芹菜葉斑病抗性雜種優勢及親子相關分析

吳鋒 高國訓 王武臺 王欽 王勇 耿以工

摘 ? ?要：以對葉斑病具有抗感差異的4個芹菜CMS不育系和6個自交系以及利用它們雜交配制獲得的17個雜種F1為試材，對其葉斑病田間發病情況進行實地調查，計算相應病情指數和相對抗病性指數，分析芹菜葉斑病抗性雜種優勢與親子相關性。結果表明：芹菜對葉斑病抗性存在一定的雜種優勢，其中超中優勢表現多一些，超親優勢相對較少。F1抗病性與高親和雙親均值存在顯著相關，母本對F1的影響力強于父本。

關鍵詞：芹菜;葉斑病;抗病性;雜種優勢;相關性

中圖分類號：S476 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.11.007

Heterosis and Parent-offspring Correlation Analysis of Resistance to Early Blight of Celery

WU Feng1， GAO Guoxun1， WANG Wutai1，WANG Qin2，3，WANG Yong4 ，GENG Yigong5

（1. Vegetable Research Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300384; 2. Tianjin Kerenel Vegetable Research Institute， Tianjin 300384; 3. Plant Protection Institute of Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin Vegetable Genetics and Breeding Enterprise Key Laboratory，Tianjin 300384， Tianjin Agricultural Dedelopment Service Center，Tianjin， 300061 ，China）

Abstract：Seventeen celery hybrids were obtained by crossing four CMS lines and six inbred lines with different resistance to early blight of celery （Cercospora apii Fres.）. Field investigation was carried out on the incidence of early blight. The disease index and relative resistance index were calculated to analyze the heterosis and parent-offspring correlation of disease resistance in celery. The results showed that there was a certain heterosis of resistance to early blight， in which the over mid-parent heterosis was more than the over better-parent. The RRI of F1 is significantly correlated with that of ?better-parents and mid-parents， and the influence on F1 of the female was stronger than the male.

Key words： celery; early blight（Cercospora apii Fres.）; resistance; heterosis; correlation

芹菜葉斑病最早由德國人Fresenius于1863年首次發現[1]，隨后在意大利、法國、奧地利、波蘭以及美國、加拿大等歐美各國相繼開始蔓延，并且逐年加重[2-4]。我國在20世紀七八十年代之前，芹菜葉斑病發生并不十分嚴重，隨著九十年代芹菜種植規模不斷擴大，種植模式不斷增多，葉斑病逐漸成為我國很多地區芹菜生產的一種主要病害。一般情況下，葉斑病可以造成芹菜產量損失10%～21%，嚴重發病地塊可達50%以上[5]，美國甚至出現葉斑病導致芹菜絕收的案例[6]。目前國內外進行芹菜葉斑病防治主要依靠施用各種殺菌劑[7-8]。據Lacy等[9]報道，美國佛羅里達州為了防治芹菜葉斑病，在3個月芹菜生長季一般要噴施20～40次殺菌劑，這不僅顯著提高了芹菜生產成本[6]，還增加了農藥殘留的安全隱患。

人們早已認識到，選育抗病品種是農作物病害防治所有手段中最為經濟、有效、環保的。美國在芹菜抗病育種方面，長期處于世界領先地位，他們在芹菜黃化病、斑枯病育種等方面已經有了較為深入的研究，但對芹菜葉斑病抗病育種研究相對不足[10-11]。本研究經過幾年反復試驗，研究總結了一套高效實用的芹菜葉斑病抗性鑒定方法[12]，對相關育種材料進行了抗性鑒定，篩選出了抗病資源，利用系統選育和CMS雄性不育轉育技術，創制出許多新型育種材料[13]，并通過雜交組配獲得了一批對葉斑病抗感性存在差異的雜交一代。本研究在此基礎上對相關親本與子代材料葉斑病抗性表現進行了雜種優勢與遺傳相關分析，旨在為進一步葉斑病抗病育種提供材料和理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以天津市農科院蔬菜研究所選育的A1等4個胞質型雄性不育系（CMS，cytoplasmic male sterility）和B1等6個自交系，及以她們為親本雜交配制獲得的17個F1組合為參試材料，以高感品種‘Sabrosa為對照。

