陸建英, 楊曉明*, 王 昶, 楊發(fā)榮， 張麗娟

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所, 蘭州 730070)

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抗白粉病豌豆種質(zhì)資源田間篩選

陸建英1, 楊曉明1*, 王 昶1, 楊發(fā)榮2， 張麗娟1

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所, 蘭州 730070)

以國(guó)內(nèi)外收集的436份豌豆資源為試驗(yàn)材料,在田間自然感病的條件下,每份材料選10株,每株調(diào)查上部10片葉的病情級(jí)別,計(jì)算病情指數(shù),進(jìn)行白粉病抗性鑒定。同時(shí)對(duì)鑒定出的抗白粉病豌豆材料進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查記載,旨在篩選出抗白粉病的豌豆優(yōu)良種質(zhì)資源,為今后抗性材料的有效利用提供參考,以利于加速豌豆抗性遺傳育種進(jìn)程。鑒定結(jié)果顯示,436份材料中，抗病資源35份,占8.03%,其中11份高抗(HR),占2.52%;6份抗病 (R),占1.38%;18份中抗(MR),占4.13%。綜合抗白粉病性與農(nóng)藝性狀優(yōu)良性,篩選出半無(wú)葉型豌豆抗白粉病資源‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,普通蔓生型豌豆抗白粉病資源‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可進(jìn)一步加以利用。

豌豆; 白粉病; 種質(zhì)資源; 鑒定

由豌豆白粉菌(ErysiphepisiDC.)引起的豌豆白粉病是一種世界范圍內(nèi)廣泛分布的病害,對(duì)豌豆鮮莢和干籽粒的產(chǎn)量和品質(zhì)都會(huì)造成嚴(yán)重的影響[1]。該病在溫帶及亞熱帶地區(qū)普遍發(fā)生, 特別是在白天溫暖、夜間冷涼的氣候條件下危害嚴(yán)重,可造成25%～50%的產(chǎn)量損失, 嚴(yán)重感染的豌豆品種損失可達(dá)80%以上[2-6]。在我國(guó),豌豆白粉病在四川、新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、安徽、福建、河南、臺(tái)灣、廣東、廣西、甘肅、陜西、青海等省(自治區(qū))的豌豆產(chǎn)區(qū)都有發(fā)生[7]。

為了控制豌豆白粉病的發(fā)生,農(nóng)民頻繁使用化學(xué)農(nóng)藥防治,對(duì)環(huán)境造成很大污染[8]。利用抗病品種是控制豌豆白粉病最經(jīng)濟(jì)、有效的方法[3,9]。為了加快豌豆抗病育種進(jìn)程及提高育種效率,尋找符合目標(biāo)性狀的優(yōu)良親本是育種成敗的關(guān)鍵所在,因此,抗病種質(zhì)資源的鑒定篩選顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)展了這方面的相關(guān)工作,但鑒定出的抗病種質(zhì)卻很少[7,10-11]。近年來(lái),我國(guó)科技工作者大量收集整理豌豆種質(zhì)資源,其中包括國(guó)外優(yōu)良資源、國(guó)內(nèi)新育成品種及一些地方資源,為今后豌豆抗病資源的鑒定篩選提供了有利條件。目前,我國(guó)大田生產(chǎn)中還沒(méi)有應(yīng)用白粉病抗性?xún)?yōu)異的豌豆品種[12],大多數(shù)豌豆品種都不同程度地感病[13],也有少數(shù)豌豆資源表現(xiàn)出抗白粉病性,但是缺乏優(yōu)良的農(nóng)藝性狀[14-15]。因此,鑒定篩選既抗白粉病、農(nóng)藝性狀又表現(xiàn)優(yōu)良的豌豆種質(zhì)資源很有必要[16-18]，可以幫助傳統(tǒng)育種者克服在白粉病基因轉(zhuǎn)入豌豆優(yōu)良種質(zhì)時(shí)面臨的帶入其他不利基因的連鎖累贅問(wèn)題[13]。

本研究以搜集整理的來(lái)自國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)、不同類(lèi)型的436份豌豆種質(zhì)資源為試材,調(diào)查病情級(jí)別,計(jì)算病情指數(shù),進(jìn)行白粉病抗性鑒定,同時(shí)對(duì)鑒定出的抗白粉病豌豆材料進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查記載,旨在篩選出抗白粉病的豌豆優(yōu)良種質(zhì)資源,為今后抗性材料的有效利用提供參考,加速豌豆抗性遺傳育種進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 豌豆資源

