大豆胞囊線蟲病研究進展*（續二）

許艷麗 王麗芳 戰麗莉 李文濱

（1.中國科學院東北地理與農業生態研究所，哈爾濱 150081；2.大豆生物學教育部重點實驗室，哈爾濱 150030；3.中國科學院研究生院，北京 100049）

大豆胞囊線蟲病研究進展*（續二）

許艷麗1,2**王麗芳1,3戰麗莉1,3李文濱2

（1.中國科學院東北地理與農業生態研究所，哈爾濱 150081；2.大豆生物學教育部重點實驗室，哈爾濱 150030；3.中國科學院研究生院，北京 100049）

**作者介紹：許艷麗，女，博士，研究員，主要從事植物病害生物控制和土壤微生態研究。Tel:0451-86602919，E-mail:xyll@neigaehrb.ac.cn

（上接續一）

6 抗大豆胞囊線蟲種質篩選和抗病品種培育

6.1 大豆種質抗大豆胞囊線蟲篩選和鑒定

1956年美國就開始進行抗大豆胞囊線蟲資源篩選研究，在北卡羅萊納對4 000份材料鑒定后發現，Peking、PI88788、PI89732、PI90763根部沒有胞囊。Ross和Brim鑒定了2 800份材料后發現，PI90763、PI84751、Ilsoy和Peking對北卡羅萊納的大豆胞囊線蟲具有高度抗性。Anand等選出了兼抗3號和4號（目前14號） PI416762，1991年Anand發現PI437654抗美國當時所有的生理小種（張國棟，1994）。Anand等篩選10 000份材料，發現高抗或中抗3號小種有45份，對4號小種有抗性或中抗的12份，抗5號小種的8份（S.C.Anand et al.，1998）。我國一直比較重視對大豆胞囊線蟲抗原篩選工作，1986年劉維志報道遼寧省的小黑豆和秣食豆抗3號小種。李瑩等（1987）通過對山西1920份大豆材料鑒定，篩選出高抗4號小種大豆材料11份，中抗10份。馬書君1987年黑龍江省農科院從1441份大豆材料中篩選出高抗3號小種的小黑豆抗源。山東省從600份大豆原始材料中篩選出“四六齊”等高抗材料8份（趙經榮，1988）。張磊等在黑龍江、河北等21個省市的3391份栽培大豆和169份野生大豆種質資源中進行了對5號生理小種抗性鑒定，鑒定出抗病栽培材料27份，野生大豆3份。到1993年我國已鑒定出抗1號小種品種128份，其中免疫16份；抗3號小種288份，免疫的30份；抗4號小種的11份，無免疫品種；抗5號生理小種的9份，五寨黑豆和灰皮支黑豆兼抗1、3、4和5號生理小種（顏清上等，1997）。由此說明我國大豆種質具有豐富的抗病資源，1982—1986年劉維志鑒定了東北大豆產區的202份大豆品種對大豆胞囊線蟲1號和3號小種的抗性，發現4個抗大豆胞囊線蟲1號和3號小種的小黑豆品種，它們是磨石黑豆、北京黑豆、小粒黑豆和小粒豆，有4個只抗3號小種而不抗1號小種的秣石豆，由此推斷大豆的抗大豆胞囊線蟲病基因可能來自于小黑豆（劉曄，1987）。

研究表明，大豆中存在著抗大豆胞囊線蟲基因。目前已明確的抗大豆胞囊線蟲基因由3個獨立的隱性基因控制的rhg1、rhg2、rhg3和顯性基因Rhg4，這4個抗性基因都是在來自中國的抗源Peking上發現的。1970年Hartwig又在小黑豆PI90763上發現了另外1個隱性抗病基因rhg5。美國用分子標記技術對大豆胞囊線蟲抗性基因進行了定位，將主要的隱性抗病基因rhg1定位在PI209332的G、J、L連鎖群、PI437654的G和M連鎖群、Peking的G和N連鎖群、PI90763的G和J連鎖群、PI88788的G和C2連鎖群、PI92720的G連鎖群上。用緊密連鎖方法將顯性抗病基因Rhg4定位在PI209332的A、J連鎖群、PI437654的A、B、F和S連鎖群、Peking的A、A2、C和F連鎖群、PI92720的A連鎖群上(彭德良等，2001)。

