马铃薯疮痂病抗病资源鉴定和药剂筛选

朱展鹏，蒋建霞，傅欣雨，曹 嫱，付志荣，蔡兴奎

（1.华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070；2.华中农业大学生命科学技术学院，湖北 武汉 430070；3.农业农村部马铃薯生物学与生物技术重点实验室，湖北 武汉 430070）

马铃薯（Solanumtuberosum L.），茄科（Solanaceae）、茄属（Solanum）、一年生草本植物，是世界四大粮食作物之一[1]。马铃薯作为主食，含有丰富的碳水化合物、纤维素、矿物质和维生素，为人体健康发育提供必须的营养和能量[2,3]。马铃薯在中国乃至全球都是一种非常重要的农作物，凭借其对气候及环境适应性强、产量高、营养丰富等特点，在中国南北地区都有大量的栽培，在温暖的南方甚至在冬季栽培都有较大的产量收获[4]。然而马铃薯在生产过程中，受到多种病害的威胁，其中之一就是疮痂病。目前马铃薯疮痂病已成为马铃薯生产过程中的常见病害，在多个国家都有关于马铃薯疮痂病的报道，在部分地区，疮痂病已经成为马铃薯产业的限制因素，有研究表明，疮痂病使得加拿大的马铃薯产业每年损失120万美元[5-7]。在中国，微型薯繁育所需的基质和栽培条件的特殊性导致疮痂病危害严重，同时，带菌土壤和种薯的转移导致疮痂病在中国四大马铃薯栽培区均有发生[8]。选育抗病品种是防治马铃薯疮痂病最经济有效的方式，而抗性育种的重要要素之一就是抗性资源，然而目前马铃薯抗性资源缺乏。筛选现有育成品种对疮痂病的抗性，可以缓解当前马铃薯生产的燃眉之急。对马铃薯野生资源的疮痂病抗性筛选可为今后抗疮痂病育种奠定基础。目前在缺乏抗疮痂病主栽品种的情况下，药剂处理是马铃薯田间生产防治疮痂病的主要措施。因此，鉴定筛选现有马铃薯品种和野生资源的疮痂病抗性，筛选能减轻疮痂病症状的药剂，对当前马铃薯生产具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料和药剂

药剂评价试验的供试材料为感染疮痂病的‘华薯3号’病薯。疮痂病抗性鉴定材料为健康的马铃薯种苗，品种材料为9个‘华薯’系列新品种，分别为‘华薯1号’、‘华薯2号’、‘华薯3号’、‘华薯4号’、‘华薯5号’、‘华薯6号’、‘华薯9号’、‘华薯11号’和‘华恩2号’，对照品种为‘费乌瑞它’（‘Favorita’）；马铃薯野生资源材料为具有Solanum chacoense血缘的M6、C9701、CH524-8、40-3、524-8-1和ED25。

1.2 试验方法

试验地设在国家蔬菜改良中心华中分中心的塑料大棚内。

药剂试验使用上一茬用于栽培微型薯的发病严重的蛭石，设2个处理。五氯硝基苯处理组，根据说明书用量（500 g/m2）播种后将五氯硝基苯粉末混入一定蛭石，均匀撒施于蛭石表面，浇水使其渗入蛭石中，混匀；噻唑锌处理，根据说明书用量（0.23 mL/m2）播种后将噻唑锌悬浮液完全溶解于水中，均匀喷施于蛭石表面，浇水使其渗入蛭石中，混匀。将感病的‘华薯3号’微型薯种植于处理后的蛭石中，以未处理的蛭石为空白对照。药剂评价试验处理小区面积为0.31 m2，作为1次重复，设置4次重复。

马铃薯抗病资源筛选试验是将各材料的脱毒试管苗种植于上一茬疮痂病发病严重的蛭石中，每个重复种植面积为0.22 m2，试验设置3次重复。

药剂防效和抗病资源鉴定筛选试验均于2019年上下半年各开展一次试验。

1.3 疮痂病病情分级标准

疮痂病病情分级标准参照梁燕[9]报道的标准略作修改。0级，无病斑或病斑面积＜1%；1级，病斑面积1%～5%（不包括5%）；2级，有病斑5%～10%（不包括10%）；3级，有病斑10%～20%（不包括20%）；4级，有病斑20%～40%（不包括40%）；5级，有病斑40%～60%（不包括60%）；6级，60%以上。

1.4 统计方法

发病率（%）=发病粒数/收获的总薯数×100。使用病情指数反映疮痂病严重程度，病情指数计算方法参考甘盛锋[10]，略作修改，病情指数=∑（病级粒数×发病级别）/收获薯数。防治效果（%）=（对照病情指数-处理病情指数）/对照病情指数×100。病斑大小根据网格标尺的简单测量进行评估。

1.5 土壤细菌16Sr RNA基因高通量测序

生产马铃薯微型薯的蛭石中所带的细菌种类和总量分析由湖北省生物农药工程研究中心完成，采用土壤细菌16SrRNA基因高通量测序法进行，参照胡洪涛[11]报道的方法进行。

1.6 数据分析

使用SPSS22对数据进行分析，采用邓肯新复极差法进行多重比较（P=0.05）。

2 结果与分析

2.1 种质资源抗性鉴定

品种筛选结果表明（图1，图2），2019年上半年试验的品种中，‘华薯5号’病情指数为1.32，在所有品种中受病害程度最低，对疮痂病抗性最好，其次为‘华薯11号’，其病情指数为1.37，‘华薯4号’病情指数为3.89，显著高于‘华薯5号’与‘华薯11号’，对疮痂病抗性最差。2019年下半年的试验中，‘华薯5号’病情指数最低，为0.72，‘华薯11号’病情指数为1.45，但各品种之间病情指数没有显著差异。2次试验中，‘华薯5号’和‘华薯11号’对疮痂病具有较好的抗性。

