山東省2個(gè)大豆孢囊線蟲群體生理小種鑒定及其煙草寄生性測(cè)定

趙洪海，管錫財(cái)，梁 晨，彭德良

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院，山東省植物病蟲害防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266109；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

大豆孢囊線蟲(HeteroderaglycinesIchinohe，soybean cyst nematode，SCN)是專性內(nèi)寄生植物病原線蟲，是世界上危害大豆最嚴(yán)重的植物病原物之一，在前10個(gè)大豆主產(chǎn)國造成的產(chǎn)量損失超過其他任何一種大豆病蟲害[1-2]，僅在美國每年造成的大豆產(chǎn)量損失超過10億美元[3]。SCN在我國黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、山東、河南、江蘇、安徽等22個(gè)省(直轄市、自治區(qū))均有發(fā)生[4]，每年大豆受害面積超過150萬hm2，尤以我國東北和黃淮海大豆產(chǎn)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，一般減產(chǎn)30%以上，甚至絕收[5-6]。SCN在我國除為害大豆等多種豆科作物外，還可侵染煙草、地黃等作物[7-8]。

作為嚴(yán)格的專性寄生物，為害大豆的SCN存在多個(gè)生理小種[5，9]，但由于生產(chǎn)上品種更換，可能導(dǎo)致生理小種發(fā)生變異[10]。近期筆者在山東省諸城市發(fā)現(xiàn)了SCN 14號(hào)生理小種，是該小種在山東省的首次發(fā)現(xiàn)[11]，而山東省其他地區(qū)SCN生理小種類型的變化情況及其對(duì)煙草的寄生性尚不明確。本試驗(yàn)測(cè)定了即墨市和莒縣大豆田間自然群體的生理小種類型及其對(duì)部分煙草品種的寄生性，為SCN綜合治理技術(shù)方案中大豆抗病品種的合理利用和大豆-煙草輪作防控措施的科學(xué)實(shí)施提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料來源

2個(gè)SCN大豆群體分別采自山東省即墨市和莒縣，分別用SCN即墨群體和SCN莒縣群體表示。供試大豆品種共5個(gè)，其中4個(gè)為SCN生理小種鑒別寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763，1個(gè)為感病對(duì)照品種Lee，最初均由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)北方線蟲研究所提供，而后由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)植物線蟲學(xué)研究室繁育。供試煙草品種共6個(gè)，為中煙100、云煙85、紅花大金元、K326、NC55和NC95，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所提供。大豆和煙草種植缽為210 mL容積的塑料水杯，杯高8.5 cm。

1.2 線蟲接種和培育

2015年5月，每杯裝滅菌沙壤土150 g后，移栽胚根長4～5 cm豆苗或3～4片真葉煙苗，每杯1株。同時(shí)進(jìn)行線蟲接種：在幼苗周圍土壤上用玻璃棒打3個(gè)孔，孔深至根系水平，每孔置入5個(gè)壓破的大小一致且飽滿的孢囊，用水淋沖后壓土封孔。每杯共接種孢囊15個(gè)(約含1 300個(gè)卵)，即最初孢囊群體密度(Pi)為10個(gè)/100 g。將種植杯置溫室內(nèi)在20～30 ℃環(huán)境下培育。大豆和煙草每個(gè)品種重復(fù)5次。

1.3 調(diào)查和統(tǒng)計(jì)方法

線蟲接種35 d后，扣杯取根，檢查根系上和土壤中白色雌蟲并計(jì)數(shù)，并對(duì)根系中的線蟲進(jìn)行染色[5]、計(jì)數(shù)。記錄每個(gè)品種處理形成的雌蟲(Female)及每株根內(nèi)二齡幼蟲(J2)、三齡幼蟲(J3)和四齡幼蟲(J4)的數(shù)量。統(tǒng)計(jì)雌蟲數(shù)量時(shí)將土壤中顏色變深的或變褐的孢囊也計(jì)算在內(nèi)。在此試驗(yàn)中雌蟲群體密度即為最終孢囊群體密度(Pf)，單位為個(gè)/100g。

SCN生理小種鑒定方法參考雌蟲指數(shù)(Female index，F(xiàn)I)法：FI=(SCN在某個(gè)鑒別寄主上產(chǎn)生的平均雌蟲數(shù)量/SCN在感病對(duì)照品種Lee上產(chǎn)生的平均雌蟲數(shù)量)×100，當(dāng)FI≥10時(shí)為感病，反之抗病。根據(jù)各鑒別寄主對(duì)待測(cè)SCN群體的抗感反應(yīng)，確定其生理小種類型[5，9]。

SCN對(duì)煙草品種寄生性大小的測(cè)定采用繁殖系數(shù)(Reproduction factor，Rf)法：Rf=最終孢囊群體密度(Pf)/最初孢囊群體密度(Pi)。本試驗(yàn)中Pf即接種35 d后形成的雌蟲群體密度。Rf值越大，寄生性越強(qiáng)[12]。

