病的有效措施，但是前人在甜瓜栽培种中未发现抗根结线虫的种质资源[6-10]，王吉明等[11]对其引进的甜瓜近缘植物的植物学性状进行了观察，但未对其抗根结线虫能力进行鉴定，因此，研究甜瓜野生近缘种资源对根结线虫的科学鉴定评价体系、筛选抗性强的资源，对于克服或减轻根结线虫对甜瓜的危害，以及利用抗性材料培育抗根结线虫的甜瓜品种，均具有重要的理论意义和现实意义。本研究通过测定4个甜瓜野生近缘种幼苗接种南方根结线虫后各器官的相对生长量及相关抗性指标，利用聚类分析和隶属函数分析等方法，对供试甜瓜野生近缘种进行抗性鉴定与评价，旨在探讨不同鉴定评价方法的优缺点，确定不同甜瓜野生近缘种抗南方根结线虫的差异，为合理利用抗性甜瓜野生近缘种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2012年在中国农业科学院郑州果树研究所进行。供试甜瓜野生近缘种共4份，分别为：角瓜Cucumis metuliferus，刺瓜C. metuliferus var.，西印度瓜C. anguria，无花果叶瓜C. ficifolius。由于各材料的发芽势不同，为保证同期播种，于4月27—29日根据各材料的适宜发芽时间（d），实行分期浸种、催芽。并于5月2日选取发芽种子播种于32孔穴盘中，播种后置于日光温室内培养。5月19日幼苗长至2叶1心时，移栽到直径21 cm、高18 cm的塑料花盆中，每盆1株，每份材料种植90盆，每15盆为1个处理小区，共6个小区，栽培基质经过121 ℃高温灭菌1 h。

1.2 线虫的获取和接种

南方根结线虫（Meloidogyne incognita）由南京农业大学植物保护学院李红梅教授提供。先将其接种到无菌土盆栽的易感根结线虫的番茄品种改良西粉902的根际，生长45 d后番茄根系出现明显根结时，采用刘维志[12]的方法从番茄根部分离南方根结线虫的卵。5月23日用打孔器在盆栽西瓜幼苗根际打孔（每盆6孔），其中3个小区注入根结线虫的卵（每盆3 000粒），另3个小区注入清水为对照。

1.3 测定指标及计算方法

1.3.1 生长指标 甜瓜野生近缘种幼苗接种根结线虫60 d后，每小区随机选取6株测定其植株高度（PH）、茎粗度（SD）、根系鲜质量（RFW）、茎鲜质量（SFW）、叶鲜质量（LFW）等生长指标，各器官相对生长量均按下式计算：

相对生长量/%=■×100

1.3.2 抗性指标 参照张学炜[13]，陈劲枫[14]等在葫芦科瓜类的分级标准。0级：植株根部无根结；1级：植株根部形成1～2个根结；2级：植株根部形成3～10个根结；3级：植株根部形成11～30个根结；4级：植株根部形成31～100个根结；5级：植株根部形成根结数超过100个。采用刘维志[12]的方法分离单株根系虫卵，并在解剖镜下计数；采用Boiteux等[15]的方法计算病级指数（DI）、根结指数（GI）、卵粒指数（EI）和线虫繁殖系数（RF）。计算公式如下：

DI=Σ（各病级植株数×该级数）/（调查总株数×最重病级数值）×100；

GI=单株根结数/单株根鲜质量；

EI=单株卵粒数/单株根鲜质量；

RF=单株卵粒数/单株卵接种量。

1.3.3 隶属函数值X（μ） 参照宋洪元等[16]的隶属函数值计算方法。抗性指标的隶属函数值X（μ）=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin），生长指标的隶属函数值X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。X为接种60 d时某甜瓜野生近缘种幼苗某指标测定值，Xmax为所有供试幼苗该指标的最大值，Xmin为所有供试幼苗该指标的最小值。隶属函数值越大，表示该甜瓜野生近缘种的抗根结线虫能力越强。

1.4 统计分析

采用Excel2003软件进行数据处理，计算平均值、标准差和变异系数，采用SAS9.0软件的类平均法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 南方根结线虫对不同甜瓜野生近缘种幼苗生长和抗性指标的影响

