基于聚乙烯袋水培法9个甜瓜品种对埃及列当的抗性鉴定

张 红，王豪杰，毛建才，李俊华，翟文强,伊鸿平，Hanan Eizenberg，Yaakov Tadmor

(1.新疆农业科学院哈密瓜研究中心，乌鲁木齐 830091；2.以色列农业研究组织Newe Yaar研究中心，以色列 )

0 引 言

【研究意义】 埃及列当(OrobancheaegyptiacaPers)是一类高度危险的全寄生性杂草，在新疆南疆和吐-哈产区发生普遍且严重[1]。由于列当危害主要在地下，等发现时已造成较大损失[2、3]。研究甜瓜列当抗性室内鉴定方法，加速培育抗列当品种进程，埃及列当种子只有在寄主根系分泌物刺激下才会萌发，因其自身没有叶绿素，生长完全依赖于吸盘在寄主根部截留寄主的水分和营养物质，这使得对埃及列当发生区的控制极为困难[4]。培育抗列当品种是应对列当危害最经济可行、环境友好的防治方法[5]。【前人研究进展】目前，对列当的抗性鉴定主要采用田间试验[6]及室内试验包括实验室实验[7-9]。其中，根室法对寄生性杂草抗性实验室鉴定中应用广泛[10]。彭金凤等[11]利用根室法对31个新疆甜瓜品种列当抗性进行评价，不同甜瓜品种根系分泌物对埃及列当种子萌发诱导活性不同，诱导活性较低的，能够明显抑制已经建立寄生关系的列当的生长。【本研究切入点】聚乙烯袋水培法是一种研究根寄生性杂草的萌发、附着以及寄主潜在抗性的技术[12、13]。Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法对向日葵抗感列当品种进行研究。基于聚乙烯袋水培法研究甜瓜不同品种对列当的抗性鉴定方法。【拟解决的关键问题】利用聚乙烯袋水培法对9个甜瓜品种对埃及列当种子萌发诱导活性及列当种子发芽数、寄生及瘤状茎数量的差异，评价抗性程度和水平，为甜瓜抗列当育种的室内筛选方法提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

甜瓜品种(系)K2-1、K2-2、K2-4、K2-5、K2-7、K2-8，由新疆农业科学院哈密瓜中心提供；Ay、 CEZ、Ny由以色列农业研究组织尼维亚研究中心提供。

列当种子采自新疆伽师县卧里托格拉克镇甜瓜地，经形态学和分子辅助鉴定为埃及列当。

1.2 方 法

1.2.1 甜瓜种子表面消毒及催芽

每个甜瓜品种10粒种子，1.5%盐酸表面消毒14 min，无菌水冲洗后，置于无菌发芽纸上，25℃培养箱催芽。

1.2.2 列当种子表面消毒

将过筛的纯净列当种子装入茶叶袋中(约占袋1/5)，70%酒精表面消毒2.5 min，1%次氯酸钠溶液表面消毒10 min，无菌水冲洗4次，超净工作台吹干约2 h，4℃保存备用。

1.2.3 聚乙烯袋水培法

聚乙烯袋水培法参照Parker and Dixon[12]方法，略有改动。

将甜瓜幼苗单株垂直放入预先放入玻璃纤维滤纸的聚乙烯袋中间，露出部分胚轴及全部子叶，每袋均匀撒入200粒埃及列当种子之后，将聚乙烯袋置于四面围绕黑色薄膜的培养架上(使根部保持在黑暗中)。加入20 mL Hoagland营养液[13]，25℃/20℃(日/夜)，14 h光照培养室培养。每个品种10次重复。

1.2.4 对照独脚金内脂处理

另设对照，瓜苗移入聚乙烯袋1周后，每袋注入5mL 10-5M独脚金内脂。每个品种10次重复。

1.2.5 照相显微镜观测列当种子萌发和寄生

聚乙烯袋水培30 d后，镜检并统计瓜列当种子发芽、侵染寄生数及瘤状茎数量。

1.3 数据处理

用 SPSS 统计软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 埃及列当种子在甜瓜根系上的发芽、寄生及生长

聚乙烯袋水培法可直观的观测埃及列当种子在甜瓜根系分泌物刺激下萌发并与寄主根系接触，形成吸器侵入寄主根内，通过与寄主根的维管束联吸取水分和养料，逐渐发育长大成瘤状植株。图1

表 1 埃及列当在9个甜瓜品种上的寄生

Table 1 The parasitism of Orobanche aegyptiaca Pers in 9 melon varieties

甜瓜品种Melonvatieties埃及列当种子发芽未寄生GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列当寄生Parasitism埃及列当寄生长出瘤状茎Parasitismwithshootelongationk2-116a5a8ak2-213a1a0.5bk2-411a4a3abk2-511a5a4abk2-710a3a0.5bk2-815a6a4abAy13a5a3abNy7a3a3abCEZ6a1a0b

