绿宝3号黄瓜霜霉病抗性鉴定及选育过程

龙誉铭，卲建明，赵竑博，邹优永，刘玉丹

（1.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642；2.茂名市农作物技术推广站，广东 茂名 525000）

【研究意义】黄瓜（Cucumis sativus L.）又称青瓜、胡瓜、王瓜，是葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis）植物，起源于印度喜马拉雅山脉南麓的热带雨林地区和我国云南地区，是世界上多数国家种植的蔬菜作物之一［1］。目前我国黄瓜品种主要分为华北型、华南型、日本型、野生黄瓜（Cucumis sativus var.hardwickii）和西双版纳黄瓜［2］。华北型黄瓜品种在我国种植面积最大，适合南北各地种植。目前我国黄瓜的栽培面积占世界第一，已成为农村致富及农民增收的重要产业［3］。无论是露地还是保护地，黄瓜霜霉病均普遍发生且危害严重［4］，已成为影响黄瓜生长的广谱病害［5］，一般病田减产20%～30%，重病田减产50%以上，甚至绝收［6］。因此提高黄瓜产量、改善品质、增强对病虫害和非生物逆境的抗性是目前黄瓜遗传育种中的发展方向［7］。

【前人研究进展】针对上述情况，许多育种工作者开展了黄瓜霜霉病抗性鉴定、抗病育种等研究。吕淑珍等［8］研究认为，霜霉病遗传能力较高且稳定，因此提出抗病育种所用抗源材料必须为抗病材料，以保证后代的抗病性，该研究成果对我国黄瓜抗病育种工作具有重要指导意义；杨崇实［9］研究证明，黄瓜不同材料卷须内可溶性固形物含量越高越抗霜霉病；丁九敏等［10］利用黄瓜霜霉病抗性不同的材料进行测定，结果表明叶内可溶性总糖含量、叶绿素含量与其抗病性呈高度正相关。根据以上结论，在选育亲本材料时，选择叶片颜色浓绿、卷须粗大肥厚、味较甜的材料，目前已有研究表明黄瓜霜霉病和白粉病抗性具有极显著相关性［11］，因此在选育品种抗霜霉病的同时，也要兼具抗白粉病特性［12］。自从我国育种专家侯锋［13］在1960年代开展黄瓜抗病育种研究以来，已有大批抗霜霉病的黄瓜新材料被培育成功，并被推广应用。

【本研究切入点】目前防治黄瓜霜霉病的措施主要有以下方面：（1）采用砧木嫁接法，以黑籽南瓜和白籽南瓜为砧木，主要利用其根系发达、抗病、抗寒、耐热及适应性强的优点，达到防病、高产目的［14］，但由于嫁接苗种植成本高，并受技术限制，不利于黄瓜生产发展规模化、产业化。（2）选择肥水充足和气候适宜的地方，通过轮作、控水、控肥、控温等措施实现防病高产［15］，但由于对土壤以及生产操作技术的要求过高，难以被农民接受。（3）使用药物预防控制，虽能有效预防病害发生和遏制病害蔓延［16］，但频繁和过量使用农药，会造成产品药物残留超标、污染环境、对人体健康造成危害，且增加了黄瓜生产成本［17］。（4）生产实践证明，选育抗霜霉病品种是防治作物病害最经济、最有效的方法，因此，选育出产量高、生长势强、耐霜霉病、田间表现抗逆性较强的品种，已成为黄瓜生产工作中的当务之急［18］。【拟解决的关键问题】以60份黄瓜自交系试验材料为研究对象，快速筛选出较抗霜霉病材料，利用实验室鉴定和田间选育相结合的模式选育品种，提出简单易行、实用性强的黄瓜霜霉病抗性鉴定及品种选育方案，为今后基层育种工作者提供参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为国内外60份黄瓜自交系亲本及其杂交组合、津春5号黄瓜、长春密刺黄瓜。试验用到的50孔方孔规格(上口径5 cm×5 cm)的塑料育苗穴盘、小拱棚、遮光网、消毒土、蛭石、喷雾器、显微镜等均购自农资店及仪器商店。