6.2 抗大豆胞囊線蟲品種的培育

美國于1966年育成第一個抗病品種Pickett（成熟期IV），接著又育成了成熟期IV的Custer和成熟期V的Dyer，這些品種抗源都來自于Peking，但產量并不理想，后來，以這些品種為親本育成的下一輪品種既抗病、產量表現也好（張國棟，1994）。隨后又育成了 Franklin、CN210、CN290、Forrest、 Padre、 TN585、 Centennial、 Pickett71、Sharkey、Thomas等。據不完全統計，到1991年，美國育成了130個抗大豆胞囊線蟲品種，其中抗3號小種的69個品種。Peking和PI88788是應用最廣的抗源，PI90763、PI209332和PI437654在育種中也有一定應用范圍。日本發現農家品種“下田不知”對大豆胞囊線蟲抗性很好，用它育成“線蟲不知”品種，接著又育成幾個品種用于生產上。1960年日本從美國引進Peking抗源，育成了抗1號和3號小種的東山93品種，抗1號、3號和5號小種的鈴姬（劉維志，2000）。巴西自1992年報道有大豆胞囊線蟲以來，已釋放了2個抗大豆胞囊線蟲的品種 （A.M.R.Alvaro,1999）。

我國從二十世紀80年代才開始有成效的抗大豆胞囊線蟲育種工作。1981年李云輝利用美國Franklin與豐收10號雜交組合，1992年育成了抗線1號。1982年又以嫩豐9號為母本以嫩豐10×Franklin的F2為父本相組合，于1995年育成了抗線2號，黑龍江省大慶農科所1984年以晉豆3號為母本，以慶5117×慶83219為父本，于1994年育成了慶豐1號抗病品種。黑龍江省農科院嫩江農科所1984年以美國CN210為母本，以黑河3號為父本，于1994年育成了嫩豐15抗病品種。1999年李云輝育成了抗3號小種的抗線3號，到2002年李云輝又育成了抗3號小種的抗線4號和抗線5號（薛津，2003）。黑龍江省農墾科學院培育的墾豐一號對大豆胞囊線蟲較耐病，吉林省白城地區農科所以倉滿金為母本，合交6號為父本雜交育成的白農2號對大豆胞囊線蟲有較好的抗病性，且經濟性狀較好（聶文南等，1987）。1985年以來吉林省農科院育成了吉林23、吉林32和吉林37抗病品種。李瑩在山西育成了抗4號小種的抗大豆胞囊線蟲新品系1259、1260、1264、1266。山東的郝欣先1995年育成了抗大豆胞囊線蟲1、3和5號小種的齊黃25。安徽的張磊等1996年育成了16個高抗大豆胞囊線蟲2、3和5號小種，耐1和4號小種的皖豆 16（劉維志，2000） ,近年又有商丘7608、齊黃25（抗1、3、5號小種）、齊茶豆1號（抗1、3號小種）、齊黑豆2號（抗1、3、5號小種） 和皖豆16（抗2、3、5號小種） 等更多的新抗病品種及耐病的嫩豐14、吉林22、躍進5號品種出現（陳貴省，2000）。隨著現代生物技術的發展，我國抗大豆胞囊線蟲育種研究也逐步引入了現代技術手段，1995年黑龍江省農業科學院鹽堿地作物育種所利用外源DNA直接導入方法進行抗大豆胞囊線蟲育種研究，將海灘豆的DNA通過花粉管直接導入受體抗線2號，現已選育出了抗線蟲新品系安D205-8（田中艷，2003）。近年黑龍江省農業科學院又先后育成了抗大豆胞囊線蟲的抗線蟲6號、抗線蟲7號和抗線蟲8號。

7 大豆胞囊線蟲發生與土壤環境因子關系

大豆胞囊線蟲病是典型的土傳病害，它的發生、發育與土壤環境關系十分密切，大豆種植土類、土壤水分、溫度、前茬、土壤有機質、土壤pH等諸因素無不對大豆胞囊線蟲造成影響。