以2010-2012年收集的國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)、不同類(lèi)型436份豌豆資源為試材,主要由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供,感病對(duì)照‘L1417’和抗病對(duì)照‘L0313’由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 豌豆抗白粉病田間鑒定

試驗(yàn)于2012年和2013年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院秦王川試驗(yàn)站豌豆白粉病抗性鑒定圃進(jìn)行。每年3月底播種,每份材料種植2行,行長(zhǎng)1.5 m,行距30 cm,試驗(yàn)材料順序排列。每隔10份材料種植2行感病對(duì)照材料‘L1417’和2行抗病對(duì)照‘L0313’。6月底豌豆白粉病在感病材料上普遍發(fā)病,病情穩(wěn)定后,對(duì)各供試豌豆材料進(jìn)行病情調(diào)查, 每份材料選10株,每株調(diào)查上部10片葉的病情級(jí)別,計(jì)算病情指數(shù),計(jì)算兩年的平均值,進(jìn)行豌豆白粉病抗性鑒定。病情分級(jí)及抗性劃分標(biāo)準(zhǔn)參照彭化賢等[10],病情指數(shù)計(jì)算參照宗緒曉等[19]。

抗病性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以菌體覆蓋單葉面積的百分率分為0～9級(jí)。0級(jí)：葉片上無(wú)可見(jiàn)侵染;1級(jí)：0<菌體覆蓋單葉面積<10%;3級(jí)：10%≤菌體覆蓋單葉面積<35%;5級(jí)：35%≤菌體覆蓋單葉面積<65%;7級(jí)：65%≤菌體覆蓋單葉面積<90%;9級(jí)：菌體覆蓋單葉面積≥90%。

病情指數(shù)=100×∑(各級(jí)病葉數(shù)×各級(jí)代表值)/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級(jí)代表值)。

依據(jù)各材料兩年鑒定結(jié)果的平均值,將白粉病抗病性分6級(jí),評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：病情指數(shù)0～2為高抗(HR); 2.1～15.0為抗病(R); 15.1～40.0為中抗(MR); 40.1～60.0為中感(MS); 60.1～80.0為感病(S); 80.1～100為高感(HS)。

1.2.2 主要農(nóng)藝性狀調(diào)查記載

對(duì)鑒定出的抗白粉病豌豆材料進(jìn)行生育期、株型、株高、花色、粒色、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、臍色、主莖莢數(shù)、始花節(jié)位數(shù)、百粒重等田間和室內(nèi)主要農(nóng)藝性狀調(diào)查記載及考種。

2 結(jié)果與分析

2.1 豌豆資源白粉病抗性鑒定結(jié)果

對(duì)436份豌豆資源進(jìn)行田間白粉病抗性鑒定,兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明,抗病資源有35份,占參試材料的8.03%,其中18份為中抗(MR),占4.13%;6份抗病(R),占1.38%;11份高抗 (HR),占2.52%;其余401份材料均為感病材料,占參試材料的91.97%,其中高感材料(HS)348份,占79.82%;中感材料(MS)27份,占6.19%;感病材料(S)26份,占5.96%。國(guó)內(nèi)供試種質(zhì)資源的絕大多數(shù)對(duì)豌豆白粉病都是高度感病的,表明我國(guó)的白粉病抗病資源相對(duì)匱乏。

2.2 抗病材料的來(lái)源、主要農(nóng)藝性狀和病情指數(shù)

