‘摩尔多瓦’与‘红地球’葡萄杂交后代对霜霉病抗性的遗传分析

杨丽丽，牛早柱，魏建国，陈展，赵艳卓，褚凤杰*

（河北省农林科学院石家庄果树研究所，河北石家庄 050061）

霜霉病作为葡萄生产中的第一大病害，在全世界范围内普遍发生，我国从20世纪80年代起发生严重。葡萄霜霉菌属于单轴霉属真菌[Plasmopara viticola(Berk.et Curtis)Berl. et de Toni.]，是专性寄生菌，它可以在适宜的环境条件下侵染葡萄的任何幼嫩部位，但主要以为害叶片为主，常造成叶片早落，影响树势和营养贮藏，降低树体抗性[1-2]。近几年由于气候原因，霜霉病的发生呈现早发趋势，在春夏交替之际病原菌侵染花序和幼果，给果农造成巨大经济损失，轻者减产30%～50%，重者减产达80%以上[3]。目前控制真菌病害发生的最有效方法就是培育和利用抗病葡萄新品种，通过抗病品种的推广应用缩小病害的发生范围，降低其发病程度，减少霜霉病对葡萄产业的危害[4]。本试验以高抗霜霉病葡萄品种‘摩尔多瓦’与感病葡萄品种‘红地球’为亲本，创建了两品种的杂交群体，采用田间自然发病调查和室内人工离体接种两种方法，研究亲本及后代对霜霉病的抗性及遗传倾向，为今后抗霜霉病葡萄品种的选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材取自石家庄果树研究所葡萄试验示范园，以欧美种‘摩尔多瓦’与欧亚种‘红地球’杂交的F1代，从中随机选取160株进行霜霉病的田间自然发病的调查和室内离体接种鉴定。

1.2 试验方法

1.2.1 田间霜霉病调查

2017—2018年连续两年在霜霉病高发期（7—8月）每隔10 d调查一次霜霉病的发病情况，连续调查3次。调查方法为每个株系调查3个枝条，按病斑面积占总叶片面积比例分9级记录，计算病情指数。

1.2.2 霜霉菌的准备

霜霉菌取自石家庄果树研究所葡萄示范园内‘玫瑰香’葡萄品种上自然发病的叶片，首先在霜霉病初发期采集新发病的葡萄叶片，用细毛刷将叶片背面的新鲜孢子轻轻刷到盛有无菌水的三角瓶中，然后用小喷壶喷在‘玫瑰香’幼嫩叶片背面，放置在铺有两层无菌水浸湿滤纸的培养皿中，置入培养箱（温度23 ℃，湿度80%）中培养，长出新鲜霉层后备用。

1.2.3 供试F1代群体接种

2017年在霜霉病发生初期取杂交F1代枝条顶端幼嫩叶片，用无菌水冲洗3次，滤纸吸干表面水分，打成直径1.5 cm的叶盘，放在5%的琼脂培养基上，并以‘玫瑰香’为对照。在叶盘中央滴6～8 μL无菌水，用镊子夹取培养好的霜霉病菌丝放置在水滴上。首先把叶盘置于培养箱暗培养24 h后用滤纸吸走叶盘上的水滴，继续培养（温度23 ℃，光照16 h/d，湿度80%）。每皿10个叶盘，3次重复，第6天调查病情指数。

1.2.4 结果统计及分级标准

按叶片的病斑面积分级，统计病情指数。分级标准参考赵雪艳等[5]的方法：0级，无病斑；1级，病斑面积占整个叶片面积的5%及以下；3级，病斑面积占整个叶片面积的6%～25%；5级，病斑面积占整个叶片面积的26%～50%；7级，病斑面积占整个叶片面积的51%～75%；9级，病斑面积占整个叶片面积的75%以上。

霜霉病抗性分为5级[5]：即免疫（I），病情指数0.00；高抗（HR），病情指数15.00以下；中抗（MR），病情指数为15.00～25.00；感病（S），病情指数为25.01～50.00；高感（HS），病情指数50.00以上。

2 结果与分析

2.1 F1代田间自然发病情况分析

图1 群体F1代霜霉病田间自然发病情况分析Figure 1 Natural incidence of downy mildew in F1 population in the fi eld

图2 ‘摩尔多瓦×红地球’与部分后代发病情况Figure 2 The morbidity situation of some progenies of "Moldova×Red Globe "

由图1可以看出，2017年、2018年田间调查发病鉴定结果较为一致，结合群体霜霉病抗性鉴定所得的表型数据，母本‘摩尔多瓦’的病情指数为0.42，表现高抗霜霉病；父本‘红地球’的病情指数为91.6，表现为高感霜霉病。160株杂交后代中，2017年与2018年田间调查霜霉病抗性均呈现连续性分布。两年数据显示，免疫级别的单株分别占3%、4%；属于高抗级别的单株占11%、14%；其中，中抗级别的单株比例最高，2017年为39%，2018年为38%；感病级别单株比例分别为27%、30%；高感的单株占比分别为19%、14%。可见，田间霜霉病抗性总体表现呈正态分布，说明霜霉病抗性具有典型的数量性状遗传的特征。同时，有部分后代在两年间均处于免疫与高抗级别，可见具有较大选育抗霜霉病单株的潜力。