7.1 土壤條件

土壤質地影響著大豆胞囊線蟲的發育和侵染。通氣良好的沙土、砂壤土有利于線蟲的發育和對大豆的侵染；潮濕、通透性差的粘重土壤不利于大豆胞囊線蟲的發育，例如，在黑龍江省土質粘重的白漿土地區，雖有大豆胞囊線蟲病的發生，但未引起過嚴重危害，而在沖擊土、輕壤土地區、大豆胞囊線蟲病歷來發生嚴重，此外，大豆胞囊線蟲病在堿性土中比在酸性土壤中發生重。計鐘程（1995）在黑龍江省北部的建三江田間調查發現，崗地大豆胞囊線蟲病最重，平地次之，山谷洼地最輕；并且認為以土類來說，棕壤、白漿土發生重，草甸土和沼澤土發生輕，劉漢起等（1987）認為在黑龍江省鹽堿土較砂質土危害較重。

武天龍等（1996） 模擬4種土壤質地盆栽研究結果表明，砂質土最利于大豆胞囊線蟲繁殖，土壤含砂量20%的胞囊繁殖力大于10%含砂量的土，含10%草炭的土壤繁殖力低于砂質土，但高于含20%草炭的土壤。

土壤溫度和pH影響著大豆胞囊線蟲的繁殖，Anand等（1995）研究了5種不同的抗大豆胞囊線蟲基因型品種（Peking、PI88788、Custer、Bedford和Forrest）及感病品種Essex在不同pH和不同土壤溫度水平下大豆胞囊線蟲3號、5號和14號小種的繁殖力，結果表明，土壤pH6.5和7.5時，大豆根上胞囊數量高于pH5.5，且侵染力是穩定的；在土壤溫度26℃時大豆胞囊線蟲3個小種繁殖能力均明顯高于20℃和32℃。2001年Miller在美國明尼蘇達南部Waseca縣20 hm2大豆田（前茬玉米）調查了土壤pH與SCN繁殖關系，結果表明，土壤pH與土壤中SCN卵的密度正相關。該試驗在溫室驗證結果顯示，大豆收獲后測定土壤中胞囊密度與土壤pH成線性相關（相關系數R2=0.92）。土壤pH8.1的胞囊繁殖量是土壤pH5.5的2倍。Anand等（1995） 研究認為，大豆胞囊線蟲在pH6.5和7.5時比pH5.5時繁殖數量高，分析原因可能是由于較高的pH更適于大豆生長，產生較大的根系，增加了線蟲侵染位點。也有研究認為，低pH條件下，大豆根形成了較厚的木栓層以阻止線蟲侵染，并且低pH對線蟲生長有抑制（阮維斌等，2002）。也有報道其他線蟲的繁殖也受土壤pH影響[15]。

水是線蟲在土壤中運動、遷移的重要媒介。在旱季線蟲的卵是處于休眠的狀態的，降水通常可導致線蟲卵的孵化和活性的增強。在線蟲活動期間土壤季節性的干燥持續一段時間，可能引起線蟲群體急速下降。土壤水分對線蟲的繁殖影響很大（R.V.Rebios,197）。武天龍等（1996） 盆栽試驗設旱、澇、適中三種處理種植大豆，測定繁殖結果顯示，SCN繁殖力干旱條件下第一、適中條件居中，澇的繁殖力最低，這與黑龍江省干旱地區SCN在干旱年份大豆胞囊線蟲大發生的生產實際是一致的。重茬大豆水份充足時，沒有大豆胞囊線蟲出現，300～600mm供水量變化與SCN數量出現規律性減輕，呈明顯負相關（計鐘程等，1995）。