根结线虫对甜瓜野生近缘种幼苗相对生长量有显著影响，且材料间差异较大，角瓜的相对生长量较高，而西印度瓜和无花果叶瓜较低。相对生长量可以反映幼苗遭受南方根结线虫侵染后保持原有生长势的能力，其值越大，说明抗（耐）病能力越强，反之，越弱。因此，不同材料幼苗相对生长量差异较大，即抗（耐）南方根结线虫的能力存在差异。从各生长指标的变异系数来看，相对根鲜质量较大，为46%，而相对茎粗度较小，为5.26%，说明根结线虫对根系鲜质量影响最大，而对茎粗度影响最小（表1）。由表2可见，不同西瓜幼苗的GI、EI、RF和DI也存在差异，且材料间变异系数较大，说明各抗性指标均可直观反映甜瓜野生近缘种幼苗抗南方根结线虫的差异。

2.2 甜瓜野生近缘种对南方根结线虫抗性的聚类分析

以GI、EI、RF和DI为指标聚类分析发现，当阈值为0.74（SPRSQ=0.18）时，可将4份材料分为两类，其中角瓜和刺瓜为中抗材料，西印度瓜和无花果叶瓜为低抗材料。

受到南方根结线虫侵染后，甜瓜野生近缘种幼苗抗性以GI变异系数最大，表明该指标对根结线虫侵染最敏感。以GI为指标进行聚类分析，结果表明当阈值为0.78（SPRSQ=0.17）时，可将4份材料分为2类，其中角瓜和刺瓜为中抗材料，西印度瓜和无花果叶瓜为低抗材料。

2.3 甜瓜野生近缘种抗根结线虫能力综合评价

计算不同甜瓜野生近缘种幼苗各指标的隶属函数，结果表明（表3），角瓜的隶属函数总值7.12，为最高，说明其有较强的抗根结线虫能力，无花果叶瓜的隶属函数总值1.86，为较低，说明其抗根结线虫能力较弱；其他2份材料的隶属函数总值居中。根据隶属函数总值大小，可以看出供试4份材料中抗性从强到弱依次为：角瓜、西印度瓜、刺瓜和无花果叶瓜。

3 讨 论

3.1 甜瓜野生近缘种幼苗对南方根结线虫侵染的反应

甜瓜野生近缘种幼苗接种南方根结线虫后，各材料幼苗的生长量及相关抗性指标均发生显著变化，材料间存在差异。南方根结线虫侵染可显著降低甜瓜野生近缘种幼苗的生长量，其中根鲜质量的变异系数较大，茎鲜质量次之，茎粗度较小，表明根结线虫侵染对幼苗根系的影响较大，而对茎粗度影响较小。这与徐小明等[17]在茄子和郭衍银等[18]在生姜上的研究结果一致。

3.2 甜瓜野生近缘种对南方根结线虫的抗性鉴定及评价方法

葫芦科瓜类对根结线虫抗性鉴定的标准，国内仅采用根结（病级）指数作为鉴定标准[12-13，19]，国外多采用根结指数、卵粒指数等指标作为鉴定标准[15]。由于根结线虫侵染引发的甜瓜野生近缘种幼苗各指标的变化不一致，很难确定一个可靠准确的鉴定标准，而聚类分析可根据一些能客观反映研究对象之间亲疏关系的统计量，按距离远近或者性质相似的原则分为若干类，因此聚类分析法在植物抗性材料筛选中已被广泛应用。本试验结果表明，以GI、EI、RF、和DI等为指标进行聚类分析，当阈值为0.74（SPRSQ=0.18）时，可将4份材料分为两类；以GI为指标进行聚类分析，结果表明当阈值为0.78（SPRSQ=0.17）时，也可将4份材料分为两类。由于聚类分析过程中的SPRSQ为半偏R2，用来判断一次合并的效果，值越小，说明合并效果越好，因此，以1个抗性指标进行聚类分析较4个抗性指标分析的结果更准确，这与翟衡等[20]在葡萄上的研究结果一致。试验结果还表明，在进行甜瓜野生近缘种抗根结线虫能力评价过程中，利用根结指数可以较为准确地鉴定出各材料的抗病性差异。

聚类分析虽然可以将供试材料区分类群，但材料间抗性强弱的比较仍需要结合专业知识来考虑。隶属函数是根据供试材料的相关指标进行无量纲运算后得到的数值，其所有指标的隶属函数总和，可反映该材料在所有供试材料中的地位，因此，该方法越来越多的应用于一些材料的抗性筛选及评价。本试验根据隶属函数总值的大小，得出供试甜瓜野生近缘种抗南方根结线虫能力最强的是角瓜，抗性较弱的是无花果叶瓜，但隶属函数不能将各材料进行系统分类。因此在甜瓜野生近缘种抗根结线虫能力鉴定评价中，应采用多指标多体系进行评价，不能仅采用单一的鉴定指标与评价体系。

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