基于聚乙烯袋水培法9個甜瓜品種對埃及列當的抗性鑒定

張 紅，王豪杰，毛建才，李俊華，翟文強,伊鴻平，Hanan Eizenberg，Yaakov Tadmor

(1.新疆農業科學院哈密瓜研究中心，烏魯木齊 830091；2.以色列農業研究組織Newe Yaar研究中心，以色列 )

0 引 言

【研究意義】 埃及列當(OrobancheaegyptiacaPers)是一類高度危險的全寄生性雜草，在新疆南疆和吐-哈產區發生普遍且嚴重[1]。由于列當危害主要在地下，等發現時已造成較大損失[2、3]。研究甜瓜列當抗性室內鑒定方法，加速培育抗列當品種進程，埃及列當種子只有在寄主根系分泌物刺激下才會萌發，因其自身沒有葉綠素，生長完全依賴于吸盤在寄主根部截留寄主的水分和營養物質，這使得對埃及列當發生區的控制極為困難[4]。培育抗列當品種是應對列當危害最經濟可行、環境友好的防治方法[5]。【前人研究進展】目前，對列當的抗性鑒定主要采用田間試驗[6]及室內試驗包括實驗室實驗[7-9]。其中，根室法對寄生性雜草抗性實驗室鑒定中應用廣泛[10]。彭金鳳等[11]利用根室法對31個新疆甜瓜品種列當抗性進行評價，不同甜瓜品種根系分泌物對埃及列當種子萌發誘導活性不同，誘導活性較低的，能夠明顯抑制已經建立寄生關系的列當的生長。【本研究切入點】聚乙烯袋水培法是一種研究根寄生性雜草的萌發、附著以及寄主潛在抗性的技術[12、13]。Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對向日葵抗感列當品種進行研究。基于聚乙烯袋水培法研究甜瓜不同品種對列當的抗性鑒定方法。【擬解決的關鍵問題】利用聚乙烯袋水培法對9個甜瓜品種對埃及列當種子萌發誘導活性及列當種子發芽數、寄生及瘤狀莖數量的差異，評價抗性程度和水平，為甜瓜抗列當育種的室內篩選方法提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

甜瓜品種(系)K2-1、K2-2、K2-4、K2-5、K2-7、K2-8，由新疆農業科學院哈密瓜中心提供；Ay、 CEZ、Ny由以色列農業研究組織尼維亞研究中心提供。

列當種子采自新疆伽師縣臥里托格拉克鎮甜瓜地，經形態學和分子輔助鑒定為埃及列當。

1.2 方 法

1.2.1 甜瓜種子表面消毒及催芽

每個甜瓜品種10粒種子，1.5%鹽酸表面消毒14 min，無菌水沖洗后，置于無菌發芽紙上，25℃培養箱催芽。

1.2.2 列當種子表面消毒

將過篩的純凈列當種子裝入茶葉袋中(約占袋1/5)，70%酒精表面消毒2.5 min，1%次氯酸鈉溶液表面消毒10 min，無菌水沖洗4次，超凈工作臺吹干約2 h，4℃保存備用。

1.2.3 聚乙烯袋水培法

聚乙烯袋水培法參照Parker and Dixon[12]方法，略有改動。

將甜瓜幼苗單株垂直放入預先放入玻璃纖維濾紙的聚乙烯袋中間，露出部分胚軸及全部子葉，每袋均勻撒入200粒埃及列當種子之后，將聚乙烯袋置于四面圍繞黑色薄膜的培養架上(使根部保持在黑暗中)。加入20 mL Hoagland營養液[13]，25℃/20℃(日/夜)，14 h光照培養室培養。每個品種10次重復。

1.2.4 對照獨腳金內脂處理

另設對照，瓜苗移入聚乙烯袋1周后，每袋注入5mL 10-5M獨腳金內脂。每個品種10次重復。

1.2.5 照相顯微鏡觀測列當種子萌發和寄生

聚乙烯袋水培30 d后，鏡檢并統計瓜列當種子發芽、侵染寄生數及瘤狀莖數量。

1.3 數據處理

用 SPSS 統計軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 埃及列當種子在甜瓜根系上的發芽、寄生及生長

聚乙烯袋水培法可直觀的觀測埃及列當種子在甜瓜根系分泌物刺激下萌發并與寄主根系接觸，形成吸器侵入寄主根內，通過與寄主根的維管束聯吸取水分和養料，逐漸發育長大成瘤狀植株。圖1