7.2 輪作系統

大豆胞囊線蟲以胞囊里卵的形式存活于土壤中，并長期存活，所以連續種植大豆造成土壤中胞囊積累。許艷麗等（1995）對黑龍江省雙城、富錦不同重茬年限大豆、迎茬（大豆-小麥-大豆）和三年輪作茬口（小麥-玉米-大豆）大豆根部胞囊和土壤中胞囊密度測定結果顯示，重茬2、3、6a和迎茬均高于正常輪作，且重茬高于迎茬，重茬6a高于重茬3a。劉增柱（1990） 在遼寧調查大豆田間土壤中大豆胞囊線蟲發現，連作2a后土壤中大豆胞囊線蟲的胞囊數量較上一年增加52.5%～53.4%；輪作使土壤中大豆胞囊線蟲的胞囊數量較上一年減少5.2%～14.2%。馬承鑄等（1994）調查了上海市郊40塊不同連作年限和輪作的大豆田中大豆胞囊線蟲的胞囊密度發現，大豆連作時間長短是胞囊密度上升的決定因素，大豆連作3a內，雖然胞囊密度隨連作時間增加而上升，但胞囊密度均未突破20個/100cm3土，對大豆生長影響不大；連作4～6a時，胞囊密度急劇上升，達到50～250個/100cm3土，大豆生長呈現不同程度的受害狀，局部死苗；而連作7～8a時胞囊密度卻下降，大豆受害程度也顯著緩解。對連作5a的大豆田改種植一茬大豆、玉米和晚季稻之后胞囊密度比以前分別增加95.0%、下降56.4%和90.4%；胞囊被真菌寄生率比以前分別增加6.3%、23.6%和54.2%。李孱等（1996） 對黑龍江省綏化連作大豆調查發現，不同輪作方式能顯著影響大豆根區胞囊線蟲的胞囊密度，每百克土中胞囊數量順序為：重茬﹥迎茬﹥正茬，與正茬相比，重茬和迎茬單株根瘤重量分別降低24.00%和31.48%；單株固氮能力分別降低32.94%和22.58%。

Francl等（1986） 研究了大豆連作和與玉米（Zea mays）、 棉 花(Gossypium hirsutum)和 高 粱(Sorghum bicolor)2、3和4a輪作條件下土壤中大豆胞囊線蟲胞囊、卵密度變化及起初大豆胞囊線蟲群體密度與大豆產量的關系，認為在不種植大豆情況下，一年以后或過夏使大豆胞囊線蟲胞囊和卵密度下降，越冬使卵密度下降。種植大豆時，大豆胞囊線蟲群體依最初土壤中大豆胞囊線蟲群體密度而增加。與大豆胞囊線蟲非寄主輪作2a和3a可使大豆產量明顯高于連作大豆，但與非寄主作物輪作1a不能使大豆產量增加。Young等（1998）在大豆胞囊線蟲侵染田間研究了11a的9種大豆種植序列，種植了6種抗大豆胞囊線蟲3號小種、對大豆胞囊線蟲4號小種有不同抗性的品系（Bedford,Forrest,Nathan,Peking,D72-8927和D75-10710） 連作，又種植了Bedford和感大豆胞囊線蟲群體的Forrest，按70：30混合處理及 Bedford同玉米輪作，Bedford同感病品種Forrest和Essex輪作。試驗結果表明，連續種植抗病的Bedford明顯地較感病的Essex大豆胞囊線蟲繁殖量增加，但連續種植Bedford和Forrest混合及Bedford同感病品種Forrest和Essex輪作時Bedford的大豆胞囊線蟲繁殖能力增加程度比Bedford連作種植要小。抗性的Bedford同Forrest和Essex輪作區的產量不高于Bedford連作區，在Bedford連作區胞囊群體密度沒有更多的增加。Chen等（2001）1996—1999年在美國明尼蘇達的Lamberton和Waseca研究了作物種植順序與大豆胞囊線蟲群體密度和作物產量的關系，作物種植處理有：（1）玉米連作、抗大豆胞囊線蟲品種連作、感大豆胞囊線蟲品種連作；（2）感病品種同玉米1a、2a或3a輪作；（3）抗大豆胞囊線蟲品種每年與玉米輪作；（4）玉米-抗病大豆品種-玉米-感病大豆品種。共4個處理區。試驗結果顯示，一般是抗性大豆品種的產量高于感病品種。在所有處理中，每年與玉米輪作的抗性品種產量最高，感病品種連作產量最低。玉米連作使土壤中大豆胞囊線蟲卵群體明顯下降，感病品種明顯增加了pf/pi值（收獲期土壤中卵密度/播種時土壤中卵密度），每年抗病品種與玉米輪作導致較低的大豆胞囊線蟲群體密度，并且可獲得較高的抗病品種與玉米產量。

