烟属野生种主要植物学性状及黑胫病抗性评价

何彬　杨志新　方敦煌　李勇　陈学军

摘 要 鉴定了烟属植物野生种生育期等植物学性状特性，评价了供试材料对黑胫病（0号及1号生理小种）的抗性，为开展远缘杂交花期相遇及亲本选配提供了基础数据。在玻璃温室内，本研究针对66份烟属植物野生种的生育期等7个植物学性状的调查，检测了烟碱及钾含量，并对黑胫病（0号及1号生理小种）抗性进行了评价。结果表明：供试材料播种到开花时间（DF）为35.00～357.00 d，平均121.67 d；种子千粒重（TSW）为0.02～0.20 g，平均0.09 g；株高（PH）为11.20～292.75 cm，平均119.19 cm；花冠长度（CL）为1.22～11.50 cm，平均3.98 cm；花冠直径（CD）0.67～7.80 cm，平均2.37 cm；最大叶长（MLL）为6.79～61.15 cm，平均25.17 cm；最大叶宽（MLW）为0.65～35.51 cm，平均11.84 cm。烟碱含量为0.03%～1.81%，平均0.34%；钾含量为0.32%～7.11%，平均3.56%。筛选到N. alata PI42334等11份资源同时抗黑胫病0及1号生理小种。

关键词 烟属植物资源；植物学性状；黑胫病抗性

中图分类号 S572 文献标识码 A

Abstract The morphological variation of 66 Nicotiana accessions from 50 species were assessed based on 7 morphological traits. The leaf nicotine and potassium concentration of fresh tobacco leaf by kill-enzyme torrefaction method were measured. The evaluation of the accessions for their resistance to Phytophthora parasitica var. nicotianae（race 0 and race1）was conducted. The results showed that the days from sowing to flower（DF）were observed from 35.00 to 357.00 d with an average of 121.67 d. The 1000-seed weight（TSW）varied from 0.02 to 0.20 g with an average of 0.09 g. The plant height（PH）ranged from 11.20 to 292.75 cm with an average of 119.19 cm. The corolla length（CL）ranged from 1.22 to 11.50 cm with an average of 3.98 cm. The corolla diameter（CD）varied from 0.67 to 7.80 cm with an average of 2.37 cm. The maximum leave length（MLL）varied from 6.79 to 61.15 cm with an average of 25.17 cm， while the maximum leave width（MLW）varied from 0.65 to 35.51 cm with an average of 11.84 cm. The leaf nicotine concentration was measured from 0.03% to 1.81% with an average of 0.92%， potassium concentration measured from 0.32% to 7.11% with an average of 3.56%. Eleven wild tobacco accessions were resistant to black shank race 0 and race 1 after black shank disease inoculation. This work provided an important contribution to help breeders in the future on the direction of interspecific crossing attempts.

Key words Genus Nicotiana； morphological trait； black shank

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.06.008

煙属种质资源（Genus Nicotiana）包含76个种， 除人工驯化栽培的普通烟草（Nicotiana tabacum L.）和黄花烟草（N. rustica L.）外，其余均为烟属野生种质资源[1]（简称烟草野生种）。

黑胫病是土传病害，主要为害烟草根及茎部，是中国烟叶生产的主要病害，每年造成近1亿元的损失[2]。而烟草野生种拥有抗烟草黑胫病、TMV等主要病害、耐旱等逆境胁迫及具有特殊香气等优良性状[3-4]，因此充分鉴定、挖掘并利用烟草野生种的优良基因，成为培育优质、抗病品种的关键。

开展烟草野生种植物学性状分析，是充分利用野生资源前提和基础。20世纪50年代，Goodspeedii等[5]学者开展了烟草野生种分类学研究后，之后一些学者从细胞学及分子生物学方法，开展了烟草起源与进化方面的研究[6]。随着学者对资源调查的深入，陆续有新的烟草野生种被发现[7]。前人多侧重研究烟属植物进化及亲缘关系分析，涉及到的植物学性状也仅为零星几个物种，50份以上的烟草野生种在相同气候环境下的植物学性状研究未见报道。另外，来自蓝茉莉烟草（N. plumbaginifolia）的高抗黑胫病（0号生理小种）Ph基因，已在烟叶生产得到应用和推广[8]，但随着抗病品种的推广，出现了黑胫病的优势生理小种转变快等问题[9]，严重威胁烟叶生产的可持续发展。

