向日葵抗列当品种的田间鉴定与筛选

杜磊 云晓鹏 白全江 苏雅杰 田晓燕 康文钦 张光 韩丽

摘要 ：寄生性植物向日葵列当Orobanche cumana Wallr.已经成为我国向日葵产业发展的重要限制因素。种植抗性品种是目前控制向日葵列当最经济有效的途径。本研究在2012年-2017年以田间自然鉴定的方式对124个品种（食葵85个，油葵39个）进行了188批次的抗列当田间鉴定试验，参试品种包括了近10年来向日葵产区内的绝大部分市场销售品种以及部分新杂交组合。本项研究明确了上述品种的抗列当等级。筛选出免疫或高抗列当的向日葵食葵品种26个，油葵品种25个，其中部分商品性较好的免疫品种在向日葵列当综合防治技术集成中发挥了重要作用。结合田间试验鉴定的结果，本文还对田间自然鉴定法存在的问题以及抗性等级的划分标准进行了讨论。

关键词 ：向日葵列当; 品种抗性; 田间鉴定

中图分类号：

S 453

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020446

Identification and field screening of sunflower cultivars resistant to broomrape Orobanche cumana Wallr.

DU Lei1， YUN Xiaopeng1， BAI Quanjiang1*， SU Yajie1， TIAN Xiaoyan1，

KANG Wenqin2， ZHANG Guang3， HAN Li3

（1.Plant Protection Institute， Inner Mongolia Academy of Agriculture & Animal Husbandry Sciences，

Hohhot 010031， China; 2.Institute of Rural Economic and Information， Inner Mongolia Academy of

Agriculture & Animal Husbandry Sciences， Hohhot 010031， China; 3.Urad Front Banner Agricultural

Technology Extension Center， Bayannur City， Inner Mongolia Autonomous Region， Bayannur 014400， China）

Abstract

The parasitic weed Orobanche cumana Wallr.has become the most serious constraint on sunflower production in China.It has been proved that planting resistant cultivars is the most effective and economic way to control parasitic weed.In this study， resistance of 124 sunflower cultivars，including 85 confectionary sunflowers and 39 oilseed sunflowers to O.cumana were identified by field identification during 2012-2017.All tested cultivars were market varieties and some new hybrids in sunflower production area in the last 10 years.26 confectionary cultivars and 25 oilseed cultivars with immune or high resistance to broomrape were selected.Some of them can play a significant role in the integration of control technology to broomrape.In addition， problems existing in field test method and criteria of selection were discussed.

Key words

Orobanche cumana; variety resistance; field identification

向日葵列當Orobanche cumana Wallr.是一种专性寄生杂草，寄生于向日葵根部并夺取寄主的营养与水分，具有适生性广、传播快等特点，是世界向日葵生产中的一个难以解决的问题。向日葵列当在我国广泛分布于各大向日葵产区，其中在内蒙古等地的向日葵产区，列当发生严重的寄生率达100%，造成向日葵减产30%～45%[1]。培育和种植抗性品种是目前防治向日葵列当最为简便、有效的途径。但由于列当是一种较易发生变异的寄生性杂草，新型生理小种突破旧有寄主抗性的情况经常发生，因此对其抗性育种是一项需要持续进行的工作[2]。

抗性资源的鉴定与筛选是品种选育的重要工作，同时也是抗性遗传资源从育种走向生产的关键一步。在我国，已有众多研究团队开展过向日葵抗列当品种（品系）的筛选工作。基于育种或应用等不同目的，筛选的方法和标准各有不同，方法上包括田间自然鉴定法[35]，盆栽鉴定法[611]，滤纸培养皿法[12]等;在评价指标上，多数研究沿用了王鹏冬等于2007年提出的5级评价指标[3]。由于向日葵品种繁多，同时受限于向日葵列当生理小种的类型差异以及鉴定条件的限制，目前鉴定工作仍无法满足生产上对品种抗性程度信息的需求。目前已确定向日葵列当存在从A到H共8个级别的生理小种，按照字母顺序，越往后的生理小种寄生能力越强[1]，因此在田间抗性鉴定工作中，明确鉴定圃的向日葵列当生理小种级别是客观反映向日葵品种抗性水平的重要前提。本研究自2009年起，每年收集向日葵

