10个烤烟品种(系)对烟草赤星病的抗性评价

李 童,郭沫言,章松柏,汪汉成*,蔡刘体

(1.长江大学 农学院,湖北 荆州 434025;2.贵州省烟草科学研究院,贵州 贵阳 550081)

0 引言

【研究意义】烟草(NicotianatabacumL.)是一种重要的经济作物,当前我国每年种植面积约87万hm2,产销量均约占世界总量的1/3[1-2]。烟草赤星病由链格孢〔Alternariaalternata(Frises)Keissler〕引起,是烟草生长中后期发生最为严重的叶部病害之一,病斑初为黄褐色小斑点,后发展成褐色圆形或近圆形斑,具赤褐或深褐色同心轮纹[3]。该病害主要发生在烟叶生长的中后期,与烟叶成熟度密切相关,通常从底部叶片开始发生,再逐步向上扩展,其生育期内可发生多次侵染循环[4]。在环境适宜条件下,短时间内即可大面积发生流行,严重时烟叶发病率高达90%,重病区减产、减收达50%以上[5-6]。培育和应用抗病品种可避免化学防治所造成的烟叶品质受损、环境污染等问题,探明不同烟草品种(系)对烟草赤星病的抗性水平,对烤烟产业的持续健康发展具有重要意义。【前人研究进展】目前,关于烟草赤星病抗性品种已有研究报道。贵州地区的抗性品种主要有云烟87和净叶黄,感病品种(系)有NC89和长脖黄[7];重庆地区高抗品种有云烟97、南江3号和云烟87,K326、NC102、云烟85以及贵烟4对烟草赤星病抗性较弱[8]。常见的鉴定方法有田间鉴定法[9]、离体叶片鉴定法[10-11]和毒素鉴定法[12-13]等。田间鉴定法能真实反映品种的抗性,但受环境、气候的影响较大,耗时较长,每年仅能评价1次。离体叶片法简便、快速,可迅速测定上百份材料的抗性,但评价结果仍需进行后续的田间试验验证。毒素鉴定法中毒素浓度需要反复试验,才可以确定适宜的浓度范围,工作量较大[14]。【研究切入点】不同烟草品种对烟草赤星病的抗性存在一定的差异,其与烟草种植地点、环境气候条件等有关[15],且烟草赤星病的品种(系)抗性评价对烟叶成熟程度的依赖度较高,有待构建适宜成熟度烟叶准确、快速、可靠的鉴定方法。为此,采用离体叶片接菌法结合喷施孢子悬浮液法研究云烟85、云烟87和云烟97等10个烤烟品种(系)及其不同成熟度烟叶(成熟、适熟、未熟)对赤星病的抗性。【拟解决的问题】探明云烟85、云烟87和云烟97等10个烤烟品种(系)对烟草赤星病的抗性水平,以期为抗病烟草品种的选育及病害的科学防治提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株 烟草赤星病病原菌菌株CXB、P2-4、JHB12-2、JHJ10-1和RSB31-1,由贵州省烟草科学研究院微生物实验室提供。

1.1.2 供试品种 供试烟草品种(系)：云烟87、云烟85、云烟97、贵烟5、贵烟8、红花大金元、韭菜坪2号、毕纳1号、GZ36和K326,均由贵州省烟草科学研究院良种繁育中心提供。

1.2 方法

1.2.1 菌株培养 病原菌采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA培养基：去皮马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、蒸馏水1 000 mL)于28 ℃下培养,5 d后用直径6 mm无菌打孔器在菌落边缘制取菌饼,用于烤烟品种(系)抗性评价。

1.2.2 育苗与管理 10个烤烟品种(系)均按照常规方法播种于漂浮育苗盘,置于20～30 ℃和自然光照条件下培养,按照标准育苗规程管理,待烟叶长至7～8叶时待用。