图1 部分马铃薯品种资源的疮痂病感染情况Figure 1 Infection of potato common scab in some potato varieties

图2 部分马铃薯品种资源的疮痂病病情指数Figure 2 Potato common scab disease index of some potato varieties

资源鉴定结果表明（图3，图4），2019年上半年试验的资源中CH524-8病情指数为0.47，病害发生程度最低，对疮痂病抗性最好，其次为M6，病情指数为0.53，ED25病情指数为2.95，显著高于CH524-8和M6，在资源材料中对疮痂病抗性最差。2019年下半年的试验中，CH524-8病情指数为0.35，M6病情指数为0.28，但各资源材料间病情指数差异不显著。综合上下半年2次试验，结果表明CH524-8和M6对疮痂病具有较高且稳定的抗性。

图3 不同马铃薯野生资源的疮痂病感染情况Figure 3 Infection of potato common scab in various wild potato resources

图4 不同马铃薯野生种资源的疮痂病病情指数Figure4 Potato common scab disease indexes of various wild potato resources

2.2 药剂评价结果

两种药剂2019上半年的防治效果见图5，疮痂病防效五氯硝基苯组病情指数为1.63，噻唑锌组病情指数为1.96，与对照组相比，2种药剂处理均可显著降低薯块的病情指数与发病率。与对照组相比，五氯硝基苯处理对马铃薯疮痂病的防治效果为42.73%，噻唑锌组为31.41%（表1）。

2019年下半年的试验中，对照组平均病情指数为1.41，显著高于噻唑锌处理的0.18，与五氯硝基苯处理组的0.60相比具有差异但不显著。对照组发病率为59.69%，五氯硝基苯组发病率为68.08%，噻唑锌组发病率为24.57%，噻唑锌处理组发病率显著低于五氯硝基苯组与对照组。与对照组相比，五氯硝基苯组对马铃薯疮痂病的防治效果为57.48%，噻唑锌处理的防治效果为87.16%，具体结果见表1。

综合上下半年2次试验，两种药剂对防治马铃薯疮痂病均具有一定的防治效果。

图5 不同药剂处理和对照的马铃薯疮痂病发病情况Figure 5 Incidence of common scab of potato under various chemical treatments and control

2.3 带菌蛭石的细菌种类和数量

带菌蛭石内所含的细菌种类和数量见图6，从图6中可以看出，发病蛭石中所含的疮痂病致病菌Streptomyces（链霉菌）含量很高，其外在土壤中作用不太清楚的鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）、嗜糖假单胞菌（Pelomonas）、罗河杆菌（Rhodanobacter）、不动杆菌（Acinetobacter）和Saccharimonadales含量较高。而假单胞菌（Pseudomonas）和鞘脂菌（Sphingobium）含量较少。

表1 两种药剂对马铃薯疮痂病的防治效果Table 1 Control effects of two chemicals on potato common scab

图6 微型薯生产的蛭石所带细菌的种类与数量Figure6 Speciesand quantity of bacteria carried on vermiculitein minituber production

3 讨论

不同种质资源对马铃薯疮痂病的抗性不同，缺少免疫疮痂病的马铃薯资源是制约抗性育种的关键[12]。本研究在资源材料的鉴定结果中，发现CH524-8和M6在上下半年2次试验中都对马铃薯疮痂病表现出较高抗性，马铃薯品种间的抗性差异影响马铃薯疮痂病的发生[13]，CH524-8和M6对马铃薯疮痂病表现出的较高抗性可能与两者包含相同的基因有关，这将为今后马铃薯疮痂病抗性育种提供关键资源。

不同地区的土壤理化性质、病原菌组成、环境条件不一导致了马铃薯资源在疮痂病抗性方面表现出不稳定性，如杜魏甫[8]的研究发现在其他地区表现出抗性的品种未在云南省表现出良好的抗性，所以想要得到对多种疮痂病病原菌具有稳定抗性的马铃薯材料，还需要在疮痂病病原菌组成丰富的地块进行多次试验。

马铃薯疮痂病病原菌是兼具真菌和细菌特点的高等细菌，具有土传性的特点[14]。针对这一特性，本研究选用了能同时杀灭真菌和细菌的有机杀菌剂噻唑锌与土壤专用杀菌剂五氯硝基苯，药剂所使用的浓度与厂家指导一致，试验结果表明五氯硝基苯与噻唑锌在上半年病害较为严重时能显著降低疮痂病病情指数与发病率。下半年试验中，噻唑锌能显著降低马铃薯疮痂病病情指数与发病率，五氯硝基苯处理的病情指数与发病率与对照组相比没有显著差异。在病害较为严重时，五氯硝基苯对疮痂病的防治效果要好于噻唑锌，而在病害程度较低时，噻唑锌具有更好的防效。由于不同地区病原菌组成和土壤理化性质不同，而且疮痂病链霉菌的致病岛可转移到其他菌种中导致新的病原菌种类的出现[14,15]，未来不排除可能有抗药剂菌株的出现，建议未来应加大针对不同种疮痂病病原菌药剂的研发，以及非致病菌利用。