由表1可以看出,35份抗病材料生育期在92～105 d之間,平均96.7 d,其中<100 d的早、中熟材料占85.7%,≥100 d的晚熟材料占14.3%。株型大多數(shù)為直立(82.9%),少數(shù)為半蔓生(17.1%)。主莖節(jié)數(shù)9～22節(jié),平均14.4節(jié)?；ㄉ蠖鄶?shù)為白色(77.1%),少數(shù)為紅色(22.9%)。株高為45～150 cm,平均94.1 cm,矮生型(株高<65 cm)有5份,占14.3%,中間型(株高65～<110 cm)有20份,占57.14%,高大型(株高110～200 cm)有10份,占28.57%。單株莢數(shù)為2～13個(gè),平均6.7個(gè)。莢長(zhǎng)5.0～8.0 cm,平均6.4 cm。單莢粒數(shù)4.0～8.0粒,平均5.4粒,其中7.0～8.0粒的有4份,占11.4%,其他31份單莢粒數(shù)≤6粒,占88.6%。粒色最多的為綠色(34.3%),其次為白色(28.6%),剩余為黃色、麻色、粉色、紅綠。百粒重25 g以上的大粒材料有7份,占20%,25 g以下的有28份,占80%,其中20 g以下的小粒材料有12份。

抗病材料的病情指數(shù)為0.8～24.2,平均11.3。35份抗病材料來(lái)源包括來(lái)自云南、甘肅、青海的育成品種(系)及其地方資源,還有少數(shù)國(guó)外材料。而來(lái)源于甘肅的品種(系)就有23份,其中地方品種較多(12份),這說(shuō)明甘肅省的豌豆地方品種中蘊(yùn)含豐富的豌豆白粉病抗源。

3 結(jié)論與討論

我國(guó)的豌豆種質(zhì)資源收集及白粉病抗性鑒定工作一直在進(jìn)行,但鑒定出的抗病品種很少。據(jù)報(bào)道,豌豆白粉病抗性是由單隱性基因er1、er2,顯性抗性基因Er3控制的[20-25]。Tiwari等[26]鑒定出來(lái)自中國(guó)的豌豆資源‘JI 1951’攜帶抗白粉病基因er1,但該資源并未在中國(guó)被利用。近幾年,隨著國(guó)外抗病材料的引進(jìn),我國(guó)以抗病材料為雜交親本也選育出一些品系,抗病資源明顯有所增加。

本研究從436份材料中鑒定出35份抗白粉病材料,其中高抗材料有11份,包括1份來(lái)自美國(guó)的‘Ps510314’;5份來(lái)自云南的材料‘所364’、‘所427’、‘所430’、‘所480’、‘0430’;1份甘肅定西地方資源‘H21’;2份甘肅省農(nóng)科院作物所選育的優(yōu)良豌豆品系‘X9002’、‘RZ-1-1’及現(xiàn)有臺(tái)灣品種‘黑眉’和抗病對(duì)照‘L0313’。 鑒定出抗病品種6份,包括‘1702’、‘063-1’、‘W13-2’、‘定褐’、‘所353’、‘所486’。其中,‘1702’是甘肅省農(nóng)科院作物所選育的優(yōu)良白豌豆品種,矮稈,百粒重26.05 g,無(wú)論從株型上還是其他農(nóng)藝性狀上都表現(xiàn)比較好,在甘肅、云南、貴州都有一定的推廣前景。鑒定出中抗品種18份：‘6001’、‘9129’、‘DX04’、‘DX17’、‘DX18’、‘DX20’、‘DX21’、‘DX23’、‘DX25’、‘DX27’、‘DX28’、‘土色豌豆’、‘G13-14’、‘G13-6、‘G13-8’、‘G13-14y’、‘MP1811’、‘X53’。這些中抗資源中,9份為甘肅定西地方品種,如DX系列,大多屬于蔓生型豌豆且株高較高,籽粒多麻黑色;‘6001’、‘9129’、‘X53’、‘G13-14’、‘G13-6’、‘G13-8’、‘G13-14y’來(lái)源于甘肅省農(nóng)科院作物所育成品系;‘土色豌豆’來(lái)源于青海;‘MP1811’是引自加拿大的品種,矮稈,百粒重23.15 g,綜合性狀較好,這些抗病材料可作為抗病優(yōu)良親本備用。綜合豌豆抗白粉病性與農(nóng)藝性狀優(yōu)良性,篩選出半無(wú)葉型豌豆‘RZ-1-1’、‘X9002’、‘1702’、‘MP1811’,蔓生型豌豆‘DX23’、‘DX25’、‘定褐’、‘黑眉’、‘所427’、‘所430’可進(jìn)一步加以利用。

