烤烟抗赤星病种质资源的筛选

孔德钧，王志红，陈丽莉，吴 春，杨春元，韦克苏，潘文杰，林英超

（贵州省烟草科学研究院/烟草行业山地烤烟品质与生态重点实验室，贵州 贵阳 550081）

烟草赤星病属于真菌性病害，是我国烟叶生产中的主要病害之一；在环境条件适宜的情况下，该病害短时间内即可大面积发生流行，严重影响烟叶产量和品质，不利于优质烟叶生产［1］。因此，烤烟赤星病抗病基础以及抗赤星病新品种选育工作一直是研究热点之一。其中，杨志晓等研究了成熟期赤星病抗病品种净叶黄和感病品种NC89、长脖黄的叶片氮转运差异，结果表明不同赤星病抗性品种成熟期叶片氮运转具有明显差异，抗病品种叶片的氮素再利用能力大于感病品种；感病品种以叶片质外体氨挥发形式损失的氮素多于抗病品种［2］。冯莹分别以烟草赤星病抗病品种净叶黄、Beinhart 1000-1与感病品种NC82杂交，对赤星病抗性进行遗传分析，结果表明，赤星病的抗性遗传以主效基因为主，同时受环境影响较大［3］。杨志晓等研究了不同烟草赤星病胁迫程度对抗烟草赤星病品种净叶黄和感病品种长脖黄的光合特性和渗透调节的影响，证明净叶黄具有较强的光合作用和渗透物质调节能力，是对烟草赤星病胁迫具有较强抗性的生理基础［4］。张鼎宇比较分析了11个病程相关（PR）基因及3个转录因子家族（WRKY，bHLH和AP2/EREBP）的16个基因在Beinhart 1000-1和K326应答赤星病病原菌处理过程中的表达差异，研究发现，在候选的 11个PR基因中有9个基因在Beinhart 1000-1中表现出对赤星病病原菌更加强烈的敏感性，揭示了二者抗性差异的分子基础［5］。

当前，人们主要通过种植优良抗病品种、喷洒化学药物、改善种植模式等方法来控制赤星病的发生与发展［6-8］。由于化学防治不可避免地存在烟叶农药残留超标、造成环境污染、导致病原菌产生抗性和影响烤烟质量等问题，因此采用抗病育种获得优质、高抗、满足生产需要的抗病品种是最有效的手段［9-10］。然而，目前可供利用的高抗赤星病种质资源较少［11］。其中，净叶黄是我国抗赤星病育种的主体亲本，但净叶黄的抗性与不易烘烤性状连锁，以其为亲本育成的品种大多不易烘烤，限制了其进一步的利用；雪茄烟野生品种Beinhart 1000-1较难作为亲本材料在烤烟育种中利用［11］；而美国抗赤星病育种的主要抗源NC95 和Coker319，因其抗性水平较低，以其为亲本材料，国内尚没有赤星病抗性品种育成。抗源亲本的不足，导致我国赤星病抗病育种中存在遗传背景狭窄、育种效率低的问题。因此，根据我国生态条件，充分挖掘利用抗赤星病优异种质资源，有目标的培育抗病、优质和适产等多种优良性状的核心亲本，拓宽赤星病抗病育种中可用亲本的遗传背景，对提升烤烟抗赤星病育种效率具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为来自国内外的390份烤烟种质资源，其中贵州省内地方种61份，贵州省内选育品种90份，国内选育品种105份，国外引进品种134份。参试种质资源全部由贵州省烟草科学研究院提供。

田间试验于2017年2～10月在贵州省清镇市红枫湖镇芦荻哨村（106°32′E，26°56′N）进行，海拔1 200 m，属北亚热带季风湿润气候，年平均气温14.1℃，无霜期283 d，年日照时数1 228.2 h，年雨量1 180.9 mm，雨量丰沛、气候湿润、雨热同季、暖湿共节，试验期间试验地有效积温及降雨量见图1。试验地貌属以山地、丘陵为主的缓丘坡地，地势较开阔；试验地土壤为黄壤，土壤肥力均匀，肥力水平中等，前作烤烟，无较重病害史。

图1 试验地温度和降雨量变化

1.2 试验方法

试验以田间自然发病并鉴定抗性的形式进行。各试验材料种植60株，按3行区种植，行距1.1 m，株距0.55 m，移栽密度16 500株 /hm2。施纯氮量为 97.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2。试验期间不施用任何防治烟草赤星病的化学药剂，于2017 年8月15～18日进行一次病害调查，记载种质资源烟草赤星病的发病率和病情指数。调查方法以种质资源为单位进行调查。