主产区内市售主要品种以及部分育种单位的新组合，在内蒙古向日葵列当严重发生的地块（生理小种级别为G），用田间自然鉴定法对品种进行抗性评价，明确其对向日葵列当的抗性水平。本文总结了2012年-2017年间的鉴定结果，可为种植户、种子企业以及育种单位在抗性品种筛选以及综合防治技术集成等工作中提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试品种

进口杂交种为市场购买;国内杂交种多数由三瑞种业、北京绿冠种业、内蒙古蓝海新农以及甘肃同辉种业等提供;部分品系由特色油料产业技术体系育种岗位专家或试验站站长提供。

抗性品种筛选采取分批鉴定，逐步淘汰的方式进行。当年表现高抗或免疫且具有推广前景的品种，次年继续进行田间试验，部分感病但商品性较好且具有较大市场前景的品种也进行两年以上的筛选。每年收集补充新的抗性品种加入试验当中。以高感品种‘赤葵2号’作对照。2012年-2017年共对124个品种（食葵85个，油葵39个），进行了188个批次筛选，其中有38个品种进行了两年以上的筛选。

1.2 试验地概况

试验地位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特前旗西小召镇，2012年-2013年选择在列当发生最严重的黄河河滩地进行;2014年-2017年，随着列当在河滩地以外发生日益加重，在西小召镇西小召村建立固定鉴定圃，鉴定圃2014年之前已连续多年受到向日葵列当危害，寄生率达100%，平均寄生程度大于10。通过用鉴别寄主室内盆栽接种的方法[13]对鉴定圃中的向日葵列当生理小种级别进行鉴定，确定整个试验期间各田块的列当生理小种为当时已知寄生能力最强的G小种。试验地播种时间在5月25日-6月10日，采用大小行栽培模式，大行60 cm，小行40 cm，株距60 cm，每年播种前对土壤进行充分耙磨，确保向日葵列当种子分布均匀，其他管理同大田。试验地区各年度气候正常，活动积温及降水量均在当地正常范围之内，未对鉴定结果产生极端影响。

1.3 试验设计

试验采用随机区组排列，每个小区面积不少于30 m2，种植向日葵不少于100株，3次重复，试验地四周设保护行。

1.4 抗性级别调查

在播种后60 d，向日葵生殖生长阶段顺垄调查，统计每个小区向日葵植株总数量、被列当寄生的向日葵植株数量以及出土的列当总数量。根据调查结果，计算各小区向日葵列当寄生率（F）、寄生程度（AD）。

寄生率（F）=小区内被寄生向日葵植株数量/小区内向日葵植株数量×100%;

寄生程度（AD）=小区内列当数/小区内的向日葵植株数量;

利用上述两个指标对向日葵品种的抗列当水平进行评价，评价标准参照王鹏冬等的标准[3]，免疫（F=0，AD=0）;高抗（0<F≤35，AD≤1）;抗（35<F≤70，AD≤10）;易感（70<F≤100，AD≤10）;高感（35<F≤100，AD>10）。

1.5 数据分析

根据评价结果比较品种间的抗性差异，借助DPS数据分析软件用Duncan氏新复极差法对同一年份参试品种的寄生率及寄生程度的差异进行多重比较，其中分析前对寄生率数据进行反正弦转换，对寄生程度数据不进行转换。

2 结果与分析

2.1 向日葵列当寄生率与寄生程度的相关性

为了明确向日葵列当寄生程度与寄生率之间的关系，以所有试验小区为样点，作寄生率与寄生程度的相关性散点图（图1），数据分布显示，寄生程度随着寄生率的增加而上升。随着寄生率的增加，同等寄生率条件下寄生程度的变化范围越大。另外，在寄生程度小于1的情况下，寄生率不超过30%，在寄生程度超过1之后，寄生率分布范围重叠严重，当寄生程度>10后，寄生率均大部分在75%以上。

