韩 帅 张河庆 吴 婕 李洪浩 席亚东
(四川省农业科学院植物保护研究所,蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室,四川成都 610066)
辣椒是四川省重要的经济作物,2017 年全省种植面积超过8.7 万hm2(130 万亩)。由辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)引起的辣椒疫病是一种普遍发生的真菌性土传病害,其传播方式多样、发病迅速,严重影响辣椒的产量和品质。目前,施用化学药剂是防治辣椒疫病的主要途径,由于辣椒疫病突发性强,化学防治效果不明显,而且长期施用化学农药容易导致病原菌抗药性的产生,因此,筛选抗性种质资源和培育抗病品种是解决这一问题的最安全有效的手段之一。国内外关于辣椒对疫病的抗性鉴定研究较多(李林 等,2001;杨学辉 等,2006;Candole et al.,2010;关天舒 等,2011;谭清群 等,2014;何烈干 等,2017),筛选出大量的抗病种质资源,并选育出对疫病具有良好抗性的品种(易图永和谢丙炎,2002)。随着种植年限的延长,辣椒抗病性会随着病原菌致病力的增强而下降或丧失,对辣椒主栽品种疫病抗性的持续监测可以为辣椒抗病育种工作和品种的合理布局提供数据支撑。
四川省是辣椒种植和消费大省,但目前对辣椒疫病的抗性研究较少,本文收集了四川省主栽的辣椒品种56 个,通过室内苗期接种(6~8 片真叶 期)、移栽大田后接种(分枝期)以及病圃自然发病(结果期)3 种方法来综合评价供试辣椒品种对疫病的抗性水平,为四川省辣椒品种的引进、更替、抗病育种和病害防治提供理论依据。
辣椒品种:收集近年来四川省主栽的辣椒品种56 个,其中线椒28 个,牛角椒13 个,羊角椒11 个,灯笼椒3 个,朝天椒1 个(表1)。
病原菌:菌株LJYM1 分离自四川省农业科学院郫县试验基地。
培养基:马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar,PDA)(土豆200 g,葡萄糖20 g,琼脂12 g,补足水至1 L);V8 果汁培养基(V8 果汁100 mL,CaCO30.2 g,琼脂12 g,补足水至1 L)。
1.2.1 孢子悬浮液的制备 将保存于石蜡油中的辣椒疫霉菌接种于PDA 平板上活化,然后转接至V8培养基上,26 ℃黑暗条件培养4 d 后转移至光照条件下诱导产孢,待气生菌丝上出现大量浅粉色粉状颗粒后,使用冰水将菌丝和孢子囊洗脱下来,两层纱布过滤,滤液转至4 ℃冰箱30 min,然后在室温条件下放置30 min 以促进游动孢子释放,使用血球计数板定量并将孢子悬浮液浓度调至1.0×104个 · mL-1。
表1 参试辣椒品种名称及类型
1.2.2 辣椒品种室内苗期人工接种抗性鉴定 试验于2017 年4~6 月在四川省农业科学院植物保护研究所温室中进行,使用5% NaClO 对辣椒种子进行消毒处理,洗净后放于50 ℃温水中浸种30 min,室温黑暗保湿催芽,待种子露白后播种于装有无菌基质的塑料杯中,每个品种保证有30 株苗。当幼苗长至6~8 片真叶时,使用孢子悬浮液灌根法进行接种(李智军 等,2007)。接种前浇足水,在距茎基部3 cm 处使用玻璃棒扎1 个深约3 cm 的孔,使用移液枪将5 mL 孢子悬浮液注入孔内,接种后放于白天温度24~28 ℃、夜间20~22 ℃的温室中,每天保持饱和的土壤湿度。于接种后4 d 进行病害调查,计算发病率和病情指数。