1.2 试验方法

1.2.1 霜霉病苗期的抗性鉴定方法 按照农业部NY/T1857.1-2010 标准，从自然发病的植株上采摘新鲜病叶，先用清水冲洗老霉层后静置于培养箱中，18～22 ℃保湿24 h。待长出新鲜的孢子囊之后，用消毒软毛刷将孢子囊刷入无菌水中，在光学显微镜下观察，以每个视野10～20个孢子为宜，过滤后滴加适量的0.06 g/L Tween-20充分搅拌，采用孢子悬浮液喷雾接种法进行接种。根据试验实际情况，苗期霜霉病抗性鉴定采用50孔规格的塑料育苗穴盘，每穴播种子2粒，最少保苗40株，采用常规的栽培管理措施。待幼苗子叶平展、心叶露出时，于18：00左右进行喷雾接种，保持空气相对湿度80%～100%、室内温度18～22 ℃，用塑料薄膜盖小拱棚密闭保湿24 h，盖遮光网48 h，然后放在白天22～25 ℃、夜间18～20 ℃环境下生长，以长春密刺黄瓜为对照，7～9 d后发病较充分时逐株进行调查，记录病情级数及计算病情指数。

1.2.2 霜霉病成株期抗病性鉴定方法 每份杂交组合黄瓜材料播种10株，3次重复，采用常规栽培管理措施，在黄瓜开雌花时（约7～10片叶），用孢子悬浮液喷雾接种法诱使黄瓜发生霜霉病，在霜霉病发病初期、中期和末期分别调查每一植株从根部起第1～6片叶的发病情况。

霜霉病病情分级标准如下［19］：0级，叶片无病斑；1级，叶片有轻微病斑，病斑面积不超过叶面积的1/10；3级，病斑面积占叶面积的1/10～1/4；5级，病斑面积占叶面积的1/4～1/2；7级，坏死病斑面积占叶面积的1/2 ～3/4；9级，坏死病斑面积占叶面积的3/4以上或全株枯死。

霜霉病病情指数（DI）抗性评价标准：高抗（HR），0＜DI≤10；抗（R），10＜DI≤30；中抗（MR），30＜DI≤50；感病（S），50＜DI≤70；高感（HS），DI＞70。

病情指数（DI）计算公式：

式中，DI为病情指数，s为各病情级别代表数值，n为各病情级别病株数，N为调查总株数，S为最高病情级别代表数值。

1.2.3 田间选育方法 选择地势平整、前茬一致、肥力中上、排灌方便、四周无荫蔽的田块，播种时间及地点：3月15日粤西地区茂名市高州四水镇春，5月20日粤北地区韶关市乳源县大桥镇夏，9月20日在高州四水镇秋；用50孔方孔规格（上口径5 cm×5 cm）的塑料育苗穴盘进行育苗，幼苗二叶一心时定植，试验区周围设计保护行，起垄覆盖地膜；试验采用随机区组排列，3次重复，按长600 cm、宽150 cm标准进行双行定植，株距30 cm，每畦种植40株，每个材料（品种）留苗120株，折合每667 m2约3 000株，以津春5号黄瓜品种为对照，试验田间按本地黄瓜常规栽培方式进行管理。

1.3 调查项目及方法

1.3.1 黄瓜卷须表型观察方法 黄瓜挂果后，采摘前，灌水1～3 d，选择晴天，观察黄瓜植株由上到下5～6节位卷须的生长点，具体如下：卷须粗大，瓜与茎夹角呈45°并向斜上方伸展，卷须又长又软，呈淡绿色，咀嚼时有甜味，与黄瓜味道基本一致，属正常状态；如呈弧形下垂，是土壤水分不足的表现；卷须直立与茎的夹角较小，表明水分过多或温度过高；卷须细而短，像发丝一样，表明植株营养不良；卷须顶部卷曲，表明植株已老化；卷须细、短、硬、无弹力，顶部呈卷曲状，咀嚼时有苦味，顶部呈黄色，表明植株即将发病［20］。