1.2.3 10个烤烟品种(系)对烟草赤星病的抗性鉴定 2021年7月采集各品种(系)7～8日龄烟株底部第2～3叶位(从下向上)烟叶,依次用75%酒精进行消毒20 s、无菌水清洗3遍,风干。用无菌接种针在叶脉两侧对称部位制备相同的伤口,伤口处接种烟草赤星病菌6 mm直径的菌饼,菌丝面紧贴叶片,各菌株4次重复。接菌后将离体叶片置于人工气候培养箱(28 ℃,湿度80%,12 h光照12 h黑暗交替)培养,培养48 h时用无菌接种针移去菌饼,分别于接菌后第5天、第7天和第10天观察叶片发病情况,采用十字交叉法量取病斑直径,通过叶片上病斑大小评价各烟草品种(系)对烟草赤星病的抗性水平。

1.2.4 不同成熟度烟叶对烟草赤星病的抗性评价 2022年7月,于烟草赤星病发生流行季节,田间选取110日龄长势良好、分层成熟的10个烤烟烟株各5株,每株分别选取成熟、适熟、未熟烟叶各4片,喷施所制取5株(CXB、P2-4、JHB12-2、JHJ10-1和RSB31-1)赤星病病原菌孢子混合悬浮液于叶肉刺伤伤口处,于接菌后21 d调查病级,根据病情指数评价10个品种(系)烤烟各成熟度烟叶对赤星病的抗性水平。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2019处理数据,用DPS 9.01进行显著性差异统计分析。

2 结果与分析

2.1 10个烤烟品种(系)对烟草赤星病的抗性

从图1看出,10个品种(系)烟叶在接种赤星病病原菌后均在第4 天开始不同程度发病,病斑大小均随时间增长而增大,2个菌株的致病力存在差异,接种菌株CXB的烟叶发病速度较P2-4快。从表1可知,不同烤烟种(系)接种菌株CXB和P2-4后不同时间病斑直径的变化。CXB：各烟草品种(系)接种5 d、7 d和10 d的病斑直径分别为9.25～15.13 mm、12.06～25.38 mm和13.25～28.75 mm,分别以贵烟5、韭菜坪2号和韭菜坪2号最大,K326、云烟87和云烟87最小。接种10 d时,云烟87、GZ36和红花大金元的病斑直径分别为13.25 mm、16.88 mm和17.00 mm,其抗性相对较强;韭菜坪2号、云烟97和贵烟5的病斑直径分别为28.75 mm、27.63 mm和26.75 mm,其抗性相对较弱。P2-4：各烟草品种(系)接种5 d、7 d和10 d的病斑直径分别为3.88～12.38 mm、4.00～19.00 mm和4.00～23.63 mm,分别以贵烟5、贵烟5和云烟85最高,分别以云烟97、红花大金元和红花大金元最小。接种10 d时,红花大金元、云烟97和韭菜坪2号的病斑直径分别为4.00 mm、5.38 mm和5.81 mm,其抗性相对较强;云烟85、贵烟5和毕纳1号的病斑直径分别为23.63 mm、21.00 mm和17.63 mm,其抗性相对较弱。

表1 10个烤烟品种(系)接种烟草赤星病病原菌后的病斑直径Table 1 The spot diameter of 10 flue-cured tobacco varieties(lines) after inoculating tobacco brown spot mm

注：同一叶片上部病斑接种菌株为CXB,下部病斑接种菌株为P2-4。Note：The upper spots of leaf are inoculated with CXB and the lower spots are inoculated with P2-4.图 1 10个烤烟品种(系)对烟草赤星病的抗性Fig.1 The resistance of 10 flue-cured tobacco varieties(lines) to tobacco brown spot

2.2 不同成熟度烟叶对烟草赤星病的抗性

从表2可知,10个烤烟品种(系)喷施赤星病病原菌孢子混合悬浮液21 d时,均以成熟烟叶病情指数最大,为56.67～97.78;未熟烟叶病情指数最小,为21.11～65.56;各品种不同成熟度烟叶间均差异显著,成熟烟叶较适熟和未熟烟叶发病重。其中,贵烟8、贵烟5和云烟97发病较重,21 d时未熟、适熟及成熟烟叶病情指数分别依次为65.56/84.44/95.55、54.44/76.67/97.78和50.00/72.22/92.22。GZ36、K326、红花大金元和云烟87发病较轻,21 d时未熟、适熟、成熟烟叶的病情指数依次分别为21.11/36.67/56.67、32.22/52.22/58.89、37.78/58.89/83.33和37.78/57.78/75.66。

