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      茄子抗青枯病研究現(xiàn)狀與展望

      2015-04-13 04:38李兆龍曹翠文喬燕春林鑒榮
      熱帶農(nóng)業(yè)科學 2015年2期
      關鍵詞:青枯病育種抗病性

      李兆龍++曹翠文++喬燕春++林鑒榮

      摘 要 茄子青枯病是茄子的主要病害,對茄子的質量和產(chǎn)量造成嚴重影響。國內外學者已從多個方面對茄子青枯病進行研究,并取得一定的進展。本文對其研究進展進行綜述,包括茄子青枯病抗性的遺傳規(guī)律、抗性品種的篩選和選育、茄子青枯病的綜合防治,同時對茄子抗青枯病研究中存在的問題進行了歸納與討論,并提出一些可行性建議,為以后的研究提供參考。

      關鍵詞 茄子 ;青枯病 ;抗病性 ;遺傳規(guī)律 ;育種 ;綜合防治

      分類號 S436.411

      茄子青枯病又名細菌性枯萎病,是一種很難防治的細菌性土傳病害,由雷爾氏菌(Ralstonia solanacearum)侵染所致,主要分布在熱帶、亞熱帶和溫帶。病害發(fā)生的最適溫度為25~35℃。植株感染青枯病后,上部的少量葉片開始萎蔫,末期整個植株的葉片全部萎蔫,繼而植株死亡。茄子青枯病已成為影響茄子生產(chǎn)的主要障礙。我國各地種植區(qū)普遍發(fā)病,一般減產(chǎn)20%~30%,嚴重的損失50%~60%[1]。近年來,國內外專家對青枯病進行了大量的研究,在抗病優(yōu)良品種的選育、栽培方式的優(yōu)化、生化防治等方面取得較大進展,提高了茄子抗青枯病的能力,減輕了青枯病對茄子的危害。如國內外的學者通過分子標記,抗青枯病基因篩選等方式,研究茄子青枯病的抗性遺傳規(guī)律,為抗青枯病品種的選育提供了理論支撐。

      1 茄子抗青枯病遺傳研究

      1.1 茄子青枯病抗性遺傳規(guī)律

      目前已有不少關于茄子青枯病抗性遺傳規(guī)律的報道,但仍未有統(tǒng)一的結論,學者們對其抗性遺傳規(guī)律的見解有較大分歧。Fugro等[1]通過利用8份抗病材料與2份感病材料雜交,對24個F1雜交后代進行抗性病分析,發(fā)現(xiàn)雜交后代表現(xiàn)感病的,其雙親中至少一個為感病,雙親抗病其雜交后代抗病,并由此推斷,茄子青枯病抗性遺傳可能是由加性基因控制的。遼寧省農(nóng)科院的李海濤等[2]通過研究不同茄子抗青枯病材料的抗性遺傳特性,結果表明,青枯病的抗性遺傳是受1或2個以上基因控制,為不完全顯性遺傳。湖南農(nóng)業(yè)大學的朱華武等[3]以高感青枯病品種北京六葉茄064,馬來西亞抗病品種S3及其雜交F2代為材料進行人工接種鑒定,鑒定結果表明,抗病基因由1對顯性基因控制。中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所封林林等[4]選用6個不同抗性的茄子材料,完全雙列雜交設計實驗,結果表明:茄子對青枯病的抗性遺傳規(guī)律符合“加性-顯性”效應模型,遺傳效應中同時存在加性效應,顯性效應和反交效應,但以加性效應為主,對青枯病的抗病性表現(xiàn)為隱性,感病性表現(xiàn)為部分顯性。中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所劉富中等[5]對不同組合的抗性分析表明,茄子對青枯病的抗性在一些組合中表現(xiàn)為不完全顯性,在另一些組合中表現(xiàn)為隱性,而感病性表現(xiàn)為顯性或部分顯性,對青枯病的抗性在一些組合中存在反交效應,但在另一些組合中則不存在反交效應。孫寶娟等[6]認為,青枯病抗性受單一對隱性基因控制,感病親本控制的感病基因是不完全顯性。曹必好等[7]則認為,茄子的抗青枯病遺傳屬于單基因控制的顯性遺傳,符合孟德爾遺傳規(guī)律。研究人員選取不同的試驗材料取得了不同甚至截然相反的結論,由此說明茄子抗青枯病遺傳的復雜性[8]。

      1.2 分子標記輔助育種

      隨著分子生物學的發(fā)展,越來越多的學者利用分子標記技術進行遺傳研究,以解決田間鑒定存在的環(huán)境可控性差等問題,并有利于加速抗病優(yōu)良品種的輔助篩選和選育。李海濤[9]通過RAPD法,篩選出抗性標記引物OPL12,其擴增的多態(tài)性片段OPL12/400只在抗性親本和F2代抗病池中出現(xiàn)。朱華武等[10]用RAPD技術,通過300個隨機引物的篩選,找到一個與茄子青枯病親本的抗病基因緊密連鎖的分子標記S264780,該標記與親本抗病基因的交換值為4.32%,遺傳距離為4.33cM。高玉梅[11]采用AFLP,對抗病、感病、F2進行分析,篩選到與茄子青枯病抗性基因連鎖標記E42M48,大約為320 bp,與該標記與抗性性狀交換律為7.69%,與抗病基因的遺傳距離為7.75 cM。李猛等[12]以86個高感品種與高抗品種S69的F2進行AFLP分析,鑒定出一個抗性基因連鎖標記39A980,該標記與抗性基因間的交換值為4.65%,遺傳距離為4.9 cM。曹必好等[7]利用BSA法,得到一個遺傳距離為3.33 cM的標記,并成功轉化為SCAR標記。