1.2 試驗方法

1.2.1 芹菜材料的準備 將所有參試芹菜育種材料同時播種在裝有消毒營養土的105孔穴盤內，按照常規育苗方法進行培育，60 d后，芹菜穴盤苗長出4片真葉和發達根系。將芹菜穴盤苗定植到塑料防雨棚內的栽培畦，株行距為15 cm×20 cm。每個參試材料設3次重復，每次重復24株。

1.2.2 接種與培養 預先從感病芹菜植株上摘取發病嚴重、病癥特點典型的病葉，取分生孢子制備濃度為1×106個·mL-1的葉斑病尾孢菌懸浮液。定植20 d以后，采用制備好的孢子懸浮液，對所有參試芹菜植株，均勻噴霧進行接種。接菌后根據天氣條件變化，隨時監控棚內空氣溫度和濕度情況，利用膜上遮陽、棚體四周放風來調控棚內空氣溫度，使之保持在20～35 ℃之間;利用澆水和噴霧來增加棚內濕度，使相對濕度RH保持在80%以上，以利于芹菜葉斑病發病。

1.2.3 病情調查 采用高國訓等[12]的方法對所有試材的葉斑病發病情況進行量化調查和統計。

1.2.4 抗病性評價標準 根據病情分級調查結果計算病情指數。病情指數（DI）=∑（各級病葉數×對應級數值）/（調查總葉數×最高病級數）×100。以病情指數為依據，對參試芹菜材料的葉斑病抗性進行如下分級評價：免疫（I）： DI=0;高抗（HR）：075。同時計算參試芹菜材料的相對抗病性指數，相對抗病性指數（RRI）= ln（X/100- X）-ln（Y/100-Y），式中X 為高感對照‘SabrosaDI的值，Y 為參試材料的DI值[14]。

2 結果與分析

2.1 親本材料葉斑病抗性鑒定結果

表1列出參試的10個親本系的DI和RRI值，并標明每個親本系對葉斑病的抗性水平，從表中數據可見，在10個親本中，有2個母本為抗病（R）材料，1個母本和1個父本為中抗（MR）材料，1個母本和4個父本為感病（S）材料， 1個父本為高感（HS）材料，這表明親本材料缺乏高抗基因型，抗病和中抗材料占40.0%，感病材料占50.0%，高感材料占10.0%。親本間的抗病性能差異非常明顯。

2.2 芹菜葉斑病抗性雜種優勢分析

表2列出了17個芹菜雜交組合F1及其高親和親中RRI值，由表中數據可以看出，芹菜進行雜交組配，其后代群體葉斑病抗性是可以表現出雜種優勢的，而且超中優勢和超親優勢都存在，但不是所有組合都能表現出明顯的優勢，在本試驗觀測的17個組合中，有9個表現出正向超中優勢，5個表現出正向超親優勢，分別占總組合數的52.9%，29.4%。進一步分析發現，葉斑病抗性的雜種優勢表現與選用親本的抗性水平關系不大，雙親抗性較高時，其F1可以表現出較強的雜種優勢，如A2×B6的超中優勢和超親優勢分別達到17.78%，10.77%;雙親抗性較低時，其F1同樣也能表現出明顯的雜種優勢，如A3×B5的超中優勢和超親優勢分別達到27.80%，5.28%，只是抗性低的親本進行組配，其F1絕對抗病能力基本仍處于較低水平。在17個雜種一代中，雜種優勢表現最高的是A2×B4，超中優勢和超親優勢分別達到34.96%，14.38%，其母本DI和RRI分別為22.22，5.743，表現為抗病，其父本DI和RRI分別為62.22，3.991，表現為感病（見表1）。

2.3 親子間相關性分析

表3是以相對抗病性指數（RRI）為依據進行親子間相關性和回歸分析的結果。從表中數據可見，芹菜F1葉斑病抗性與母本的相關性大于父本，但相關程度沒有達到顯著性差異水平，F1抗病性與高值親本和雙親均值的相關性則呈現顯著正相關，說明在選配親本時，應該同時注重雙親的抗病能力，最好將抗病性更好的材料設計為母本，這樣配制的F1的抗性一般較高。