注: 不同字母表示品种间在 0.05 水平存在显著性差异

The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0．05 level

2.2 聚乙烯袋水培法抗性评价

研究表明,9个甜瓜品种对埃及列当种子萌发诱导活性不同，所接种的列当种子发芽数、寄生及生长至瘤状茎数量也不同。埃及列当在9个甜瓜品种根系上的萌发及寄生数量不存在显著差异，而k2-2、k2-7及CEZ这3个品种在瘤状茎数量存在显著差异。用瘤状茎数量评价9个甜瓜品种抗性，k2-1对埃及列当种子萌发诱导活性最高，瘤状茎数量也最多，即k2-1在9个品种中对埃及列当最敏感，其余依次为k2-8、Ay、k2-、k2-4、Ny。K2-2、K2-7和CEZ瘤状茎数低至不足1个，即k2-2、k2-7及CEZ抗埃及列当。9个甜瓜品种对列当寄生的抗感性存在差异，k2-2、k2-7及CEZ这3个品种抗性优于其他品种。表1、图2

对照独脚金内脂处理的埃及列当在9个甜瓜品种根系上的萌发、寄生及瘤状植株均存在显著差异。其中，在甜瓜品种k2-7上的萌发存在显著差异，而Ny、CEZ则存在极显著差异；埃及列当在甜瓜品种k2-1根系上的发芽数最高，即k2-1对埃及列当种子萌发诱导活性最高，与上述自然诱导有相似规律，但数量远高于自然诱导(196>16)，而Ay、Ny及CEZ上的瘤状植株生长数最低。表2,图2

图1 埃及列当侵染甜瓜

Fig.1 TheOrobancheaegyptiacainvaded melon

图2 埃及列当在9个甜瓜品种的发芽、寄生及瘤状茎数量

Fig.2 The number of germination, parasitism and formation shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties

表2 埃及列当在9个甜瓜品种上的寄生(独脚金内脂处理)

Table 2 The parasitism ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

甜瓜品种Melonvarietes埃及列当种子萌发GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列当寄生并长出吸器Parasitismwithhaustorium埃及列当寄生长出瘤状茎Parasitismwithshootelongationk2-1196a25ab18abk2-2161abc55ab25abk2-4189ab42ab27abk2-5180ab52ab18abk2-7149bc58a30ak2-8159abc41ab14abAy157abc25ab0abNy127c53ab6bCEZ133c22b5ab

注:不同字母表示品种间在 0.05 水平存在显著性差异

Note: The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0.05 level

图3 埃及列当在9个甜瓜品种的发芽、寄生及瘤状茎数量(独脚金内脂处理)

Fig.3 The number of germination, parasitism and shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

3 讨 论

Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法对向日葵的研究表明，无论感性品种还是抗性品种都刺激列当种子发芽，但是抗性品种列当的发芽管渗入寄主根部时不能在抗性品种根内生长，即抗列当的向日葵品种的瘤状茎显著低于感性品种。研究对利用聚乙烯袋水培法的9个甜瓜品种的列当抗性鉴定也获得了相似的结果，证明聚乙烯袋水培法可作为有效的甜瓜抗感列当品种室内筛选方法。

聚乙烯袋水培法与根室法[11]，都可以观测到不同甜瓜品种根系分泌物对埃及列当种子萌发诱导活性及列当种子发芽数、寄生及瘤状茎数量的差异，从而对甜瓜列当抗性进行评价。相比于根室法，聚乙烯袋水培法使寄主根系和列当寄生生长保持在黑暗中，可更好的模拟寄主和列当的生长环境，从而结果更可靠准确。

独脚金内酯可显著提高列当种子的发芽、寄生和瘤状茎数量，对照实验进一步验证了聚乙烯袋水培甜瓜根系分泌物对列当诱导活性的真实状态和真实性。

研究利用聚乙烯袋水培法开展的9个甜瓜品种对埃及列当抗性鉴定是对2018年在以色列农业研究组织尼维亚研究中心甜瓜品种鉴定实验的进一步验证，两地试验结果完全一致。

4 结 论

聚乙烯袋水培9个甜瓜品种，其根系分泌物都可刺激列当种子发芽，但瘤状茎数量差异显著。用瘤状茎数量评价9个甜瓜品种对埃及列当抗性。k2-2、k2-7及CEZ这3个品种抗性优于其他品种。聚乙烯袋水培法可作为有效的甜瓜品种列当抗性室内鉴定方法。