      1.3 茄子青枯病相關基因研究

      茄子青枯病相關基因的研究近年來有了新的進展。蔣晶等[13]以茄子抗青枯病自交系E-31為材料,利用Gateway技術構建茄子uncut型cDNA文庫,可用于分離茄子的功能基因。曹必好等[14]以抗青枯病茄子自交系(E-31)為材料,通過cDNA-AFLP技術分離得到一個差異片段RE-bw,全長為1210 bp,其氨基酸序列與擬南芥的抗青枯病基因RSS-1具有77.8%的同源性,與番茄抗枯萎病基因I2C-1具有70.1%的同源性,且該基因只在抗病材料中表達,具有組織特異性,只在抗病植株的莖部和根部表達,接種青枯病菌和噴灑一定濃度的水楊酸能夠誘導該基因的表達。

      2 抗青枯病種質資源的篩選與育種

      2.1 抗青枯病種質資源的篩選

      印度和亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心(AVRDC)較早開展了茄子抗青枯病材料的篩選工作,分別在1976年和20世紀90年代成功篩選出一批高抗或免疫材料[15-16]。Sadashiva[17]等對7份茄子材料進行青枯病抗性鑒定及產(chǎn)量評價,其中Rampur local,Mattu gulla,West coat green round 以及IHR124-2表現(xiàn)為高產(chǎn)抗病,可作為茄子青枯病的抗原材料。

      抗性鑒定方法是開展抗病種質篩選和育種的前提,目前提出的抗性評價方法和鑒定方法主要是人工接種法,有幼苗浸根接種[5]、幼苗傷根灌注接種[18]、苗期病圃鑒定[19]等。李海濤[18]等認為,幼苗傷根灌注法是茄子抗青枯病鑒定的首選方法,在二葉期采用浸根法進行抗青枯病鑒定,能區(qū)分不同抗性的材料,結果準確可靠。在統(tǒng)計的指標上,減少評價過程中的主觀性十分重要。目前青枯病單株病情標準的統(tǒng)計方法主要是通過調查感病的葉片數(shù),把病情分為0~5六個等級[5]。目前對種質抗性水平的評價標準有很多,各學者按不同的感病比例把茄子種質分為不同的抗病等級,佘小曼[20]等對廣東19個茄子品種進行抗性鑒定和評價時,把茄子對青枯病的抗性標準分為高抗、抗病、耐病、感病四個等級。田間鑒定結果具有較高的可靠性和重復性,已成為茄子抗病材料篩選和育種的重要參照。

      我國茄子抗青枯病材料的篩選鑒定工作起步較晚,但抗病材料在各地均有存在,最早報道于1998年,中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所對其種質資源庫中的105份茄子種質進行人工苗期接種鑒定,篩選出抗青枯病材料24份,其中蘭茄,本地紅茄,旺步紫長茄表現(xiàn)免疫,長汀本地茄子,連江長茄子,莆田紫茄等16份材料表現(xiàn)高抗[11]。此后各地相繼成功篩選出抗病的材料。劉富中等[5]對304份茄子種質資源進行人工接種鑒定,篩選出免疫材料10份、高抗材料51份、并獲得4份抗青枯病的種間體細胞雜種。佘小曼等[20]對廣東主要茄子品種進行室內苗期人工接種,結果表明廣東生產(chǎn)上推廣的茄子品種以抗病和耐病為主,占89.5%,說明抗病品種越來越受到生產(chǎn)者的青睞。韋慧明[21]對14分材料茄子種植資源進行青枯病抗性評價研究,得出免疫材料5份、高抗材料3份、抗病材料2份。

      2.2 抗青枯病新品種選育

      我國茄子種質資源十分豐富,近來抗青枯病新品種選育工作有較大進展,育出一批優(yōu)良新品種在生產(chǎn)應用。廣東省農(nóng)科院黎振興[22]等以蕉嶺茄粗長株系為母本,5804改良株系為父本育成“農(nóng)夫長茄”,表現(xiàn)中抗青枯病、耐熱、耐寒及耐澇等特點。李植良等[23]育成中抗青枯病、品質優(yōu)、耐熱性強的“慶豐紫紅茄”。湖南省蔬菜所楊建國等[24]育成“黑冠早茄”,果實粗棒形,抗青枯病和綿疫病能力強,適宜長江中下游地區(qū)露地和保護地早熟栽培。蔣俊育[25]育成“駐茄9號”,果實光滑,纖維少,品質優(yōu)良、產(chǎn)量高,田間表現(xiàn)抗青枯病、綿疫病和黃萎病。廣州市農(nóng)科院李蓮芳等[26-27]育成抗青枯病、耐熱、耐寒、耐澇、耐旱“紫榮6號”和商品綜合性狀極佳、坐果能力強、耐青枯病的“紫榮7號”,適宜華南、華中地區(qū)露地栽培。浙江省農(nóng)科院的毛偉海等[28]育成商品性好,中抗青枯病“浙茄3號”。