笔者以从国外新引进的66份烟草野生种为材料，在云南气候条件下开展了生育期等植物学性状的分析，并做了烟草野生种黑胫病0号和1号生理小种抗病性鉴定研究，为解决远缘杂交花期相遇、筛选适宜的杂交方法提供基础数据，对加快烟草野生种中潜在的优良基因导入栽培烟草，丰富现有烤烟资源遗传多样性有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为N. acuminata等66份烟草野生种（表1），由云南省烟草农业科学研究院从德国、巴西和美国等国家科研机构以种质互换共享的形式引进，且每份资源均有对应的PI（Plant Introduction）编号及野生种编号TW（Tobacco Wild）所有供试材料PI及TW等对应信息均可在美国农业部的种质资源信息网（http：//www.ars-grin.gov/）查询到。所有实验均在云南省烟草农业科学研究院实验室及玻璃温室内进行。

1.2 方法

1.2.1 植物学性状分析及烟碱、钾含量测定 供试材料统一播种、育苗并定植在温室。采用随机排列种植，每份材料种植50株，株行距为0.8 m×0.6 m。对供试材料开展了播种后至开花时间（Days to flowering，DF）、千粒重（Thousand-seeds weight，TSW）、株高（Plant height，PH）、花冠长（Corolla length，CL）、花冠直径（Corolla diameter，CD）、最大叶长（Max leave length，MLL）、最大叶宽（Max leave width，MLW）等7个主要植物学性状测定，上述性状测定方法参照国家烟草行业标准[10]进行。取花期中下部叶片约20片，晒干后样品参照国家烟草行业标准进行烟碱含量（Nicotine content，N）和钾含量（Potassium content，K）测定[10-11]。取同期移栽的烤烟栽培种红大作对照。温室温度控制在16～29 ℃，相对湿度在50%～90%，光照强度为52 000～54 000 lux。

1.2.2 黑胫病0号和1号生理小种抗性鉴定 根据Gutiérrez等[12]研究方法，筛选、纯化后获得黑胫病0号和1号生理小种。以红大为感病对照，Beinhart1000-1为抗病对照，将40 d苗龄的供试材料移栽至小花钵，成活7 d后以贴接法接种黑胫病，即在烟株茎干基部划小伤口并贴接黑胫病菌块，供试烟苗在25 ℃、70%相对湿度的培养间内进行抗性鉴定。按照烟草行业烟草抗性鉴定标准，进行抗、感特性分析。病情指数0～20为抗病，20.1～40为中抗，40.1及以上为感病。

1.3 数据分析

测定的生育期千粒重等植物学性状的均值、最大值、最小值、极差等均在Microsoft Office Excel中完成。

2 结果与分析

2.1 植物学性状多样性分析

供试烟属植物资源的植物性性状测定表明（表2、表3，图1），播种到开花时间变幅为35～357 d，极差达322 d，播种到开花时间最长的是N. wigandioides PI 302471为357 d，而最短的是N. rosulata PI 244628仅为35 d。千粒重的變幅为0.02～0.20 g，极差为0.18 g，千粒重最高的是N.rustica PI 243561为0.20 g，最低的是N. otophora PI 555542为0.02 g。自然株高的变幅为11.20～292.75 cm，极差为281.55 cm，株高最高的是N. knightiana PI 555527为292.75 cm，株高最低的是N. corymbosa PI 114824为11.20 cm。花冠长的变幅为1.22～11.50 cm，极差为10.28 cm，花冠最长的是N. longiflora PI 555531为11.50 cm，最短的是N. linearis PI 555530为1.22 cm。花冠直径的变幅为0.67～7.80 cm，极差为7.13 cm，花冠直径最大的是N. sanderae PI 555578为7.80 cm，最小的是N. linearis PI 555530为0.67 cm。最大叶长的变幅为6.79～61.15 cm，极差为54.36 cm，叶片最长的是N. kawakamii PI 459106为61.15 cm，最短的是N. benthamiana PI 555478为6.79 cm。最大叶宽的变幅为0.65～35.51 cm，极差为34.86 cm，叶片最宽的是N. knightiana PI 555527为35.51 cm，最窄的是N. linearis PI 555530仅为0.65 cm。