孫漫紅等（2000） 在東北黑龍江省的雙河農場和寶泉嶺農場及吉林省的白城調查結果顯示，大豆多年連作引起大豆胞囊線蟲種群數量的減少，空胞囊率達80%，胞囊上真菌分離頻率高，有的土樣中有明顯的優勢真菌——淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus），人們稱此類土為大豆胞囊線蟲抑制性土壤，將此抑制性土壤滅菌后，原有的抑制特性喪失，因此認為連作土壤中大豆胞囊線蟲種群數量減少的主要原因是食線蟲真菌的生物因子。

7.3 其他因素

關于肥料對SCN的影響說法不一，通常人們認為施肥促進大豆根系生長，同時也增加了SCN的著根量，也有人認為施肥可彌補線蟲對大豆的損失。武天龍等（1996）認為土壤有機質含量和土壤中N、P、K三種元素均與大豆胞囊線蟲繁殖量呈負相關。Sarnar、Hasmin等用對作物施肥培育出來的胞囊進行孵化試驗，發現施肥培育的胞囊孵化數是未施肥的2～3倍，同時發現施加最低肥料量的胞囊孵化水平與施加高肥料量的胞囊孵化水平相一致，都是未施肥的2倍。由此推斷施肥促進植物根系生長，從而增加了線蟲的侵染位點。

也有人研究了大豆上應用除草劑后對大豆胞囊線蟲卵孵化的影響。Levene等（1998）進行了2組試驗，一組是收集用苯達松等3種除草劑處理后的大豆的根系分泌物，進行對大豆胞囊線蟲卵孵化率影響的觀察，另一組試驗是收集在用苯達松等3種除草劑處理后的大豆上侵染的大豆胞囊線蟲卵進行孵化率觀察。研究發現用除草劑處理后大豆的根系分泌物較去離子水提高了大豆胞囊線蟲卵孵化率，但低于0.003M的ZnSO4溶液；用0.22μm過濾器過濾的大豆根系分泌物可提高大豆胞囊線蟲卵孵化率；在用苯達松等3種除草劑處理葉片后的大豆上收集的大豆胞囊線蟲卵孵化率低于對照。此外Payan等（1987） 研究了殺線蟲劑和除草劑對南方根結線蟲(Meloidogyne incognita)卵孵化、侵入、發育和繁殖的影響。研究結果表明，殺線蟲劑Fenamiphos、Fenamiphos同除草劑Trifluralin結合及Fenamiphos同除草劑Metribuzin結合對線蟲卵孵化具有抑制作用，而殺線蟲劑Carbofuran、除草劑Trifluralin、Metribuzin、殺線蟲劑Carbofuran同除草劑Trifluralin結合及殺線蟲劑Carbofuran同除草劑Metribuzin結合對線蟲卵孵化、對侵入、雌蟲發育或繁殖不具有抑制作用。Rawsthorne等對馬鈴薯莖線蟲(Globodera rostochiensis.)孵化與馬鈴薯根系生長、根系滲出物關系研究認為，在馬鈴薯出苗后3周時收集的根系滲出物對馬鈴薯莖線蟲(Globodera rostochiensis.)孵化率最大，然后下降，可以肯定線蟲孵化率的增加與馬鈴薯根重量增加有關。抗病品種Hudson的根系滲出物一直較Rose（也是抗病品種）對馬鈴薯莖線蟲孵化刺激作用更加活躍，并且馬鈴薯根尖產生的根系滲出物較根系其它部位產生的根系滲出物刺激作用活躍，由此推斷這是Hudson品種比Rose品種減少土壤中線蟲(Globodera rostochiensis.)密度的原因（D.Rawsthorne,1985）。

