普通白菜品種對上海地區根腫病抗性比較分析

莫 霏 黃隆堂 黃丹楓，2 張屹東，2*

〔1上海交通大學農業與生物學院，上海 200240；2農業部都市農業重點實驗室（南方中心），上海 200240〕

普通白菜品種對上海地區根腫病抗性比較分析

莫 霏1黃隆堂1黃丹楓1，2張屹東1，2*

〔1上海交通大學農業與生物學院，上海 200240；2農業部都市農業重點實驗室（南方中心），上海 200240〕

選用常規栽培的6個普通白菜品種，在上海弘陽農莊基地進行抗根腫病對比試驗；并測定發病植株與正常植株的部分生理指標。結果表明：超越808和福盛218的病情指數＞30，表現感病；青陽和金品夏戀的病情指數在10～20之間，表現抗病；超越909病情指數＜10，表現高抗；金品綠優美病情指數為0，表現免疫。6個普通白菜品種發病植株的葉長、葉寬、株高、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、根部Na+含量均低于正常植株，但可溶性糖含量、根部K+含量及K+/Na+比值均顯著高于正常植株。綜合各項指標測定結果，金品綠優美可考慮作為上海地區根腫病病區主栽品種及輔助育種材料。

普通白菜；根腫病；品種抗性；生理指標

根腫病是鞭毛菌亞門蕓薹根腫菌（Plasmodiophora brassicae Woron）侵染引起的一種土傳真菌病害，也是一種世界性土傳病害（Dixon，2009），中國各地均有分布（沈向群 等，2009）。感病后的植株因受病菌刺激，根組織異常大量增生，膨大形成瘤狀的腫根，致使植株根系生長和吸收能力受損害（陳瑤和王火旭，2014）。根腫病主要為害十字花科作物，近年來根腫病嚴重影響綠葉類蔬菜的產量和品質。國內外利用農業措施、化學藥劑、抗病品種、生物防治等方法防治根腫病（王靖 等，2011），但效果不佳。況寧寧等（2012）對13個大白菜品種進行了根腫病抗性鑒定，并對與抗病性相關的生理生化指標進行了分析，結果表明PAL、SOD、POD、PPO活性和Pro、MDA含量變化是大白菜抗根腫病的重要生理生化基礎。目前，根腫病在世界各大蔬菜種植區普遍發生，常常造成大幅度減產；但是，其發病機理尚不完全清楚，亦無徹底的根治方法。因此根腫病一直是國內外學者研究的熱點。

普通白菜〔Brassica campestris L. ssp. chinensis（L.）Makino var. communist Tsen et Lee〕為十字花科蕓薹屬植物，又名小白菜、小油菜、小青菜等，原產于我國，南北各地均有分布（張秀榮 等，2012）。在上海地區，普通白菜是栽培面積最大的綠葉類蔬菜，近年來根腫病發生面積急劇上升，危害極其嚴重（李妍，2010）。在眾多的防控方法中，選用抗病品種是最廣泛的使用方法（Ludwig-M ü ller & Schuller，2008），也是最經濟、安全有效的方法（譚翀和岳艷玲，2013）。而關于普通白菜不同品種間根腫病抗性比較及發病植株與正常生長植株間生理指標差異性研究鮮有報道。本試驗通過對普通白菜根腫病發病率、發生程度等關鍵因子的調查和記錄，初步了解普通白菜根腫病發生態勢及規律；對發病植株與正常植株的部分生理指標進行測定、對比，以期為普通白菜抗根腫病品種篩選提供參考，也希望有助于與抗根腫病相關生理指標的篩選。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試普通白菜品種為上海市青浦區弘陽農莊基地常規種植的6個品種，品種名稱、主要特征特性及來源見表1。

表1 供試的6個普通白菜品種名稱、主要特征特性及來源

1.2 試驗設計

試驗于2016年3～5月在上海市青浦區弘陽農莊第234號大棚（37.9 m×8 m）進行，土壤類型為粘質壤土，根腫病發病較嚴重。每個品種3次重復，共18個小區，隨機排列。采用中間壘田埂的方法將大棚分隔成6塊，每塊再分成3個小區。深翻土地，每667 m2施農家肥1 200 k g、芭田復合肥（N∶P∶K=15∶10∶6）10 kg。撒播，控制大棚內早上平均溫度為16 ℃，中午為40 ℃，晚上為10 ℃；光照時間7：00～17：00；每10 d灌溉1次，在下午進行。