辣椒疫病的病情分级标准参考谭清群等(2014)的标准:0 级,无症状;1 级,个别叶片轻微萎蔫;3 级,半数以下叶片萎蔫,下部少数叶片脱落;5 级,半数以上叶片萎蔫、落叶明显;7 级,幼苗根茎部变黑缢缩,除生长点外其余叶片全部萎蔫、脱落;9 级,叶片全部萎蔫或植株枯死。抗性划分标准参考毛爱军等(1997)的标准:0 ≤病情指数≤10,高抗(HR);10 <病情指数≤30,抗病(R);30 <病情指数≤50,中抗(MR);病情指数>50,感病(S)。
1.2.3 辣椒品种大田人工接种抗性鉴定 于2017年5~6 月在四川省农业科学院新都农场进行试验。辣椒种子催芽方法同1.2.2,种子露白后播种于50 孔穴盘中育苗,待幼苗长至6~8 片真叶时进行移栽,覆膜高畦栽培,株距0.30 m,行距0.45 m,每个品种约60 株,常规水肥管理。移栽后16 d 使用1.2.2 的方法接种,每株接种10 mL 孢子悬浮液,于接种后8 d 和13 d 进行病害调查,计算病情指数。
病情分级标准和抗性划分标准参考毛爱军等(1997):0 级,无病症;1 级,幼苗根茎部轻微变黑,叶片不萎蔫或可恢复性萎蔫;3 级,幼苗根茎部变黑达1~2 cm,叶片不可恢复性萎蔫,下部叶片偶有脱落;5 级,幼苗根茎部变黑超过2 cm,叶片明显萎蔫或落叶明显;7 级,幼苗根茎部变黑缢缩,除生长点外全部落叶或植株萎蔫;9 级,整株枯死。
1.2.4 辣椒品种田间抗性调查 于2017 年5~8 月在四川省农业科学院郫都试验基地进行试验,病圃内辣椒疫病常年发生,以此来模拟田间自然发病情况。辣椒的栽培管理同1.2.3,每个品种20 株,设3 次重复,在辣椒结果期进行病害调查。
病害分级标准参考农药田间药效试验准则:0级,健康无症状;1 级,地上部仅叶、果有病斑;3 级,地上茎、枝有褐腐斑;5 级,茎基部有褐腐斑;7 级,地上茎、枝与茎基部均有褐腐斑,并且部分枝条枯死;9 级,全株枯死。
使用SPSS 19.0 软件对试验数据进行K-均值聚类分析和相关性分析。
从表2 可以看出,接种4 d 后,参试56 个辣椒品种的病情指数为11.11~81.11,其中抗病品种5 个,分别为27、36、54、56、58 号,占8.93%;中抗品种10 个,占17.86%;其余41 个品种均为感病,占73.21%;无高抗品种。
表2 四川主要辣椒栽培品种疫病抗性室内苗期接种和大田接种鉴定结果
田间人工接种试验中,35、38 号移栽后成活株数太少,故未进行统计,其余54 个品种接种13 d 后,病情指数为0~98.69。表现高抗的品种有7个,其中50、56、68 号病情指数为0;表现抗病和中抗的品种分别为9 个和10 个;其余28 个品种均表现为感病(表2)。与室内苗期接种结果相比,有29 个品种抗性类型发生变化,其中有6 个品种由抗病或中抗变为感病,其余23 个品种在田间接种后抗性水平明显提高,包括15 个品种由感病变为中抗或抗病,2 个品种(46 号和55 号)由感病变为高抗,2 个品种(36 号和56 号)由抗病变为高抗,3 个品种(13、50、68 号)由中抗变为高抗,1 个品种(59 号)由中抗变为抗病。
田间病圃的抗性鉴定中,有8 个品种移栽后成活株数太少,故未进行统计,选取48 个辣椒品种在结果期进行病害调查,参试品种的平均病情指数为27.00~100.00(图1)。使用SPSS 软件对数据进行K-均值聚类分析,将参试品种分为3 类,病情指数在27.00~45.59 之间的为类型1,植株较为抗病,共7 个品种,其中13、36、50、56、68 号品种使用3 种评价方法均对疫病具有抗性;病情指数在55.64~81.39 之间的为类型2,植株表现为感 病,共17 个品种,其中54 号和58 号品种室内和大田人工接种抗性鉴定均表现为抗病;其余24 个品种病情指数均超过83.20,为类型3,植株大部分死亡,其中59 号品种室内和大田人工接种抗性鉴定表现为抗病或中抗(图1)。