利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 16.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SCN即墨群體

接種35 d后，SCN即墨群體在5個(gè)大豆品種(4個(gè)生理小種鑒別寄主和1個(gè)感病對(duì)照品種Lee，下同)和6個(gè)煙草品種上的侵染和繁殖情況分別見表1，2。

SCN即墨群體在5個(gè)大豆品種上的繁殖系數(shù)(Rf)為0.05～9.03，平均為1.88，其中在感病對(duì)照品種Lee上的Rf高達(dá)9.03，品種Lee表現(xiàn)為高感。在生理小種鑒別寄主Pickett、Peking、PI88788和PI90763上SCN即墨群體的雌蟲指數(shù)(FI)均小于10，表明這4個(gè)鑒別寄主均表現(xiàn)為抗病。參照SCN生理小種劃分標(biāo)準(zhǔn)[9]，則可推斷SCN即墨群體屬于大豆孢囊線蟲3號(hào)生理小種。另外，接種35 d后，4個(gè)鑒別寄主的根內(nèi)存有少量J2、J3或J4，幼蟲數(shù)量品種間差異不顯著；感病對(duì)照品種Lee的根內(nèi)存有大量幼蟲，其幼蟲數(shù)量與鑒別寄主均存在極顯著差異(表1)。

接種35 d后，SCN即墨群體在6個(gè)煙草品種上的Rf為0.00～0.04，平均為0.01。該群體只在中煙100、NC55和NC95上產(chǎn)生極少數(shù)雌蟲；在云煙85上既無雌蟲形成，又無幼蟲的侵入和發(fā)育。盡管在紅花大金元和K326上不能形成雌蟲，但在其根內(nèi)有極少量侵入的J2(表2)。結(jié)果表明，SCN即墨群體對(duì)6個(gè)供試煙草品種無寄生性或寄生性極差。

表1 接種35 d后SCN即墨群體在大豆上的侵染和繁殖結(jié)果Tab.1 Infection and reproduction of SCN Jimo population on soybean in 35 d post inoculation

注：表中雌蟲數(shù)、Rf數(shù)值、J2數(shù)和J3+J4數(shù)為5次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列不同大寫字母表示0.01水平差異顯著性；Pi均為10個(gè)/100 g。表2-4同。

Note：The values for female number，Rf，J2 number and J3+J4 number are means of five replicates±SE；The different capital letters indicate significant difference at 0.01 level；The Piare all 10 cysts in 100 g of soil.The same as Tab.2-4.

表2 接種35 d后SCN即墨群體在煙草上的侵染和繁殖結(jié)果Tab.2 Infection and reproduction of SCN Jimo population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可見，SCN即墨群體為3號(hào)生理小種，在5個(gè)大豆品種上平均Rf為1.88，在6個(gè)煙草品種上平均Rf僅為0.01，前者是后者的188倍；在最敏感大豆品種Lee上的Rf高達(dá)9.03，在最敏感煙草品種中煙100上的Rf僅為0.04，前者是后者的226倍。

2.2 SCN莒縣群體

接種35 d后，SCN莒縣群體在5個(gè)大豆品種和6個(gè)煙草品種上的侵染和繁殖情況分別見表3，4。

SCN莒縣群體在5個(gè)大豆品種上的繁殖系數(shù)(Rf)為0.05～5.28，平均為1.23，其中在感病對(duì)照品種Lee上的Rf高達(dá)5.28，品種Lee表現(xiàn)為高感。在Peking、PI88788和PI90763上SCN莒縣群體的雌蟲指數(shù)(FI)均小于10，這3個(gè)鑒別寄主表現(xiàn)抗??；在Pickett上FI(12.1)大于10，Pickett表現(xiàn)感病。參照SCN生理小種劃分標(biāo)準(zhǔn)[9]，則可推斷SCN莒縣群體屬于大豆孢囊線蟲6號(hào)生理小種。另外，接種35 d后，4個(gè)鑒別寄主的根內(nèi)存有少量J2、J3或J4，幼蟲數(shù)量品種間差異不顯著；感病對(duì)照品種Lee的根內(nèi)存有大量幼蟲，其幼蟲數(shù)量與鑒別寄主均存在極顯著差異(表3)。

表3 接種35 d后SCN莒縣群體在大豆上侵染和繁殖結(jié)果Tab.3 Infection and reproduction of SCN Juxian population on soybean in 35 d post inoculation

接種35 d后，SCN莒縣群體在6個(gè)煙草品種上的Rf為0.00～0.65，平均為0.16。該群體在云煙85、NC95、NC55、中煙100和K326上可產(chǎn)生不同數(shù)量的雌蟲。在云煙85上產(chǎn)生的雌蟲數(shù)量最多，Rf達(dá)0.65；在NC95上產(chǎn)生的雌蟲數(shù)量次之，Rf為0.16；在其他煙草品種上Rf均不到0.10。在紅花大金元上未見雌蟲產(chǎn)生，但有極少量J2的侵入(表4)。結(jié)果表明，SCN莒縣群體對(duì)云煙85和NC95有一定的寄生性，而對(duì)其他4個(gè)供試煙草品種寄生性極差或無寄生性。