1.3 項目測定

1.3.1 病情指數 從根腫病始發開始，每10 d取樣1次，連續取3次，即定植后40、50、60 d調查發病率。采用5點取樣法，每次每重復取10株，即每個品種取30株。調查、記錄發病株數和發病等級，計算發病率和病情指數。

病情分級標準按照農業部公益性行業（農業）科研專項（201003029）制定的標準：0級，根部無腫瘤，根系正常發育；1級，側根著生少許腫瘤或主根稍有膨粗，有小但肉眼清晰可見的結節狀腫塊；3級，主根著生腫瘤，有明顯的較大結節狀或球狀腫塊；5級，主根上出現大的腫瘤，膨大成紡錘狀，大的腫塊一直延伸到下胚軸，植株矮小，生長停止（馬丹丹，2015）。

普通白菜品種抗性類型根據病情指數（DI）進行劃分：免疫（I），DI=0；高抗（HR），0＜DI＜10；抗病（R），10≤DI＜20；耐病（T），20≤DI＜30；感病（S），DI≥30。

1.3.2 形態指標測定 播種后40 d取樣，采用3點取樣法，每重復分別取發病植株3株、正常生長植株3株。采用游標卡尺測定植株第4片葉（最大的）葉長（從葉片基部到最高點的長度）、葉寬（葉片最寬部位）以及株高（從植株基部到最高點的長度）。

1.3.3 生理生化指標測 定 播種后40 d取樣，采用3點取樣法，每重復分別取發病植株3株、正常生長植株3株。采用CCM-300葉綠素含量測定儀測定第4片葉的葉綠素含量；采用均勻打孔的方式，在第4片葉上取0.5 g，測定可溶性糖、可溶性蛋白含量，可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法（黃小莉，2013），測試所用試劑盒均購于南京建成生物工程研究所。

1.3.4 礦質元素含量測定 播種后40 d取樣，采用3點取樣法，每重復分別取發病植株3株、正常生長植株3株。將植株洗凈后剪取根部，放到烘箱中105 ℃烘干2 h，然后60 ℃烘干至恒重（約3 d）；用研缽磨成粉末，過60孔篩后稱質量；準確稱取0.2 g，置于10 mL濃硝酸中，消 煮10 h，至溶液變得清亮；用蒸餾水定容至250 mL容量瓶，在上海交通大學分析測試中心采用ICP儀測定植株根部K+、Na+含量。

1.4 數據處理

采用Excel軟件對試驗數據進行統計分析、作圖；采 用SPSS 18.0軟件進行差異顯著性分析；采用Duncan’s新復極 差法進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 抗病品種篩選

從表2可以看出，不同品種普通白菜對根腫病的抗性有差異。超越808 和福盛2 18的病情指數＞30，表現感病；青陽和金品夏戀的病情指數在10～20之間，表現抗病；超越909病情指數＜10，表現高抗；金品綠優美病情指數為0，表現免疫。其中，超越808、青陽、超越909、金品夏戀之間病情指數無顯著差異，福盛218病情指數與超越909、金品綠優美之間差異分別達極顯著水平。

表2 不同品種普通白菜根腫病抗性差異

2.2 形態指標

從表3可以看出，普通白菜各品種發病植株的葉長、葉寬、株高均小于正常植株。其中，金品夏戀發病植株的葉長、葉寬與其正常植株差異最大，葉長顯著減少了32.7%，葉寬顯著減少了37.5%；福盛218發病植株的株高與其正常植株差異最大，顯著降低了22.2%。各品種之間發病植株的葉長、葉寬、株高均差異不顯著。

表3 不同品種普通白菜正常植株與發病植株的形態指標 mm

2.3 生理生化指標

2.3.1 葉綠素含量 由圖1可知，普通白菜各品種發病植株的葉綠素含量（SPAD）均低于正常植株。其中，超越808發病植株的SPAD值與其正常植株差異最大，顯著降低了21.6%。

2.3.2 可溶性糖含量 由圖2可知，普通白菜各品種發病植株的可溶性糖含量均顯著高于正常植株。其中，超越909發病植株的可溶性糖含量與其正常植株差異最大，顯著提高了58.2%。各品種發病植株間，金品夏戀與福盛218、青陽的可溶性糖含量差異亦達顯著水平。