研究表明,大田和室內(nèi)條件下,攜帶抗病基因er1的植株表現(xiàn)出完全抗性,而抗病基因er2則僅表現(xiàn)葉片抗性,且在發(fā)病嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)不耐病。另外,在整個(gè)生長(zhǎng)周期中,抗病基因er2的抗性不穩(wěn)定,當(dāng)其單獨(dú)存在時(shí)可能不能夠表現(xiàn)抗性,但如果合并有er1基因則會(huì)增加豌豆白粉病抗性[27]。Tiwari等[28]的研究發(fā)現(xiàn),溫室條件下種植的品系‘JI 82’和‘JI 2480’在紐約表現(xiàn)為感病,而在加拿大卻表現(xiàn)為抗病。之所以會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果,可能與抗性鑒定方法、接種程度及環(huán)境條件有關(guān),也可能是抗病基因er2的不穩(wěn)定造成。在本試驗(yàn)中,也有部分材料第一年表現(xiàn)抗病,而第二年白粉病發(fā)病嚴(yán)重時(shí)又有不同程度感病,這種抗性表達(dá)受環(huán)境影響較大、穩(wěn)定性不夠的情況可能與含有er2基因有關(guān),這種材料一般不適宜在抗病育種中應(yīng)用。因此,本試驗(yàn)中田間篩選出的抗病材料今后還需進(jìn)一步結(jié)合室內(nèi)人工接種鑒定及抗病基因的分子標(biāo)記鑒定。如果篩選出的豌豆抗病材料的白粉病抗性都是來(lái)源于單一的隱性基因er2,那么我們還應(yīng)該關(guān)心該抗性基因的穩(wěn)定性和持久性。同時(shí),抗病材料篩選過(guò)程中有可能在不同的地區(qū)環(huán)境下表現(xiàn)為不同程度的抗、感病,因此篩選時(shí)應(yīng)該結(jié)合不同地域進(jìn)行。

從豌豆抗病育種角度來(lái)看,好的抗病材料如果其農(nóng)藝性狀不佳,產(chǎn)量不高,則無(wú)法在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。因此,本研究通過(guò)分析抗病材料的主要農(nóng)藝性狀,為選擇抗病材料的同時(shí)對(duì)其優(yōu)良農(nóng)藝性狀加以篩選提供了理論依據(jù),也使一些本身性狀優(yōu)良的抗病材料可以直接加以應(yīng)用或是作為雜交核心親本,對(duì)于大大減少育種家的工作量,加速豌豆育種進(jìn)程具有重要意義。

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(責(zé)任編輯：王 音)

Screening for pea resources resistant to pea powdery mildew in field

Lu Jianying1, Yang Xiaoming1, Wang Chang1, Yang Farong2, Zhang Lijuan1

(1. Crop Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070,China; 2. Animal Husbandry, Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

In order to provide theoretical basis for the effective utilization of resistant materials in the future and speed up pea resistance heredity and breeding process, resistance of 436 pea accessions to powdery mildew were evaluated under naturally infected conditions in the field. Ten plants of each accession were selected to survey disease levels, disease resistance were evaluated and recorded,disease index was calculated, and agronomic traits of resistant accessions were also surveyed and recorded. The results showed that 35 accessions were resistant to powdery mildew accounting for 8.03%,11 accessions with high resistant accounting for 2.52%,6 accessions with resistant accounting for 1.38%,18 accessions with moderate resistant accounting for 4.13%,and the rest of 401 accessions with high susceptible. Based on resistance to pea powdery mildew and agronomic superiority, semi-leafless pea‘RZ-1-1’,‘X9002’,‘1702’,‘MP1811’, leafed pea ‘DX23’, ‘DX25’, ‘Dinghe’, ‘Heimei’, ‘Suo 427’ and‘Suo 430’were screened out for further effective utilization.

pea; powdery mildew; germplasm resources; identification

2014-04-20

2014-07-13

國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-09-G8)；國(guó)家自然科學(xué)基金(31160304);甘肅省中青年科技研究基金計(jì)劃項(xiàng)目(145RJYA303);甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年基金項(xiàng)目(2014GAAS18);蘭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2009-1-172)

S 435.24

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.03.030

致 謝： 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所包世英研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所宗緒曉研究員在豌豆種質(zhì)資源提供上給予了大力支持,謹(jǐn)致謝忱。

* 通信作者 E-mail:yangxm04@hotmail.com