供试材料烟碱含量的变幅为0.03%～1.81%，其中N. arentsii PI 555475烟碱含量最高为1.81%，N. plumbaginifolia PI 555548和N. simulans PI 271992的最低为0.03%，而栽培烟烟碱含量平均为0.96%。钾含量的变幅为0.32%～7.11%，其中N. stocktonii PI 555538的钾含量含量最高为7.11%，N. miersii PI 555537的最低为0.32%，而栽培烟晾干烟叶钾含量为2.23%。

2.2 烟属野生种黑胫病0号及1号生理小种鉴定

烟属野生种黑胫病0号和1号生理小种抗病性鉴定结果表明（表4），N. alata PI 42334、N. debneyi、N. debneyi PI 503320、N. knightiana PI 555527、N. longiflora PI 555531、N. paniculata PI 555545、N. repanda PI 555552、N. rustica var. pavonii PI 243561、N. suaveolens PI 230960、N. suaveolens PI 555500、N. sanderae PI 555579、N. sanderae PI 555581、N. sanderae PI 555576及N. stocktonii PI555560等10个烟属野生种资源资源种的14份资源抗黑胫病0号生理小种；其余材料均感0号生理小种。N. alata PI 42334、N. benthamiana PI 555478、N. debneyi、N. forgetiana PI 555501、N.kawakamii PI 459106、N. knightiana PI 555527、N. longiflora PI 555531、N. paniculata PI 555545、N. rustica var. pavonii PI 243561、N. stocktonii PI 555538、N. suaveolens PI 230960、N. suaveolens PI 555500、N. sanderae PI 555579、N. sanderae PI 555581、N. sanderae PI 555576等15份烟属野生资源抗黑胫病1号生理小种； N. repanda PI 555552中抗1号生理小种；其余材料均感1号小种。N. alata PI 42334等11份烟属野生资源同时抗黑胫病0号和1号生理小种。

3 讨论

烟草主要起源于美洲及澳洲，中国主要通过引种来扩大烟草基因库[13]。对野生种的植物学性状进行系统分析，仍为现代育种研究的最基本和必要的手段。本文研究了50个种66份烟草野生种千粒重等主要植物学性状特性，综合各性状的平均值、最大值、最小值和极差等数据可见，烟草野生种有丰富的多样性，这为有效利用烟草野生种提供了基础数据。

Li等[14]学者开展了37种97份烟草野生种资源的黑胫病1号和2号生理小种抗性鉴定，但没有开展0号小种的抗性鉴定工作，本文报道了10个烟草种14份材料抗黑胫病0号小种。另外，本研究发现，N. debneyi PI unassigned同时抗黑胫病0号和1号小种，而N. debneyi PI 503320 仅抗黑胫病0号小种，而感1号小种；N. stocktonii PI 555538 感黑胫病0号小种、抗黑胫病1号小种，而N.stocktonii PI 555560则相反。有望利用上述材料杂交后，寻找到新的抗源，并应用于育种实践。

Yuan[15]等从N. paniculata种的不同PI材料中，筛选到了新的不同于N基因的TMV新抗源。因此，尽管国外同行早就对烟属植物资源开展了常规表现数据鉴定、乃至分子标记方面的分析，但尚未见到在国内生态条件下相同种不同PI编号烟属植物资源表型数据及黑胫病0号和1号小种抗病性的报道。本研究获得的上述烟属野生种的生育期等主要的植物学性状、黑胫病0号和1号小种抗病特性等基础数据，为下一步拓展新的抗源、选育抗逆、耐虫及特异品质的育种中间材料提供了理论依据。

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