病情调查：烟草赤星病调查及分级标准参照《烟草病虫害分级与调查GB/T23222-2008》进行。0级：全叶无病；1级：病斑面积占叶片面积的1%以下；3级：病斑面积占叶片面积的2%～5%；5级：病斑面积占叶片面积的6%～10%；7级：病斑面积占叶片面积的11%～20%；9级：病斑面积占叶片面积的21%以上。0～3级为抗病（R），5～9级为感病（S），以最高级为鉴定结果。

赤星病人工接种鉴定：以赤星病抗性鉴定感病对照品种Speight G-140和感病品种NC82为感病对照，取前期田间抗病性鉴定试验筛选出的具有赤星病抗性的23份种质资源种子播种，待将幼苗移栽至小花盆后烟株长至5～7 叶期时从每株顶部往下选取第3 或第4片完全展开的叶片进行苗期离体叶片赤星病抗性鉴定。其中菌液制备参照闫杏杏等［10］的方法进行，接种鉴定参照侯烁等［12］的方法进行。

2 结果与分析

2.1 田间自然发病条件下的植株表现

对不同来源的390份烤烟种植资源植株叶片的赤星病发病表现进行调查，结果见表1和图2（封二）。其中未发病种质资源4份，其植株在整个实验过程中均未发病（图2C，封二）；发病等级为1的种质资源7份，其植株在实验过程中仅见少许赤星病斑点（图2A、B、D，封二）。此两种发病等级的种质资源烟株总体表现良好，叶片整体清秀、干净。发病等级为3的种质资源12份，虽然植株下部成熟叶片有少面积的赤星病斑，但仍然表现出一定的抗病能力，叶片仍然保持较好完整性，赤星病斑尚没有破坏叶片整体的烘烤价值。发病等级为5的种质资源149份，其下部成熟叶片赤星病斑点较多，已形成中央为圆心的同心轮纹且出现破碎，叶片尚具有烘烤价值（图2E，封二）。发病等级为7的种质资源142份，其下部成熟叶片赤星病斑点增多、面积增大，叶片烘烤价值已极大降低（图2F，封二）。发病等级为9的种质资源66份，其叶片病斑相互愈合形成大的病斑，并破裂脱落，叶片已不具备烘烤价值（图2G、H，封二）。

图2 部分种质资源田间发病表现

表1 烤烟赤星病抗性鉴定结果

2.2 不同来源种质资源赤星病抗性比较分析

由表1可知，贵州省内地方种鉴定的61份材料中有抗病材料10份（占16.39%），其中未发病2份（占3.28%）、1级抗性4份（占6.56%）、3级抗性4份（占6.56%）；感病材料51份（占83.61%）。贵州省内育成品种鉴定的90份材料中有抗病材料1份（占1.11%），为1级抗性；感病材料89份（占98.89%）。省外引进品种鉴定的105份材料中有抗病材料10份（占9.52%），其中未发病1份（占0.95%）、1级抗性1份（占0.95%）、3级抗性8份（占7.62%）；感病材料95份（占90.48%）。国外引进品种鉴定134份材料中有抗病材料2份（占1.49%），其中未发病1份（占0.75%）、1级抗性1份（占0.75%）；感病材料132份（占98.51%）。

从表1可以看出，所有种质资源中抗病材料比例依次为：省内地方种（16.39%）＞省外种（9.52%）＞国外引进种（1.49%）＞省内育成种（1.11%），所有种质资源平均病情指数依次为：省内地方种（5.14）＜省外种（5.96）＜省内育成种（6.42）＜国外引进种（6.75），说明贵州省内地方种抗赤星病种质资源最丰富，省外引进品种次之。而两者的抗病性变异系数次序为省内地方种（19.92%）＜省外引进品种（27.61%），说明贵州省内地方种赤星病抗性较集中，而省外引进品种抗性较分散。

由表2可知，在赤星病抗性较强的贵州省内地方种材料中，抗性最强的是晓丰8号和湄潭-2，在整个试验过程中均未发病；其次是大方自留种、YA-2、惠水-1和惠水-2，其抗性等级均为1；黔江1号、福泉-2、福烟6号和YQ-1的抗性等级均为3。具有赤星病抗性的贵州省内育成品种有1份，为紫江1号，抗性等级为1。在赤星病抗性较强的省外引进种材料中，抗性最强的是净叶黄，其在整个试验过程中均未发病；其次是辽烟8100，其抗性等级均为1；云烟100、云烟110、单育2号、中烟86、大白筋599、许金4号、龙江911和潘园黄等8份种质资源的抗性等级均为3。两份赤星病抗性较强的国外引进种材料中，抗性最强的是Coker spedlgred，其在整个试验过程中均未发病，其次是Oxford 26，其抗性等级均为1。