2.2 抗性品种鉴定结果

2012年-2017年对124个品种（食葵85个，油葵39个），188个批次（食葵115批次，油葵73批次）的供试材料进行了品种抗性鉴定，其中除‘星火’和‘赤葵2号’为常规种外，其他品种均为杂交种，鉴定结果见表1～表6。对鉴定两年以上且年度间结论不一致的结果，排除杂株等因素的影响后，统一采用被列当寄生最多的年度结果作为最后结论。汇总结果显示，食葵品种中，对向日葵列当免疫的品种有18个、高抗8個、抗性6个、易感19个、高感34个;油葵品种中，对向日葵列当免疫的品种有16个、高抗9个、抗性2个、易感6个、高感6个（图2）。另外，在2012年-2013年，市场上抗性品种匮乏，食葵全部为高感或易感品种;油葵中‘To12244’等为高抗品种，为保证结果的准确性，在后续的鉴定工作中对该品种进行了重复验证;2014年-2017年，在田间筛选中不再将大部分已知的高感品种进行重复鉴定，而补充的品种中包含了众多对列当具有抗性的新品种，因此鉴定结果中表现为2014年以后抗性品种数量明显增加，反映出随着人们对列当危害的重视，抗性新品种的选育及引种活动更加活跃。

在食葵品种中，免疫品种包括：‘LH29’‘LH88’‘TP3313’‘TP3314’‘T9938zj’‘新农130’‘新农241’‘新农257’‘CY108’‘HZ003’‘S195-1’‘TP3316’‘同辉12’‘同辉13’‘同辉16’‘新农S01’等;高抗品种包括：‘同辉33’‘TP3315’及一些育种单位的新组合。上述材料包含了不同来源针对向日葵列当G小种的抗性基因，因此在目前我国绝大部分列当发生地区都可以表现出很好的抗性，其中有很大部分品种因为商品性不好（如‘TP3313’）、对其他病害抗性差（如‘TP3314’）、生育期长（如‘同辉33’）、抗性稳定性不好（如‘新农177’）等不足，在向日葵主产区的应用中受到较大限制。在油葵品种中，免疫品种有‘T8129’‘F9227’‘TP261’‘TP263’‘LH003’‘LH1018’‘新农86’‘新农87’‘YK025’‘同庆1号’‘同油5号’‘同油8号’‘新农Y01’等，高抗品种包括‘F917’‘To12244’‘MGS’‘S606’‘京油001’‘AR7-1614’‘TP321’‘新葵杂23号’‘新农Y05’等。与食葵相比，油葵品种的来源更加广泛，对G小种的抗性及其商品性也更加稳定。

3 结论与讨论

3.1 向日葵抗列当品种在生产中的应用及发展趋势

本世纪初，我国对向日葵抗列当种质资源的开发以及品种筛选工作关注很少。2000年以后，F小种、G小种等寄生能力很强的向日葵列当生理小种传入我国并逐渐扩散，使一些原来在新疆C小种、D小种列当发生地区表现抗性的品种，如‘TK0409’等，在内蒙古高寄生能力生理小种发生的地区表现为高感。向日葵种子市场对能够抗列当高级别生理小种的品种需求十分强烈。本研究团队经过长期工作，明确了124个品种对G小种的抗性级别，其中一些免疫或高抗品种也逐渐开始得到应用。但是这些品种尤其是食用向日葵品种因为商品性问题难以大面积种植，在一些列当轻度至中度发生的地区，农民仍然倾向于种植‘SH363’‘3638C’等市场优势品种，虽然保证了农民的短期收益，却加剧了土壤中列当种子的积累，使列当危害逐年加重。目前，本研究筛选出的抗列当食用向日葵品种大多仍属于过渡品种，这反映了当前我国向日葵抗列当新品种的育种仍处于初级阶段。随着国内抗性资源的不断丰富，如何在保证抗性的前提下提高品种的商品性已成为育种企业及科研单位的重要目标。近两年来，一些抗G小种且具有较好商品性的品种，如‘三瑞3号’‘同辉15’‘关尔G六’等不断出现。同时，向日葵列当的生理小种也在不断的进化中。为适应这一情况，一方面需要加快育种的进度，另一方面，也急需研究出针对易感列当的优质品种的配套防治措施，以减缓向日葵列当对其市场寿命的影响。

