‘摩爾多瓦’與‘紅地球’葡萄雜交后代對霜霉病抗性的遺傳分析

楊麗麗，牛早柱，魏建國，陳展，趙艷卓，褚鳳杰*

（河北省農林科學院石家莊果樹研究所，河北石家莊 050061）

霜霉病作為葡萄生產中的第一大病害，在全世界范圍內普遍發生，我國從20世紀80年代起發生嚴重。葡萄霜霉菌屬于單軸霉屬真菌[Plasmopara viticola(Berk.et Curtis)Berl. et de Toni.]，是專性寄生菌，它可以在適宜的環境條件下侵染葡萄的任何幼嫩部位，但主要以為害葉片為主，常造成葉片早落，影響樹勢和營養貯藏，降低樹體抗性[1-2]。近幾年由于氣候原因，霜霉病的發生呈現早發趨勢，在春夏交替之際病原菌侵染花序和幼果，給果農造成巨大經濟損失，輕者減產30%～50%，重者減產達80%以上[3]。目前控制真菌病害發生的最有效方法就是培育和利用抗病葡萄新品種，通過抗病品種的推廣應用縮小病害的發生范圍，降低其發病程度，減少霜霉病對葡萄產業的危害[4]。本試驗以高抗霜霉病葡萄品種‘摩爾多瓦’與感病葡萄品種‘紅地球’為親本，創建了兩品種的雜交群體，采用田間自然發病調查和室內人工離體接種兩種方法，研究親本及后代對霜霉病的抗性及遺傳傾向，為今后抗霜霉病葡萄品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試材取自石家莊果樹研究所葡萄試驗示范園，以歐美種‘摩爾多瓦’與歐亞種‘紅地球’雜交的F1代，從中隨機選取160株進行霜霉病的田間自然發病的調查和室內離體接種鑒定。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間霜霉病調查

2017—2018年連續兩年在霜霉病高發期（7—8月）每隔10 d調查一次霜霉病的發病情況，連續調查3次。調查方法為每個株系調查3個枝條，按病斑面積占總葉片面積比例分9級記錄，計算病情指數。

1.2.2 霜霉菌的準備

霜霉菌取自石家莊果樹研究所葡萄示范園內‘玫瑰香’葡萄品種上自然發病的葉片，首先在霜霉病初發期采集新發病的葡萄葉片，用細毛刷將葉片背面的新鮮孢子輕輕刷到盛有無菌水的三角瓶中，然后用小噴壺噴在‘玫瑰香’幼嫩葉片背面，放置在鋪有兩層無菌水浸濕濾紙的培養皿中，置入培養箱（溫度23 ℃，濕度80%）中培養，長出新鮮霉層后備用。

1.2.3 供試F1代群體接種

2017年在霜霉病發生初期取雜交F1代枝條頂端幼嫩葉片，用無菌水沖洗3次，濾紙吸干表面水分，打成直徑1.5 cm的葉盤，放在5%的瓊脂培養基上，并以‘玫瑰香’為對照。在葉盤中央滴6～8 μL無菌水，用鑷子夾取培養好的霜霉病菌絲放置在水滴上。首先把葉盤置于培養箱暗培養24 h后用濾紙吸走葉盤上的水滴，繼續培養（溫度23 ℃，光照16 h/d，濕度80%）。每皿10個葉盤，3次重復，第6天調查病情指數。

1.2.4 結果統計及分級標準

按葉片的病斑面積分級，統計病情指數。分級標準參考趙雪艷等[5]的方法：0級，無病斑；1級，病斑面積占整個葉片面積的5%及以下；3級，病斑面積占整個葉片面積的6%～25%；5級，病斑面積占整個葉片面積的26%～50%；7級，病斑面積占整個葉片面積的51%～75%；9級，病斑面積占整個葉片面積的75%以上。

霜霉病抗性分為5級[5]：即免疫（I），病情指數0.00；高抗（HR），病情指數15.00以下；中抗（MR），病情指數為15.00～25.00；感病（S），病情指數為25.01～50.00；高感（HS），病情指數50.00以上。

2 結果與分析

2.1 F1代田間自然發病情況分析

圖1 群體F1代霜霉病田間自然發病情況分析Figure 1 Natural incidence of downy mildew in F1 population in the fi eld

圖2 ‘摩爾多瓦×紅地球’與部分后代發病情況Figure 2 The morbidity situation of some progenies of "Moldova×Red Globe "

由圖1可以看出，2017年、2018年田間調查發病鑒定結果較為一致，結合群體霜霉病抗性鑒定所得的表型數據，母本‘摩爾多瓦’的病情指數為0.42，表現高抗霜霉病；父本‘紅地球’的病情指數為91.6，表現為高感霜霉病。160株雜交后代中，2017年與2018年田間調查霜霉病抗性均呈現連續性分布。兩年數據顯示，免疫級別的單株分別占3%、4%；屬于高抗級別的單株占11%、14%；其中，中抗級別的單株比例最高，2017年為39%，2018年為38%；感病級別單株比例分別為27%、30%；高感的單株占比分別為19%、14%。可見，田間霜霉病抗性總體表現呈正態分布，說明霜霉病抗性具有典型的數量性狀遺傳的特征。同時，有部分后代在兩年間均處于免疫與高抗級別，可見具有較大選育抗霜霉病單株的潛力。

