不同染色體倍性西瓜對枯萎病的抗性研究

劉文革 閻志紅 趙勝杰 古勤生 李麗

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，河南鄭州，450009）

不同染色體倍性西瓜對枯萎病的抗性研究

劉文革 閻志紅 趙勝杰 古勤生 李麗

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，河南鄭州，450009）

通過對18個同基因型不同染色體倍性西瓜品種的苗期枯萎病抗性進(jìn)行接種鑒定，結(jié)果表明，同基因型的二倍體植株最先進(jìn)入發(fā)病期，同源四倍體和同源三倍體對枯萎病的抗性優(yōu)于同源二倍體，這些結(jié)果將為誘導(dǎo)西瓜四倍體和三倍體無籽西瓜抗病育種提供一定的理論依據(jù)。

西瓜 枯萎病 二倍體 三倍體 四倍體

由尖孢鐮刀菌引起的西瓜枯萎病是世界性的土傳病害，給世界各國西瓜生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重?fù)p失，特別是近些年由于西瓜栽培面積日益擴(kuò)大，地膜覆蓋和大棚溫室栽培面積的擴(kuò)大，經(jīng)常出現(xiàn)連作障礙，導(dǎo)致了西瓜枯萎病的蔓延，選用抗病品種是防止這一病害經(jīng)濟(jì)而又有效的重要途徑，我國無籽西瓜面積現(xiàn)約為22萬hm2[1～2]，開展抗枯萎病無籽西瓜育種將是一項很迫切的任務(wù)。Soltis等[3]認(rèn)為當(dāng)染色體組成倍增加之后,多倍體植物可以提供一些它們二倍體祖先所沒有的新的特征特性或超出所屬物種范圍的特征特性,諸如抗逆、生物學(xué)產(chǎn)量提高、次生物質(zhì)增加等。Ortiz等[4]認(rèn)為香蕉的抗病基因有很高的基因劑量效應(yīng)，其四倍體比二倍體有高水平的抗病性。Garrett等[5]，Rhodes等[6]研究得出，三倍體西瓜比二倍體更抗細(xì)菌果腐病，三倍體屬于次生感染。徐錦華[7]研究表明，在三倍體無籽西瓜育種中，三倍體西瓜枯萎病抗性受其雙親的加性和非加性遺傳共同控制，且以加性遺傳為主，源于四倍體母本的加性遺傳相對重要于二倍體父本的加性遺傳；親本的一般配合力效應(yīng)與其枯萎病抗性呈顯著正相關(guān)。但對同基因型不同倍性之間抗枯萎病沒有研究。

二倍體西瓜被誘導(dǎo)成同源四倍體后，其對枯萎病的抗性是否有一定程度的提高，至今尚無報道。本研究擬利用枯萎病菌侵染同源的二倍體、三倍體和四倍體西瓜材料，對同基因型不同倍性西瓜的枯萎病抗性進(jìn)行鑒定，以探討西瓜染色體加倍對枯萎病抗性的影響規(guī)律，以期為西瓜多倍體育種奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.2 試驗方法

試驗于2008年在中國農(nóng)科院鄭州果樹研究所進(jìn)行。枯萎病鑒定采用病麥粒拌土法[8]，供試菌株為河南開封，接種量為0.5%病麥粒/滅菌沙土（/）。每種材料播40缽，每缽5粒種子，在玻璃溫室中種植，每隔5 d灌1次淺水，播種后12 d和22 d統(tǒng)計病死株率，按Martyn（1983）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗性分級。高抗（HR）：枯萎病死株率為0～20%，中抗（MR）：枯萎病死株率21%～50%，低抗（SR）：枯萎病死株率51%～80%，高感（S）：枯萎病死株率81%～100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 病菌侵染早期不同倍性西瓜材料的抗性反應(yīng)

圖1 不同倍性西瓜抗枯萎病鑒定

播種后12 d的抗性鑒定結(jié)果見表1，在6組同基因型不同染色體倍數(shù)的材料中有5組的同源四倍體發(fā)病率為0，只有664發(fā)病，而同源三倍體中有4組進(jìn)入發(fā)病期，二倍體有5組進(jìn)入發(fā)病期，可以看出侵染初期四倍體對病菌的拮抗性要強(qiáng)于同基因型的三倍體和二倍體，這可能與四倍體苗期根系相對發(fā)達(dá)有關(guān)。比較特殊的材料是66，播種后12 d其同源四倍體和三倍體已進(jìn)入發(fā)病期，發(fā)病率分別達(dá)到1.03%和2.02%，而同源二倍體尚未開始發(fā)病。