2.2 室内离体接种霜霉病抗性鉴定

根据离体叶盘接菌试验结果对杂交群体进行霜霉病抗性鉴定，亲本及部分后代群体接种后的发病情况显示，双亲对霜霉病抗性存在明显差异且在后代群体中产生分离（图2）。

由图3可知，2017年室内离体接种霜霉病抗性鉴定数据与当年田间调查数据趋势大体一致，呈连续性分布，中抗占比最大，免疫最小。但是，群体后代中各抗性级别所占比例存在差异。在160株杂交后代中，免疫级别的单株占2%；属于高抗级别的单株占10%；其中中抗级别的单株比例最高，为42%；感病级别单株比例为26%；高感的单株占比位20%。其中，免疫级别与高抗级别占比分别降低1%，中抗级别的占比上升3%，感病级别以上单株占比并未变化，可见植株抗性会随着环境不同发生轻微差异。

2.3 杂交后代抗病性遗传分析

由表1可以看出，杂交组合后代变异幅度较大，分布较为广泛，变异系数为75%。子代平均抗病指数低于亲中值，杂交后代中都出现了部分超亲单株，且两年间较为稳定，具有较大选育抗霜霉病单株的潜力。

图3 群体F1代室内离体接种霜霉病抗性鉴定分析Figure 3 Identi fi cation of resistance to downy mildew inoculated in vitro in F1 population

表1 杂交后代抗病性的遗传变异Table 1 Genetic variations of resistance phenotype value of crossing progeny

3 讨论与结论

试验中选择恰当的抗病鉴定方法是保证结果可靠性的关键。葡萄霜霉病鉴定方法大致有两类：一是田间自然鉴定；二是人工接种鉴定。人工接种鉴定方法又分为三类：即田间接种鉴定、温室接种鉴定和室内接种鉴定。李晓红等采用田间自然发病调查和室内离体叶片接种鉴定的方法，评价了150份山葡萄种质资源，研究表明田间发病调查和室内离体叶片鉴定的结果具有高度的一致性，并筛选出13个感病弱的山葡萄资源[6]。李宝燕等[7]采用田间自然发病调查和室内离体叶片接种方法鉴定了40个葡萄品种对霜霉病的抗性，研究表明多数葡萄品种在室内外环境条件下对霜霉病的抗性基本一致，病情抗性级别相同。本试验采用田间自然发病调查和室内离体叶盘接种两种鉴定方法，研究杂交群体160株个体对霜霉病的抗性，结果表明群体后代表型在5个级别免疫、高抗、中抗、感病和高感中都有表现。室内离体接种霜霉病抗性鉴定数据与当年田间调查数据趋势大致相同，完全可反映植株田间感病性。但是，群体后代中仍旧存在少量差异，说明环境的不稳定性在抗性鉴定方面存在影响，因此研究中必须结合多年的数据多重分析，才能更加精确的鉴定葡萄霜霉病抗性[8]。

此外，很多学者对霜霉病抗性遗传进行了研究。宋润刚等[9]利用山葡萄品种与欧亚种酿酒葡萄品种进行种间杂交、回交和重复杂交的42个组合，（F1～F4）7680株后代进行霜霉病抗性遗传分析，研究表明山葡萄种间杂交后代（F1～F4）对霜霉病抗性出现分离，表现为连续分布，后代群体抗病性主要由抗病亲本决定，杂交组合中抗病亲本越多，后代群体中分离到的抗病单株越多，为多基因控制的数量性状遗传，“抗病基因”有累加效应。Sapkota等[10]对美洲种与欧亚种杂交的F1代研究了霜霉病抗性遗传规律，连续两年的田间监测结果表明，抗病性呈现连续分布。冷欢等[8]以‘红地球×双优’组合149株杂交后代及‘霞多丽×北冰红’组合130株杂交后代为试材，采用室内离体叶盘接种的方法，研究分析了两个杂交组合对霜霉病的抗性与遗传特征，结果表明两个杂交组合抗性均出现了显著分离，呈连续分布，为典型的数量性状遗传，认为山葡萄与欧亚种远缘杂交组合中可能存在一定的杂种优势。贺普超等[11]认为葡萄对霜霉病的抗性为多基因控制，表现数量性状遗传的特征。野生种中主要存在主效抗性基因，种间杂交后代抗霜霉病的程度主要由野生亲本的抗病性所决定，欧洲葡萄品种中存在的微效抗性基因可以加强主效基因的作用。本试验结果与前人的研究结果类似，种间杂交后代群体的霜霉病抗性出现分离，呈连续分布，表现出数量性状遗传的特征。高抗亲本‘摩尔多瓦’存在抗性基因，主要控制后代的抗病类型。并且，在种间杂交后代中出现了部分免疫单株，说明存在超亲表达的现象。