      3 綜合防治

      3.1 農(nóng)業(yè)防治

      目前青枯病的防治主要是以農(nóng)業(yè)防治為主[29],包括:(1)培育壯苗,采用無病床土和營養(yǎng)缽育苗,提高植株抗病能力;(2)嫁接,嫁接能有效防治青枯病的發(fā)生,并能達到增產(chǎn)的效果,且對茄子的品質基本無影響,是主要預防茄子青枯病的方法,抗病砧木品種有托魯巴姆、托托斯加,等;(3)輪作,采取與非寄主作物如禾本科、瓜類進行輪作可大大降低土壤中青枯菌的數(shù)量[30],輪作間隔年限越長,效果越明顯。另外,增施有機肥、平衡施肥、合理耕作、科學管理也是預防青枯病的有效手段。

      3.2 化學防治

      目前化學藥劑防效較差,僅可減輕和控制發(fā)病程度, 推遲發(fā)病的高峰期[29]。用藥時間: 移苗期、定植期、封行前期以及發(fā)病初期各施用1~2 次。播種、移栽、定植可用50%多菌靈可濕性粉劑、70%甲基硫菌靈可濕性粉劑進行苗床和床土的消毒;苗期、定植期、封行前期可選用30%惡霉靈水劑或23%絡氨銅水劑或其它銅制劑葉面噴施預防;發(fā)病初期發(fā)現(xiàn)病株,要及時拔除,并帶出菜田外深埋或燒毀,病穴及周圍撒石灰,未發(fā)病株可交替選用72%農(nóng)用鏈霉素、20%石灰水、77%可殺得、2%福爾馬林一種澆灌根部,隔7~10 d灌1次,連續(xù)2~3次。

      3.3 生物防治

      生物防治是指利用拮抗性微生物,抑制有害病原菌生長,促進拮抗性有益微生物的大量繁殖,抑制有害病原菌的生長,從而達到控制病害的目的。劉育菁[31]利用不同配方生防菌制劑在連作重病區(qū)對茄子青枯病防治效果試驗,防治效果高達73.89%以上;劉欣[32]從40株不同的菌株中篩選出一株解淀粉芽孢桿菌S20,對茄子青枯病的防治效果達到68.6%,并發(fā)現(xiàn)其發(fā)酵液粗提物具有顯著抑制茄科勞爾氏菌的效果;喬煥英[33]從健康茄子植株根系土壤中分離篩選得到一株拮抗活性較強的菌株II-36,以其發(fā)酵液接種到豬糞堆肥和氨基酸有機肥中發(fā)酵,制成的生物有機肥,能有效抑制茄子青枯病,其防效分別為96%和91%。喬康[34]進行不同藥劑的田間試驗,發(fā)現(xiàn)8億個/克蠟質芽孢桿菌可濕性粉劑能有效防治青枯病,且對作物安全。

      4 問題和展望

      茄子青枯病抗性遺傳研究起步較番茄、馬鈴薯、煙草晚,且各學者對茄子青枯病抗性的遺傳規(guī)律看法不一,存在較大分歧。隨著生物技術的發(fā)展,QTL定位、基因篩選與表達、轉錄組測序等方法被生物學家廣泛使用,將來應用于茄子青枯病抗性遺傳規(guī)律的研究中,有望解決目前的難題,為茄子青枯病防治提供理論支撐。

      4.1 存在的問題

      (1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,尚未開發(fā)出對青枯病防治效果很好的化學藥劑,目前主要使用的抗生素類、銅試劑和含硫試劑,只能延緩發(fā)病期,且對生態(tài)環(huán)境造成破壞。

      (2)生物制劑在試驗中取得較好的效果,但由于實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微生物生態(tài)環(huán)境復雜,對生防菌、拮抗菌有不同程度的影響,以致生物制劑存在效果不穩(wěn)定的缺點。

      (3)在抗性品種的選育方面,抗病性與農(nóng)藝性狀難以統(tǒng)一也是育種專家亟待解決的難題。

      4.2 對策及展望

      (1)提高基礎性理論研究水平,從深層次了解抗病的機理,解決本質問題。

      (2)砧木嫁接技術及嫁接砧木品種的選育,同時通過優(yōu)化嫁接技術,有效預防青枯病的發(fā)生,并能提高產(chǎn)量。

      (3)加強抗病種質資源的利用,選育出抗病優(yōu)質的茄子新品種。

      (4)加強組織培養(yǎng)技術在抗青枯病育種的應用,包括抗性品種選育,建立高誘導率的茄子小孢子培養(yǎng)再生體系及體細胞雜交的應用等。

      (5)深入研究青枯病菌侵染機制,進一步研究出更好生物、化學制劑,防治青枯病。

      參考文獻

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