2.3.3 可溶性蛋白含量 由圖3可知，普通白菜各品種發病植株的可溶性蛋白含量均低于正常植株。其中，金品夏戀、超越909發病植株的可溶性蛋白含量比其正常植株分別顯著降低了26.0%和25.4%。各品種之間發病植株的可溶性蛋白含量無顯著差異。

2.4 根部礦質元素含量

由圖4可知，普通白菜各品種發病植株根部K+含量均高于正常植株。其中，福盛218發病植株根部K+含量與其正常植株差異最大，顯著提高了104.2%。各品種之間發病植株根部K+含量差異不顯著。

圖1 不同品種普通白菜正常植株與發病植株的葉綠素含量

圖2 不同品種普通白菜正常植株與發病植株的可溶性糖含量

圖3 不同品種普通白菜正常植株與發病植株的可溶性蛋白含量

圖4 不同品種普通白菜正常植株與發病植株根部K+含量

由圖5可知，普通白菜各品種發病植株根部Na+含量均顯著低于正常植株。其中，超越909發病植株根部Na+含量與其正常植株差異最大，顯著降低了92.8%。各品種發病植株之間，青陽根部Na+含量顯著高于其他品種。

圖5 不同品種普通白菜正常植株與發病植株根部Na+含量

由圖6可知，普通白菜各品種發病植株根部K+/Na+比值均顯著高于正常植株。其中，超越808發病植株根部K+/Na+比值與其正常植株差異最大，顯著升高了299.9%。各品種發病植株之間，超越909與福盛218、青陽根部K+/Na+比值亦差異顯著。

圖6 不同品種普通白菜正常植株與發病植株根部K+/Na+比值

3 結論與討論

3.1 不同品種普通白菜對根腫病的抗性差異

品種抗性篩選試驗結果表明，不同普通白菜品種對根腫病抗性差異達極顯著水平，供試6個普通白菜品種的發病率介于0～60%之間，平均為27.78%；依據病情指數分成了免疫、高抗、抗病、感病4類。汪春等（2014）采用田間自然發病法在根腫病發生嚴重地區對 30 個小油菜品種進行抗性研究，篩選出安徽省黃山油菜荃銀油5號、德油早1號等為抗根腫病品種。符明聯等（2011）對參加四川省區域試驗的70個小油菜品種進行了根腫病抗性差異研究，獲得1份高抗材料，但是沒有發現免疫的品種。Ludwig-M ü ller等（1997）研究表明，大白菜感病品種帕金雖然表面沒有出現根部腫大的癥狀，但是使用掃描電鏡觀察可以檢測出根部的真菌。本試驗中，金品綠優美沒有出現發病植株，初步判斷為免疫品種，但還需要進行人工接種鑒定。

3.2 不同品種普通白菜正常植株與發病植株間生理生化指標的差異

發病初期，普通白菜各品種發病植株的形態指標、葉綠素含量均低于正常植株。感病后的植株因受病菌刺激，細胞加速分裂，根組織異常大量增生，膨大形成瘤狀的腫根（田雅琳，2015），致使根的正常生理機能受阻抑，消耗整個植株生長需要的養分，從而導致葉片生長緩慢。葉綠素是植物光合作用的基礎，對于不同品種之間葉綠素含量的差異，徐秉良等（2005）研究表明不同抗性苜蓿品種間的葉綠素含量沒有明顯的差異，不能將葉綠素含量作為評價品種抗病性的指標。本試驗中，普通白菜不同品種發病植株與正常植株葉綠素含量的變化與品種抗病、感病無明顯關系，此結果也說明葉綠素含量不適宜作為普通白菜是否抗根腫病的生理指標。

本試驗結果表明，發病植株的可溶性糖含量顯著高于正常植株。原因是可溶性糖作為滲透保護物質，可提高細胞液的濃度，增加細胞持水力及組織中非結冰水（程潔，2013）。當病原物侵染植株后，根組織異常大量增生，膨大形成腫根，消耗整株植物的水分，導致葉片失水，從而可溶性糖含量增加。丁九敏等（2005）研究表明，葉片中可溶性糖含量高的黃瓜品種對霜霉病的抗性強。本試驗中，金品夏戀發病植株可溶性糖含量為0.75 mg·g-1，與福盛218、青陽之間的差異分別達顯著水平，表現較抗病。對于普通白菜根腫病不同抗感品種之間可溶性糖含量與抗性關系的作用機理還有待深入研究。