8 大豆抗胞囊線蟲機制

8.1 大豆抗胞囊線蟲卵孵化

作物根系分泌物(滲出物)是影響大豆胞囊線蟲卵孵化的重要因素之一。有研究認為不同大豆品種根滲出液對大豆胞囊線蟲胞囊和卵孵化的影響存在著差異，說明有的大豆品種對大豆胞囊線蟲胞囊和卵孵化具有抑制作用。顏清上等研究了不同抗源大豆根滲出液對大豆胞囊線蟲胞囊和卵孵化的影響，結果表明抗源大豆灰皮支黑豆和元缽黑豆根滲出液較感病品種魯豆1號的根滲出液誘導胞囊和卵孵化的能力差（顏清上等，1997）。劉維志等（1993）的研究表明感病品種Lee的根分泌物能很快地刺激卵的孵化，而抗病的Peking未能刺激大豆胞囊線蟲卵的孵化。劉曄等（1988）研究不同大豆品種對大豆胞囊線蟲1號、3號小種抗性結果表明，抗病品種比感病品種刺激胞囊后孵化的2齡幼蟲少。Sikora和Noe（1996） 研究發現不同大豆品種種植的淋溶液對大豆胞囊線蟲卵孵化刺激程度存在著差異。Schmitt等（1991） 研究認為對大豆胞囊線蟲抗病的大豆品種Bedford和Forrest的淋溶液比感病品種Essex更多地誘導了大豆胞囊線蟲卵孵化。不僅大豆胞囊線蟲卵孵化有如此特點，其他胞囊線蟲也如此，Hashmi（1995） 研究了溫度、玉米根圍淋溶液、氯化鋅溶液等因素對玉米胞囊線蟲（Heterodera zeae） 卵孵化的影響，他認為Heterodera zeae卵孵化最佳溫度是30℃，該線蟲在10℃或40℃時卵不能孵化；4mM的氯化鋅溶液可刺激10%的線蟲卵孵化；在沙子、沙土中生長25d的玉米和老一點的玉米根圍淋溶液可較自來水多刺激22%～24%的線蟲卵孵化；生長箱中沙培的玉米施肥較不施肥產生線蟲胞囊量加倍，并且施肥玉米繁殖的胞囊孵化率是未施肥玉米繁殖胞囊的2～3倍。

8.2 大豆抗胞囊線蟲的生化反應

酚類前體物質經生化反應后可形成植物保衛素和木質素，發揮重要的抗病作用。顏清上對大豆抗感品種接種大豆胞囊線蟲4號小種卵和2齡幼蟲后根部總酚含量、綠原酸含量和阿魏酸含量測定結果表明，抗源品種灰皮支黑豆和元缽黑豆接種后總酚量增加較感病品種魯豆1號增加高出3～5倍左右。抗源品種元缽黑豆和灰皮支黑豆分別較接種大豆胞囊線蟲前類黃酮含量增加31.53%和17.91%，而感病品種魯豆1號則較接種前下降了19.19%。接種大豆胞囊線蟲后感病品種魯豆1號的木質素降低13.57%，而抗病品種元缽黑豆和灰皮支黑豆分別增加13.79%和25.27%（顏清上等，1997）。張軍等（2002）研究了抗感大豆胞囊線蟲的野生、半野生和栽培大豆品種在接種和未接種大豆胞囊線蟲3號小種條件下抗源生化指標總酚含量的表達情況。結果顯示，大豆根部總酚含量在接種大豆胞囊線蟲后，各種大豆材料都表現為增加，但抗病材料總酚含量增加幅度遠遠大于感病材料。由此認為總酚含量可以作為鑒定大豆胞囊線蟲3號小種抗源生化指標之一，并指出測定大豆胞囊線蟲3號小種該抗源生化指標最佳時期為后期。

(未完待續)

S435.651

B

1674-3547（2010）02-0013-05

2010-01-06

1.黑龍江省自然科學基金項目（C200630）;2.大豆生物學部共建教育部重點實驗室開放基金項目（SB08B01）