表 1 埃及列當在9個甜瓜品種上的寄生

Table 1 The parasitism of Orobanche aegyptiaca Pers in 9 melon varieties

甜瓜品種Melonvatieties埃及列當種子發芽未寄生GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當寄生Parasitism埃及列當寄生長出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-116a5a8ak2-213a1a0.5bk2-411a4a3abk2-511a5a4abk2-710a3a0.5bk2-815a6a4abAy13a5a3abNy7a3a3abCEZ6a1a0b

注: 不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0．05 level

2.2 聚乙烯袋水培法抗性評價

研究表明,9個甜瓜品種對埃及列當種子萌發誘導活性不同，所接種的列當種子發芽數、寄生及生長至瘤狀莖數量也不同。埃及列當在9個甜瓜品種根系上的萌發及寄生數量不存在顯著差異，而k2-2、k2-7及CEZ這3個品種在瘤狀莖數量存在顯著差異。用瘤狀莖數量評價9個甜瓜品種抗性，k2-1對埃及列當種子萌發誘導活性最高，瘤狀莖數量也最多，即k2-1在9個品種中對埃及列當最敏感，其余依次為k2-8、Ay、k2-、k2-4、Ny。K2-2、K2-7和CEZ瘤狀莖數低至不足1個，即k2-2、k2-7及CEZ抗埃及列當。9個甜瓜品種對列當寄生的抗感性存在差異，k2-2、k2-7及CEZ這3個品種抗性優于其他品種。表1、圖2

對照獨腳金內脂處理的埃及列當在9個甜瓜品種根系上的萌發、寄生及瘤狀植株均存在顯著差異。其中，在甜瓜品種k2-7上的萌發存在顯著差異，而Ny、CEZ則存在極顯著差異；埃及列當在甜瓜品種k2-1根系上的發芽數最高，即k2-1對埃及列當種子萌發誘導活性最高，與上述自然誘導有相似規律，但數量遠高于自然誘導(196>16)，而Ay、Ny及CEZ上的瘤狀植株生長數最低。表2,圖2

圖1 埃及列當侵染甜瓜

Fig.1 TheOrobancheaegyptiacainvaded melon

圖2 埃及列當在9個甜瓜品種的發芽、寄生及瘤狀莖數量

Fig.2 The number of germination, parasitism and formation shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties

表2 埃及列當在9個甜瓜品種上的寄生(獨腳金內脂處理)

Table 2 The parasitism ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

甜瓜品種Melonvarietes埃及列當種子萌發GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當寄生并長出吸器Parasitismwithhaustorium埃及列當寄生長出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-1196a25ab18abk2-2161abc55ab25abk2-4189ab42ab27abk2-5180ab52ab18abk2-7149bc58a30ak2-8159abc41ab14abAy157abc25ab0abNy127c53ab6bCEZ133c22b5ab

注:不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

Note: The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0.05 level

圖3 埃及列當在9個甜瓜品種的發芽、寄生及瘤狀莖數量(獨腳金內脂處理)

Fig.3 The number of germination, parasitism and shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

3 討 論

Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對向日葵的研究表明，無論感性品種還是抗性品種都刺激列當種子發芽，但是抗性品種列當的發芽管滲入寄主根部時不能在抗性品種根內生長，即抗列當的向日葵品種的瘤狀莖顯著低于感性品種。研究對利用聚乙烯袋水培法的9個甜瓜品種的列當抗性鑒定也獲得了相似的結果，證明聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜抗感列當品種室內篩選方法。

聚乙烯袋水培法與根室法[11]，都可以觀測到不同甜瓜品種根系分泌物對埃及列當種子萌發誘導活性及列當種子發芽數、寄生及瘤狀莖數量的差異，從而對甜瓜列當抗性進行評價。相比于根室法，聚乙烯袋水培法使寄主根系和列當寄生生長保持在黑暗中，可更好的模擬寄主和列當的生長環境，從而結果更可靠準確。

獨腳金內酯可顯著提高列當種子的發芽、寄生和瘤狀莖數量，對照實驗進一步驗證了聚乙烯袋水培甜瓜根系分泌物對列當誘導活性的真實狀態和真實性。

研究利用聚乙烯袋水培法開展的9個甜瓜品種對埃及列當抗性鑒定是對2018年在以色列農業研究組織尼維亞研究中心甜瓜品種鑒定實驗的進一步驗證，兩地試驗結果完全一致。

4 結 論

聚乙烯袋水培9個甜瓜品種，其根系分泌物都可刺激列當種子發芽，但瘤狀莖數量差異顯著。用瘤狀莖數量評價9個甜瓜品種對埃及列當抗性。k2-2、k2-7及CEZ這3個品種抗性優于其他品種。聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜品種列當抗性室內鑒定方法。