蛋白質是決定生物屬性的基本物質，尤其是可溶性蛋白質，植物體內的可溶性蛋白質大多是參與各種代謝的酶類，植株受到病菌侵染時，它們會發生一定的變化（馬丹丹，2015）。本試驗結果表明，在生長期普通白菜發病植株的可溶性蛋白含量低于正常植株。此結果與王玲平（2001）在黃瓜枯萎病上的研究結果一致，說明植株感病后可溶性蛋白含量是下降的。這個變化主要是因為感病后，根腫菌侵入植株根部，使蛋白質合成的相關細胞器受到損傷，抑制了新蛋白的合成。

植物響應各種逆境脅迫時，膜轉運蛋白起重要作用，尤其是K+、Na+的吸收轉運蛋白（Schroeder et al.，2013），這也直接影響了根系統中礦質元素的吸收和積累。根腫菌的侵染影響了根系對礦質元素的吸收。本試驗中，普通白菜發病植株與正常植株根部離子含量的表現為：同一品種，感病植株根部K+含量高于正常植株，而Na+含量則顯著低于正常植株，K+/Na+比值顯著高于正常植株。這可能是因為普通白菜植株感染根腫病后根部膨大腫脹，在此過程中細胞分裂旺盛，生命活動較強，需要大量的礦質營養，而相對向地上部運輸的營養減少，這就使得感病植株根部有較多的礦質營養元素積累。本試驗中，超越808和福盛218的發病植株根部K+含量相比其正常植株均有顯著差異，這兩個都是感病品種，也就說明根腫病的發生會引起植株根部K+含量增加，增加幅度越大的品種可能抗性越差。這些感病植株根系離子吸收的異常變化可能是由于膜轉運蛋白的功能異常造成的，其具體機制目前尚無研究，需要進一步探索。

綜合各項指標測定結果，金品綠優美可考慮作為上海地區根腫病病區主栽品種及輔助育種材料。

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Comparative Analysis of Clubroot Resistance between Different Cultivars of Pakchoi

Mo Fei1，HUANG Long-tang1，HUANG Dan-feng1，2，ZHANG Yi-dong1，2*
〔1School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiaotong University，shanghai 200240，China；2Key Laboratory of Urban Agriculture（South Center），Ministry of Agriculture，Shanghai 200240，China〕

The experiment was conducted in the greenhouse of Hongyang Farm in Shanghai．Six conventional cultivated pakchoi〔Brassica campestris L. ssp. chinensis（L.）Makino var. communist Tsen et Lee〕cultivars were used to carry out comparative trial on clubroot resistance and to measure partial physiological indicators between the susceptive and normal plants．The results showed that the disease indexes of‘Chaoyue 808’and‘Fusheng 218’were more than 30．They were susceptible．The disease indexes of‘Qingyang’and‘Ji npinxialian’were 10-20．They were resistant．The disease index of‘Chaoyue 909’was less than 10．It showed high resistance．The disease index of‘Jinpinlyuyoumei’was 0，it was immune．The leaf length，leaf width，plant height，chlorophyll content，soluble protein content and Na+content in root of the susceptible pakchoi plants were lower than that of the normal plants among the 6 tested normal pakchoi cultivars．However，the contents of soluble sugar，K+content and K+/Na+ratio in root were significantly higher than that of the normal plants．The results of testing each physiological indicators showed that‘Jinpinlyuyoumei’could be used as major cultivar and assisting breeding material in Shanghai area.

Pakchoi；Clubroot；Resistance of cultivar；Physiological indicator

莫霏，女，碩士研究生，專業方向：植物逆境生理，E-mail：394583828@qq.com

*通訊作者（Corresponding author）：張屹東，男，副研究員，碩士生導師，專業方向：植物營養生理與抗逆生理，E-mail：zhyd@sjtu.edu.cn

2016-09-23；接受日期：2016-11-11

上海交大—青浦區校科技合作專項（14H100000298），上海市綠葉蔬菜產業技術體系建設專項（2016-2020）