表4 接種35 d后SCN莒縣群體在煙草上的侵染和繁殖結(jié)果Tab.4 Infection and reproduction of SCN Juxian population on tobacco in 35 d post inoculation

由此可見，SCN莒縣群體為6號(hào)生理小種，在5個(gè)大豆品種上平均Rf為1.23，在6個(gè)煙草品種上Rf平均為0.16，前者是后者的8倍；在最敏感大豆品種Lee上的Rf為5.28，在最敏感煙草品種云煙85上的Rf為0.65，前者是后者的8倍。與SCN即墨群體相比，SCN莒縣群體總體上對(duì)供試煙草品種的寄生性明顯較強(qiáng)。

3 討論

SCN寄主范圍較廣，主要包括大豆(Glycinemax)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、綠豆(Phaselousradiata)、紅小豆(Vignaangularis)、白羽扇豆(Lupinusalbus)、百脈根(Lotuscorniculatus)、胡枝子(Lespedezaspp.)、草木樨(Melilotusspp.)等在內(nèi)的150余種豆科植物，還可以侵入豆科以外其他22科的植物并且甚至可以發(fā)育成雌成蟲，但這些非豆科植物均不是SCN的真正寄主或適合寄主[13-14]。在美國煙草是SCN的非寄主[3]，SCN 3號(hào)生理小種J2不能侵入煙草品種NC95的根系[15]。在我國SCN可以侵染煙草，在多數(shù)煙草品種上的Rf超過1.00；田間侵染煙草的SCN群體對(duì)大豆的寄生性很差，在最敏感大豆品種上的Rf僅為0.44，而田間侵染大豆的SCN群體對(duì)煙草幾乎無寄生性，在最敏感煙草品種上的Rf僅為0.10[11]。本試驗(yàn)表明，原寄生在大豆上的SCN即墨群體和莒縣群體在大豆品種Lee上均能很好地繁殖，前者對(duì)6個(gè)供試煙草品種幾乎均無寄生性，而后者對(duì)部分供試煙草品種(云煙85和NC95)卻有一定寄生性。

SCN群體間存在明顯的寄生性分化，根據(jù)其對(duì)大豆特定品種的寄生性差異，可分成不同的生理小種[9]。理論上SCN存在16個(gè)生理小種，美國已報(bào)道的生理小種數(shù)量最多，有1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，15號(hào)共計(jì)14個(gè)小種，其中3，6號(hào)為優(yōu)勢(shì)小種[16]。我國已報(bào)道的生理小種數(shù)量次之，有1，2，3，4，5，6，7，9，14號(hào)共計(jì)9個(gè)小種，3號(hào)和4號(hào)為優(yōu)勢(shì)小種[5，10，17]。山東省屬于黃淮海夏大豆產(chǎn)區(qū)，SCN小種類型較為復(fù)雜，已報(bào)道有1，2，4，5，7，14號(hào)共6個(gè)小種。本試驗(yàn)將采自即墨市(隸屬青島市)大豆田的SCN群體鑒定為3號(hào)小種，將采自莒縣(現(xiàn)隸屬日照市，原隸屬臨沂市)大豆田的SCN群體鑒定為6號(hào)小種，是這2個(gè)小種在山東省的首次發(fā)現(xiàn)。

田間發(fā)生的SCN群體通常是混合群體，一般不存在單一的生理小種，只是某個(gè)生理小種占優(yōu)勢(shì)[10，18]。在寄主抗性的選擇壓力下，SCN生理小種的變異常有發(fā)生[10，16]。大田生產(chǎn)條件下連續(xù)數(shù)年種植抗SCN大豆品種后，黑龍江省安達(dá)地區(qū)3號(hào)小種可變?yōu)?號(hào)或14號(hào)小種[19-21]，大慶地區(qū)3號(hào)小種可變?yōu)?號(hào)、6號(hào)或14號(hào)小種[21-22]。本研究則表明，山東省出現(xiàn)了毒性最弱的3號(hào)小種，而迄今之前10～20年，毒性最強(qiáng)的4號(hào)小種是山東省SCN的優(yōu)勢(shì)生理小種之一。究其原因，可能與山東省大豆生產(chǎn)效益低下、種植面積下滑、農(nóng)民長期留種而品種混亂、優(yōu)質(zhì)/抗病品種更新緩慢等有關(guān)[23-24]。鑒于此，有必要擴(kuò)大SCN生理小種鑒定范圍，為山東省抗病大豆品種的選育和合理布局提供依據(jù)，為山東省乃至我國大豆產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。