1.3.2 黄瓜畸形表型观察及畸形率的计算 黄瓜常见畸形主要有如下类型［21］：（1）弯曲瓜：黄瓜瓜条发育过程中向一侧弯曲成弧形、丁字形、钩状、有时呈不规则扭曲等；（2）尖嘴瓜：黄瓜瓜条近肩部瓜把粗大，前细后粗形状如锥，这类瓜称为“尖嘴瓜”；（3）蜂腰瓜：黄瓜瓜条上下两部分发育正常，但中间部分发育慢，形成两头粗中间细，瓜型与细腰蜂体形相似，可见到瓜条变细部分瓜心空洞，肉质脆硬，并且容易从腰部断裂；（4）大肚瓜：瓜把部位很细，瓜条的形状两头细中间粗中间过度膨大形成比例不协调的瓜；（5）瓜佬：在瓜秧上结出的黄瓜很短粗，颜色淡黄，形似瓜蛋，称为“瓜佬”；（6）化瓜：正在发育中的小瓜条，生长停滞，由瓜尖至全瓜逐渐变黄、干瘪，最后干枯，称为“化瓜”。黄瓜畸形率的计算公式：

1.3.3 产量、口感和商品性状的评估 采收前进行随机抽样，采用五点取样法，在每个试验点选取5个定点，每个定点取10株，共采样50株。从初收开始计算，以前15 d的采收量作为前期产量；以15 d后至采收结束作为后期产量。记录每株的结瓜数量、每个瓜的重量、各项性状指标，取平均值，折合单产量。

1.3.4 数据处理与分析 对黄瓜不同材料自交系以及其后代组合的抗病性、产量、品质和商品性状进行多重比较；采用 Excel 2010 和 SPSS 18.0 软件对相关数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 黄瓜自交系及杂交组合霜霉病抗性鉴定

从表1可以看出，60份黄瓜材料中，HG22的病情指数最低、为15.76，其次是HG5和HG37，都属于抗霜霉病材料。根据吕淑珍等［8］的研究经验，以病情指数高低为依据，淘汰了7份高感材料、19份感病材料；在27份中抗材料中，其中HG16病情指数是32.16，HG1病情指数是33.21，其病情指数抗性评价接近R值，考虑试验有误差，最后保留这2份中抗材料和7份抗病材料，共计9份，分别是HG1、HG2、HG5、HG16、HG22、HG36、HG37、HG40、HG41。

表1 60份自交系黄瓜材料的苗期霜霉病抗性鉴定Table 1 Identification of resistance to downy mildew at seedling stage of 60 cucumber inbred lines

9份自交系黄瓜材料相互杂交组合（包括正交和反交）将会产生72个新组合，相关研究认为：黄瓜霜霉病抗性遗传受2对主基因+多基因共同控制；在遗传效应上分离世代都以主基因遗传为主［22］，而主基因存在细胞核中，遗传能力较高且稳定，所以正交和反交对霜霉病抗性筛选影响不大，本试验只选36份正交组合分析其病情指数情况。

由表2可知，苗期的病情指数都在40以下，其中苗期HG22×HG5组合的病情指数最低、为 16.02，其次是 HG37×HG5、HG22×HG37、HG36×HG5、HG2×HG5、HG2×HG22。这 6 组杂交组合病情指数都在20以下，属抗霜霉病品种。成株期HG22×HG5组合的病情指数最低、为 15.75，其 次 是 HG37×HG5、HG2×HG5、HG36×HG5，这4组杂交组合病情指数都在20以下，属于抗霜霉病品种。用SPSS 18.0软件对36份黄瓜材料苗期和成株期的霜霉病病情指数进行相关性分析，两者的相关系数为0.776，达到极显著正相关（双侧），苗期和成株期病情指数的鉴定结果基本一致，HG5的抗性遗传表达为显性遗传特性。虽然HG22×HG37、HG2×HG22组合在苗期的病情指数只有18.21和19.73，但在成株期的病情指数却达到35.75和38.33，苗期和成株期的抗性差异较为明显，说明相关性分析能准确客观地评价黄瓜的抗性程度，建议在黄瓜成株期时期进行霜霉病抗性鉴定将会更加直观，更有意义。在研究黄瓜的抗病性遗传因素及分子标记选育时，最好在黄瓜成株期开雌花后进行，以期得出更可靠结果。

表2 36份杂交组合黄瓜材料的苗期和成株期霜霉病抗性鉴定Table 2 Identification of resistance to downy mildew at seedling stage and adult stage of 36 hybrid cucumber materials