3 結論與討論

本試驗利用對芹菜葉斑病具有不同抗感性的親本材料配制雜交組合，獲得17個F1，通過對F1及其親本葉斑病田間表現進行實地調查與統計分析，證明芹菜雜種一代對葉斑病抗性可以表現出一定的雜種優勢，其中超中優勢表現多一些，超親優勢相對較少。在本試驗中，F1抗病性與其相應高親值和雙親均值存在顯著相關，母本對F1的影響力強于父本，但沒有達到顯著水平。根據這樣的試驗結果，我們在以后的抗病育種工作中選配親本時，應該同時考慮父母雙親的抗病能力，特別是母本的抗病能力應該更強些，這樣的組配設計出現具有抗病優勢的F1幾率應該更高。

芹菜進行雜種優勢育種的歷史很短，而利用雄性不育系是目前芹菜實現雜種優勢育種的唯一技術途徑[15]。我們的前期試驗已經證明，芹菜葉斑病抗性能夠通過多代回交方式，從一個自交系逐步轉育到相應雄性不育系，抗性水平保持基本不變[13]。為了提高育種效率，我們一方面利用廣泛收集的芹菜抗性資源進行整理與創新，培育優異的抗病自交系，另一方面利用現有不育系材料進行回交轉育，創新獲得具有不同農藝性狀的抗病不育系，進而以這些抗病不育系為母本進行雜交組配，希望獲得抗病優勢明顯的優良雜種一代。

參考文獻：

[1] FRESENIUS G. Beitr?ge zur mykologie[M]. Frankfurt a M： Bei H. L. Br?nner， 1863： 91-92.

[2] GALLOWAY BT. Celery leaf blight[J]， Botanical Gazette，1887，12（3）： 66-67.

[3] KLOTZ L J. A study of the celery early blight fungus， Cercospora apii fres[D]. Michigan： Michigan Agricultural College， 1921.

[4] GARBOWSKI L H， JURASZKWNA H. Choroby roslin uzytkowych wokresie 1926-1930[R]. Rocz. Ochr. Rosl. A1，1933， 97-235.

[5] 周桂珍， 王蘭芳. 芹菜葉斑病的發生與綜合防治[J]. 福建農業科技， 2006（3）： 50-51.

[6] Crop Reporting Board， Statistics Reporting Service U.S. Department of Agriculture. Celery[M]. Washington： U.S. Government Printing Office， 1986.

[7] RAID R N. Celery diseases and their management[M]//NAQVI SAMH： Diseases of Fruits and Vegetables Volume I， Dordrecht： Springer， 2004： 441-453.

[8] 柴忠良， 謝成君， 劉普明， 等. 芹菜葉斑病藥劑防治試驗[J]. 中國蔬菜， 2006（7）： 22.

[9] LACY M L， BERGER R D， GILBERTSON R L， et al. Current challenges in controlling diseases of celery[J]. Plant Disease， 1996， 80（10）： 1084-1091.

[10] QUIROS C F. Celery[M]//Kalloo G， Bergh B O. Genetic improvement of vegetable crops， Oxford， New York： Pergaman Press， 1993.

[11] EPSTEIN L. Celery genetics and breeding for disease resistance[EB/OL]. （2021-08-16）[2021-10-20]. http：//calcelery.com/wp-content/uploads/Epstein-A-20141.pdf.

[12] 天津市農業科學院. 一種芹菜葉斑病抗性鑒定方法： 中國， CN202110252727.9[P]. 2021-03-08.

[13] 高國訓， 吳鋒， 王武臺， 等. 芹菜育種材料葉斑病抗性田間鑒定[J]. 天津農業科學， 2021， 27（7）： 20-23.

[14] 曾士邁， 王沛有， 張萬義. 相對抗病性指數——小麥抗銹性定量鑒定方法改進之一[J]. 植物病理學報， 1981， 11（3）： 7-12.

[15] BRUZNICAN S， DE CLERCQ H， EECKHAUT T， et al. Celery and celeriac： a critical view on present and future breeding[J]. Frontiers in Plant Science， 2019， 10： 1699.

收稿日期：2021-09-15

基金項目：天津市科技支撐重點項目（18YFZCNC01220）;天津市蔬菜現代農業產業技術體系創新團隊芹菜育種專項;蔬菜種質創新國家重點實驗室項目;天津市農科院芹菜產業科技服務站項目

作者簡介：吳鋒（1979—），男，湖北鄂州人，副研究員，主要從事芹菜遺傳育種方面研究。

通訊作者簡介：高國訓（1967—），男，天津人，研究員，主要從事芹菜遺傳育種方面研究。