2.2 室內離體接種霜霉病抗性鑒定

根據離體葉盤接菌試驗結果對雜交群體進行霜霉病抗性鑒定，親本及部分后代群體接種后的發病情況顯示，雙親對霜霉病抗性存在明顯差異且在后代群體中產生分離（圖2）。

由圖3可知，2017年室內離體接種霜霉病抗性鑒定數據與當年田間調查數據趨勢大體一致，呈連續性分布，中抗占比最大，免疫最小。但是，群體后代中各抗性級別所占比例存在差異。在160株雜交后代中，免疫級別的單株占2%；屬于高抗級別的單株占10%；其中中抗級別的單株比例最高，為42%；感病級別單株比例為26%；高感的單株占比位20%。其中，免疫級別與高抗級別占比分別降低1%，中抗級別的占比上升3%，感病級別以上單株占比并未變化，可見植株抗性會隨著環境不同發生輕微差異。

2.3 雜交后代抗病性遺傳分析

由表1可以看出，雜交組合后代變異幅度較大，分布較為廣泛，變異系數為75%。子代平均抗病指數低于親中值，雜交后代中都出現了部分超親單株，且兩年間較為穩定，具有較大選育抗霜霉病單株的潛力。

圖3 群體F1代室內離體接種霜霉病抗性鑒定分析Figure 3 Identi fi cation of resistance to downy mildew inoculated in vitro in F1 population

表1 雜交后代抗病性的遺傳變異Table 1 Genetic variations of resistance phenotype value of crossing progeny

3 討論與結論

試驗中選擇恰當的抗病鑒定方法是保證結果可靠性的關鍵。葡萄霜霉病鑒定方法大致有兩類：一是田間自然鑒定；二是人工接種鑒定。人工接種鑒定方法又分為三類：即田間接種鑒定、溫室接種鑒定和室內接種鑒定。李曉紅等采用田間自然發病調查和室內離體葉片接種鑒定的方法，評價了150份山葡萄種質資源，研究表明田間發病調查和室內離體葉片鑒定的結果具有高度的一致性，并篩選出13個感病弱的山葡萄資源[6]。李寶燕等[7]采用田間自然發病調查和室內離體葉片接種方法鑒定了40個葡萄品種對霜霉病的抗性，研究表明多數葡萄品種在室內外環境條件下對霜霉病的抗性基本一致，病情抗性級別相同。本試驗采用田間自然發病調查和室內離體葉盤接種兩種鑒定方法，研究雜交群體160株個體對霜霉病的抗性，結果表明群體后代表型在5個級別免疫、高抗、中抗、感病和高感中都有表現。室內離體接種霜霉病抗性鑒定數據與當年田間調查數據趨勢大致相同，完全可反映植株田間感病性。但是，群體后代中仍舊存在少量差異，說明環境的不穩定性在抗性鑒定方面存在影響，因此研究中必須結合多年的數據多重分析，才能更加精確的鑒定葡萄霜霉病抗性[8]。

此外，很多學者對霜霉病抗性遺傳進行了研究。宋潤剛等[9]利用山葡萄品種與歐亞種釀酒葡萄品種進行種間雜交、回交和重復雜交的42個組合，（F1～F4）7680株后代進行霜霉病抗性遺傳分析，研究表明山葡萄種間雜交后代（F1～F4）對霜霉病抗性出現分離，表現為連續分布，后代群體抗病性主要由抗病親本決定，雜交組合中抗病親本越多，后代群體中分離到的抗病單株越多，為多基因控制的數量性狀遺傳，“抗病基因”有累加效應。Sapkota等[10]對美洲種與歐亞種雜交的F1代研究了霜霉病抗性遺傳規律，連續兩年的田間監測結果表明，抗病性呈現連續分布。冷歡等[8]以‘紅地球×雙優’組合149株雜交后代及‘霞多麗×北冰紅’組合130株雜交后代為試材，采用室內離體葉盤接種的方法，研究分析了兩個雜交組合對霜霉病的抗性與遺傳特征，結果表明兩個雜交組合抗性均出現了顯著分離，呈連續分布，為典型的數量性狀遺傳，認為山葡萄與歐亞種遠緣雜交組合中可能存在一定的雜種優勢。賀普超等[11]認為葡萄對霜霉病的抗性為多基因控制，表現數量性狀遺傳的特征。野生種中主要存在主效抗性基因，種間雜交后代抗霜霉病的程度主要由野生親本的抗病性所決定，歐洲葡萄品種中存在的微效抗性基因可以加強主效基因的作用。本試驗結果與前人的研究結果類似，種間雜交后代群體的霜霉病抗性出現分離，呈連續分布，表現出數量性狀遺傳的特征。高抗親本‘摩爾多瓦’存在抗性基因，主要控制后代的抗病類型。并且，在種間雜交后代中出現了部分免疫單株，說明存在超親表達的現象。