2.3 抗病种质资源苗期离体叶片赤星病抗性鉴定结果

从表3可以看出，参试的25份烤烟种质资源病斑平均面积差异较大。病斑平均面积最大的为Speight G-140（118.32 mm2），最小的为晓丰8号（3.52 mm2）。根据病斑平均面积对25份种质资源进行赤星病抗性划分可见，感病对照Speight G-140和NC82；黔江一号、大方自留种、YA-2、福烟6号、YQ-1、紫江一号、云烟100、单育2号、中烟86、大白筋599、辽烟8100、净叶黄和coker spedlgred等13份种质资源表现为中度抗病；晓丰8号、湄潭-2、惠水-1、惠水-2、福泉-2、云烟110、许金4号、龙江911、潘园黄和Oxford 26等10份种质资源表现为高度抗病。

表2 烤烟赤星病抗病材料抗性鉴定结果

3 结论与讨论

本研究结果表明，贵州省内地方品种中抗赤星病种质资源较为丰富，抗性较强，可以考虑作为抗赤星病育种亲本材料的主要来源。以贵州省内地方品种作为新的烤烟赤星病抗源，能够有效拓宽赤星病抗病育种中抗源亲本的遗传基础，提高烤烟抗赤星病育种的效率。

表3 不同种质资源离体叶片赤星病接种病斑面积比较

虽然我国是烟草种质资源保存最多的国家［11］，但由于对一些重要性状（如抗病性等）缺乏深入、系统的研究鉴定，导致对优异资源的发掘利用不足，限制了其在实际育种工作中的应用。贵州省内的烤烟育种工作者在近年来的烤烟育种工作中主要致力于解决黑胫病、青枯病等根茎性病害，而忽略了在烟叶成熟阶段才会暴发流行的赤星病等叶斑性病害［13-14］，导致贵州省内育成品种对赤星病的抗性普遍较低。

烟草赤星病菌为交链孢菌，在13～32℃范围内保湿2 d可表现较强致病性［15］。烟区日平均温度、日平均相对湿度及降雨量是影响赤星病发生的重要因素［16］。贵州省清镇市芦荻哨村位于红枫湖西南面，地处雨量中心地带，且其东、西、北三面被红枫湖环绕，形成了年平均相对湿度82%，平均最高气温27.1℃的高湿高温环境，赤星病、白粉病和气候斑等烤烟叶斑病害在该烟区发生严重，是筛选上述病害抗病性品种的理想区域。本研究对390份不同来源的烤烟种质资源进行了赤星病抗性鉴定，结果表明贵州省内地方种抗赤星病资源比例最高（16.39%），高于省内育成种（1.11%）、省外引进种（9.52%）和国外引进种（1.49%）；且抗性最强，未发病与抗性等级为1的种质资源分别占3.28%和6.56%，远高于省内育成种（0和1.11%）、省外引进种（0.95%和0.95%）和国外引进种（0.75%和0.75%）。另外，我国先后自美国、日本等国家引进了大量优质烤烟品种，然而在参试的134个国外引进品种中只有Coker spedlgred和Oxford 26两个参试品种具有赤星病抗性，抗性种质资源比例远远低于贵州省内地方品种，进一步凸显出发掘与利用贵州省内地方品种在烤烟抗赤星病育种中的重要意义。此外，幼苗离体叶片赤星病抗性鉴定结果表明，田间赤星病抗性鉴定筛选出来的23份种质资源均具备较强的赤星病抗病能力，证明上述抗赤星病种质资源的抗性比较稳定。

由于植物对不同的致病病理小种具有特异性或专化性，因而不同的生态环境下产生的抗病等级会存在差异［17］。本研究鉴定出的高抗赤星病的晓丰8号和湄潭-2是在贵州省贵定县和湄潭县收集的地方品种。以此为代表的烤烟地方品种是在所在烟区的自然条件下，经过长期自然选择和人工选择所形成的生态类型，对当地致病病原菌各种生理小种适应性及抗性较强。相反，国外引进品种虽然品质优良，对根茎病害抗性较好，但易感烟草赤星病、黄瓜花叶病和气候斑点病等叶斑病害［18-19］，加之我国各烟区地理跨度大、生态环境迥异等客观条件，易导致其抗病性不稳定等问题［20］。因此，对于非抗病材料需进一步在不同生态区域进行抗病能力鉴定，才能全面评价材料的抗病性能。

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