表2 10个烤烟品种(系)各成熟度烟叶喷施赤星病病原菌孢子混合悬浮液21 d时的病情指数Table 2 The disease index of 10 flue-cured tobacco varieties (lines) with different maturity degree sprayed with the mixed spore suspension of tobacco brown spot pathogen for 21 days

3 讨论

烟草赤星病作为烟草生产中后期的主要病害,已有较多的品种抗性评价报道。研究结果表明,10个烤烟品种(系)对烟草赤星病抗性存在差异,其中,云烟87、品系GZ36和红花大金元抗性相对较强,韭菜坪2号、贵烟5和云烟85抗性相对较弱。与张文平等[15]报道的云烟87、云烟97和红花大金元烟草赤星病发病率和病情指数相对较低,K326和云烟85的发病率相对较高的结果基本一致。与孙光军等[16]报道的K326抗性较强及红花大金元抗性较弱的结果存在差异,可能是地域和海拔等不同所致。研究结果表明,10个烤烟品种(系)喷施赤星病病原菌孢子混合悬浮液21 d时,均以成熟烟叶病情指数最大,为56.67～97.78;未熟烟叶病情指数最小,为21.11～65.56;不同成熟度烟叶间均差异显著,成熟烟叶较适熟和未熟烟叶发病重。与STAVELY等[17]报道的赤星病在烟叶打顶前少有发生,主要发生于烟叶成熟期,常先侵染底部脚叶,再逐步向中上部叶片扩展的结果相近。不同成熟度烟叶对赤星病的抗性不同,可能与不同成熟度烟叶的物理结构、内在化学成分和叶际微生物群落结构间存在差异有关。

张明厚等[18]研究发现,底部成熟烟叶表面的纤毛密度低于中上部未熟烟叶,成熟烟叶的自由氨基酸、烟碱和可溶性糖含量及其浸出液中还原糖等营养成分含量高于未熟烟叶。可能是底部成熟烟叶纤毛密度低而更有利于病原菌孢子的附着与萌发,营养成分是赤星病菌等病原菌的重要营养源,因而底部成熟叶片更有利于病原菌的定植与繁殖。刘亭亭等[19]报道,成熟烟叶叶际真菌丰富度、多样性指数显著高于未熟烟叶,且叶际微生物高效代谢碳源种类数量依次为成熟烟叶>适熟烟叶>未熟烟叶。可能是烟叶叶际微生物群落与代谢功能也影响病害的发生。选择合适的叶片进行赤星病品种(系)抗性评价至关重要,利用苗期底部叶片构建赤星病抗性的评价方法,该方法可用于烟草品种对其他病害抗性评价,如烟草靶斑病、白粉病等。烟草赤星病病原菌有链格孢(A.alternata)、极细链格孢(Alternariatenuissima)、长柄链格孢(Alternarialongipes)[20]。研究结果表明,10个烟草品种(系)离体叶片对菌株(CXB和P2-4)存在致病力差异,推测田间赤星病病原菌种群也存在差异,可为不同地区赤星病防治药剂的选择提供依据。10个烟草品种(系)离体叶片、大田烟叶对赤星病的抗性测定结果存在差异,也证实病害的发生与流行通常是病原菌、环境因子及寄主抗性共同作用的结果。

4 结论

云烟87、GZ36和红花大金元对烟草赤星病的抗性相对较强,贵烟5、贵烟8、云烟97和韭菜坪2号对烟草赤星病的抗性相对较弱;不同成熟度烟叶对烟草赤星病抗性存在显著差异,其中,未熟烟叶的抗病性最强,成熟烟叶最弱。