本试验结果表明，从成株期筛选出的HG22×HG5、HG37×HG5、HG2×HG5、HG36×HG5这4份杂交组合作为田间试验材料更合理、可靠。从表1、表2可以看出，没有发现高抗霜霉病材料，只要在适宜霜霉病发病的条件下，所有黄瓜品种都会发病；不同品种对霜霉病抗性不同，霜霉病发病程度也不同，感病品种发病早且病情蔓延迅速，叶面病斑呈多角形且病斑较大，叶片背面有稠密灰黑色或褐色霉层；而抗病品种发病速度比较缓慢，叶面病斑较小，病斑形状接近圆形或椭圆，不易扩散或形成抗病性坏死灶斑，叶片背面霉层稀疏，甚至没有看见霉层，是抗病品种的一种保护反应（过敏性坏死反应［23］）。

2.2 黄瓜杂交组合生产周期、产量表现和品质试验

从表3可以看出，4个杂交组合的生长周期基本一致，表明其在广东省粤西地区和粤北地区的适应性表现良好。由表4、表5可知，HG36×HG5、HG22×HG5组合 植 株 生长旺盛，但其产量比对照种低，且畸形率较高；HG37×HG5组合虽然总产量表现不错，平均为90 512.7 kg/hm2，总产量比对照种增产14.8%，但味道苦涩、口感差，不适合市场销售；只有HG2×HG5组合产量表现突出，前期产量平均为34 889.3 kg/hm2，比津春5号增产18.2%，总产量平均为92 021.7 kg/hm2，比津春5号增产16.8%，其商品性和丰产性表现优良，单瓜质量平均305 g，瓜纵径平均33.7 cm，横径平均4 cm，畸形率平均2.8%，瓜把长平均4.53 cm、单株坐瓜数平均6.83条，瓜条顺直，颜色深绿有光泽，瓜顶部圆润无尖头，刺瘤中密，白刺，黄色条纹不明显，口感质脆味微甜，品质佳。综合分析可知，在选育品种时，不仅要关注其抗病性，更要关注其产量和品质［24］。

表3 4份黄瓜杂交组合材料与对照的生产周期试验情况Table 3 Production cycle test of 4 cucumber hybrid combination materials and control group

表4 4份黄瓜杂交组合材料与对照的产量比较Table 4 Comparison of yield of 4 cucumber hybrid combination materials with control group (kg/hm2）

表5 4份黄瓜杂交组合材料品质分析及外观调查结果Table 5 Quality analysis and appearance investigation of 4 cucumber hybrid combination materials

3 讨论

黄瓜霜霉病的病原为古巴假霜霉菌〔Pseudoperonosporacubensis(Berk.& Curt.) Rostov.〕，属于卵菌门、卵菌纲、霜霉目、霜霉科、假霜霉属，是一种气传性专性寄生菌，只能在活体寄主上生存［25］。黄瓜霜霉病的抗性鉴定和相关性分析最早起源于20世纪40年代，JENKINS［26］利用苗期接种，发病后定植于田间，结果发现苗期和成株期的抗感病情况完全一致。随后很多学者对黄瓜霜霉病抗性鉴定进行了深入研究，但其研究主要侧重对黄瓜霜霉病材料的抗性鉴定，而抗霜霉病品种选育在生产上的具体应用研究相对较少；目前很多黄瓜品种选育仅重点论证分析品种丰产性的试验方法和结果，而较少论述抗病性选育方法。本研究借鉴前人经验，详细分析了黄瓜抗霜霉病选育过程及田间选育试验方法，为选育抗病性品种提供理论依据。

本试验由于成株期抗病性鉴定在田间进行，在发病条件和时间上存在一定试验误差，另外，在苗期接种进行抗病性鉴定和筛选时，未经纯化的霜霉病病原菌受环境因素影响较大，不同接种浓度和不同接种时间、不同环境条件其发病情况可能出现较大偏差，有可能由于判断失误放弃一些优秀材料（品种），选育过程由于各种原因，没有对苗期和成株期感染霜霉病后的抗性及生理生化反应进行研究，缺少可溶性总糖和叶绿素对黄瓜霜霉病影响等相关数据，单凭病情指数一项指标鉴定抗病性过于粗糙，因而这一选育结果还需要深入研究验证。

4 结论

本研究通过对60份黄瓜自交系材料霜霉病抗性分析，结合实验室鉴定与田间选育，筛选出生长势强、产量高、抗霜霉病、田间表现抗逆性较强的绿宝3号黄瓜品种，总结出较准确可靠、简便易行的霜霉病抗性鉴定及品种选育方法，为绝大多数基层育种工作者提供了切实可行的品种选育方案。