使用SPSS 软件对3 种方法的鉴定结果进行相关性分析,结果显示(表3),3 种方法的鉴定结果之间均呈极显著正相关。与大田接种方法相比,室内苗期人工接种的鉴定结果能更准确地反映该品种在田间的真实抗性水平。
图1 48 个辣椒品种田间抗性鉴定结果
表3 3 种抗性鉴定方法的相关性分析结果
本试验采用室内苗期接种、移栽大田后接种以及病圃试验3 种抗性鉴定方法,分别对应辣椒的幼苗期、分枝期和结果期来综合评价辣椒对疫病的抗性。通过试验数据和抗性类型的比较,有23 个品种在幼苗期、分枝期和结果期对疫病的抗感性稳定,包括昆椒王1 号、精细185、新辣丰3 号、韩剑和单身天鹰5 个抗病品种,韩育特大牛角椒、川优801、春丰08-9 等18 个感病品种;其余品种因为接种时期和栽培环境不同,其抗性类型发生变化,其中特大牛角王和丰辣长龙在生育前中期对疫病的抗性较强,仍具有较好的栽培价值。以上结果可以为四川省辣椒品种的布局和更替、辣椒疫病防控策略的制定提供理论依据。
多数学者认为,随着辣椒苗龄增加,其对疫病的抗性也增强(Reifschneider et al.,1986;Kim & Hwang,1992)。本试验结果表明,辣椒在不同生育时期和不同环境中接种,发病情况显著不同。室内苗期接种苗龄为6~8 片真叶期,结果表明抗病品种有5 个,感病品种41 个;大田接种时辣椒已经分枝,茎秆明显木质化,表现高抗或抗病的品种增至16 个,且有3 个品种病情指数为0,表现感病的品种减至28 个,辣椒的整体发病程度明显变轻,这与Kim 等(1989)的研究结果一致,即辣椒植株存在阶段抗性,二次分枝时的抗性比6 叶期时大大提高。同时,辣椒的发病进程也明显减缓,室内苗期接种3 d 后,所有辣椒品种即稳定发病,而大田接种13 d 后,有23 个品种抗性等级提升,其中有3 个品种未发病。但是也有6 个品种在田间接种后由苗期接种时的抗病或中抗变为感病,这与Hartman 和Wang(1992)关于Szechwan 辣椒品系的研究结果相符,即该品系的幼龄和高龄植株比中龄植株病情指数低,例如本试验中的27 号品种农椒7 号的阶段抗性规律与之类似。
杨明英等(2015)在不同生育期对4 个已知抗性的辣椒品种进行抗性鉴定,结果显示在5~6 片真叶期接种能有效区分品种间的抗性,且与品种自身真实抗性相符。本试验中室内苗期接种和大田接种与病圃试验的鉴定结果均呈极显著正相关,两者都可以在一定程度上代表辣椒在田间的真实抗性,但前者与病圃试验的相关系数大于后者,说明室内苗期人工接种的鉴定结果能更准确地反映辣椒在田间的真实抗性水平,且操作简便,环境条件更易 控制。
何烈干等(2014)对70 份辣椒种质进行抗性研究,认为朝天椒类种质抗病性均较强,而甜椒或灯笼椒类种质抗病性均较弱。赫卫等(2018)对162 份辣椒材料的疫病抗性和形态学特征的相关性进行分析,结果显示抗病或中抗材料以长指形为主,感病材料以长牛角形和羊角形为主。李屹和田晓丽(2012)认为线椒材料的整体抗病性要强于牛角椒和羊角椒。总体而论,小果型品种比大果型品种抗病,本试验也印证了这一观点。以室内苗期接种的鉴定结果为例,抗病或中抗品种中线椒和朝天椒占比为66.67%,感病品种以羊角椒、牛角椒和灯笼椒等大果型辣椒为主,占比为53.66%。在辣椒结果期表现抗病的品种有7 个,其中有6 个品种为线椒或朝天椒。后续可以通过接种离体果实来验证果型和疫病抗性的相关性。