表1 不同染色體倍性西瓜的抗枯萎病性鑒定結(jié)果

2.2 不同倍性西瓜材料對枯萎病菌的抗性差異分析

播種后22 d發(fā)病率的統(tǒng)計結(jié)果見表1和圖1，6組材料同源四倍體和同源三倍體的發(fā)病率均低于同源二倍體，其中664和663發(fā)病率分別為65.5%和79.3%，對枯萎病為低抗水平，而662發(fā)病率達(dá)到98.0%，植株幾乎全部病死，對枯萎病為高感水平。91E74和91E73中抗枯萎病，91E72x為低抗。M 4和M 3對枯萎病為低抗水平，而其同源二倍體則高感枯萎病。JM 4和JM 3對枯萎病為中抗水平，而M 2對枯萎病菌為高感。SBD 4，SBD 3和同源的二倍體發(fā)病率相近，對枯萎病同為低抗水平。

3 討論

本試驗通過接種枯萎病菌發(fā)現(xiàn)，6組同基因型不同染色體倍數(shù)的西瓜材料中同源四倍體和同源三倍體的發(fā)病率都低于同源的二倍體，即多倍體西瓜對枯

萎病的抗性都優(yōu)于同源的二倍體祖先，這與Ortiz等[3]的研究結(jié)果相一致。試驗中還發(fā)現(xiàn)枯萎病菌對二倍體西瓜最先侵染，即二倍體西瓜一般最先發(fā)病。二倍體西瓜染色體加倍后植株的組織器官增大，表現(xiàn)為苗期植株肥大、壯實，這可能是同源的四倍體和三倍體能夠延緩枯萎病菌侵染的直接原因。但王浩波等[9]認(rèn)為西瓜生長勢與枯萎病抗性沒有必然的聯(lián)系，筆者分析認(rèn)為，多倍體抗病性的提高，可能是當(dāng)染色體組成倍增加之后，抗病基因的劑量效應(yīng)和基因的互作效應(yīng)等都發(fā)生了不同程度的改變，從而使得植株對病菌侵染的抵抗能力得到提高。

[1]劉文革.我國無籽西瓜科研和生產(chǎn)的現(xiàn)狀與展望[J].中國瓜菜，2007（6）：57-59.

[2]Liu W G,Yan Z H,Zhao S J,et al.Triploid seedless watermelon production in China[J].Cucurbitaceae，2006.

[3]Soltis P S,Soltis D E.The role of genetic and genomic attributes in the success of polyploids[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2000,97:7051-7057.

[4]Ortiz R,Vuylsteke D R.Inheritance of Albinism in Banana and Plantain and its Significance in Breeding [J].HortScience,1994,29:903-905.

[5]Garrett J T,Rhodes B B,Zhang X P.Triploid watermelons resist fruit blotch organism [J].Cucurbit Genetics Cooperative Rept,1995,18:56-58.

[6]Rhodes B B,Zhang X P,Garrett J T,et al.Watermelon fruit blotch infection rates in diploid and triploids[J].Cucurbit Genetics Cooperative Rept,1996,19:70-72.

[7]徐錦華，羊杏平，高長洲，等.四倍體西瓜種質(zhì)資源的抗枯萎病鑒定及遺傳規(guī)律[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，22（2）：141-144.

[8]吉加兵，徐潤芳.西瓜種質(zhì)資源抗枯萎病性的苗期鑒定[J].中國西瓜甜瓜，1990（2）：19-20.

[9]王浩波，林茂，戴祖云，等.三倍體無籽西瓜苗期抗枯萎病人工接種鑒定[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1998，26（4）：367-368.

Study on Resistance to Fusarium Wilt in Different Polyploidy of Watermelons

LIU Wenge,YAN Zhihong,ZHAO Shengjie,GU Qinsheng,LI Li

Fusarium wilt(f.sp.Niveum)resistance in 18 different ploid watermelon germplasm was identified in the seedlings.The results indicated that diploid watermelon was the earliest,and the resistance of autotetraploid and autotriploid was higher than diploid.This research would be basis of watermelon breeding for disease resistance.

Watermelon;Fusarium wilt;Diploid;Triploid;Tetraploid

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.18.007

國家863計劃子課題項目（2004AA241170），國家科技支撐計劃（2006BAD01A7-6-03）

劉文革（1966-），男，博士，研究員，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事西瓜多倍體育種與生物技術(shù)研究工作

2009-08-19