3.2 抗列当向日葵品种鉴定技术中存在的问题

田间鉴定和盆栽鉴定是目前最常用的抗列当向日葵品种鉴定技术。无论采用哪种方法，保证土壤中种子的均匀性都是最重要的问题。对于田间鉴定法，必须选择列当发生严重且分布均匀的地块，有时还要采取细耕表层土以及人工增加土壤中列当种子量等措施[14];而盆栽人工接种鉴定法以及滤纸培养皿鉴定法尽管可保证列当种子的相对均匀，但一般难以观察到列当寄生對向日葵植株生长后期抗逆性、产量等方面的影响，而且受限于工作量，每个品种样本量一般控制在5～10盆[1518]。在向日葵列当生理小种纯化技术尚未成熟的情况下，向日葵样本量小容易受到列当种子样本中小种构成、种子活力等因素的影响而使鉴定结果出现偏差。因此，无论采取何种鉴定方式，如何获取和使用标准化的接种物（列当种子）都是一个需要攻克的难题。

抗性品种鉴定存在的另外一个困难就是缺乏有效的评价标准。相较于其他指标，目前寄生程度是较为合理的一个指标[12]。目前多数研究人员都采用了寄生率、寄生程度两个参数作为评价指标。品种鉴定结果也主要为“抗耐（中抗/分离）感病”3类，但不同研究人员采用的抗性鉴定标准却存在较大差异[1620]。在国内，以育种为目标的抗性材料筛选一般不对感性材料进一步分级[1011];在王鹏冬等[3]通过聚类分析制定了5级分级标准后，该标准在国内抗性品种的筛选工作中被广泛采用。另外，也有研究人员借鉴相对病情指数概念定义了相对抗寄生指数来对抗性程度进行分级[21]。目前以指导生产为目的的抗感等级划分仍没有形成统一的意见，这对鉴定结论的应用带来一定混乱。在本研究各年份试验结果中，免疫和高抗品种均表现出极低的寄生率，两者寄生率差异并不显著，两者与其他3个抗感水平间界线明显，极易区分;高感、感和抗3种类型之间的寄生率差异并不显著，不存在明显的界线。部分品种存在标准误较大的情况，可能与土壤中列当种子的分布以及生理小种的构成有关，这些问题的存在降低了品种的平均寄生率，进而过高估计了部分鉴定结果为“抗”和“易感”品种的抗性水平，而这也是田间自然鉴定难以回避的问题。因此笔者认为，作为定性结论，田间试验中不同重复之间，寄生率及寄生程度的最大值比平均值更能反映真实的抗性水平。根据多年的鉴定结果，位于“高抗感病”之间的中间品种数量较少，在其他条件一致的情况下，向日葵品种对特定生理小种的列当抗性分布更倾向集中于“高抗高感”两端，高抗以上的鉴定结果在生产上具有更大意义。

另外，根据测产结果，部分品种虽然易被列当寄生，但仍保持了较高的产量，这种品种的“耐受性”在生产上具有很大的应用空间，但还无法被现有的鉴定标准涵盖在内。因此，下一步需不断完善现有标准，使之在满足品种选育的同时，更加符合生产的实际需求。

本项研究通过田间自然鉴定法获得了124个品种在生产条件下的真实抗性表现，筛选出‘To12244’‘F917’‘TP3314’‘TP3316’‘同辉31’等一批对向日葵列当G小种具有免疫或高抗特性的向日葵油葵和食葵品种。经过大田的大面积推广应用，证明了免疫品种以及高抗品种的筛选结果是可靠的。在向日葵列当危害不断加重的时期，根据各地向日葵列当的发生危害程度，应用不同抗性级别的向日葵品种，选择集成相应的综合防控技术，在向日葵主产区进行了推广应用。这些技术的推广，在挽回农民损失，稳定种植者信心等方面发挥了重要作用。然而，本项研究也暴露出田间自然鉴定法存在的一些问题，在对向日葵列当特定生理小种的种子纯化和扩繁技术成熟以及田间鉴定标准统一之前，这项工作还需要不断完善。

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（责任编辑：田 喆）