甘蔗新品種(系)苗期白條病人工接種抗性鑒定與評價

傅華英 張 婷 彭文靜 段瑤瑤 許哲昕 林藝華 高三基,*

甘蔗新品種(系)苗期白條病人工接種抗性鑒定與評價

傅華英1,**張 婷1,**彭文靜2段瑤瑤1許哲昕1林藝華1高三基1,*

1福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心, 福建福州 350002;2福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 福建福州 350002

由白條黃單胞桿菌()引起的甘蔗白條病是甘蔗生產(chǎn)中的重要細(xì)菌性病害之一,選用抗病品種是甘蔗白條病防控最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施。為明確國內(nèi)甘蔗新品種(系)對白條病菌的抗性水平, 本研究選用抗白條病品種LCP 85-384和感白條病品種新臺糖20號為對照種, 對我國各育種單位新選育的49個甘蔗新品種(系)進(jìn)行苗期人工接種抗白條病鑒定。研究結(jié)果顯示, 從白條病菌Xa-FJ1菌液接種后第7天開始, 隨著時間的推移, 甘蔗品種白條病病情指數(shù)不斷提高, 到接種后21~28 d時, 各品系的病情指數(shù)進(jìn)入平穩(wěn)增長時期。對接種后的病葉進(jìn)行病原菌分離和葉片總DNA的提取, 利用甘蔗白條病菌特異性引物XAF1/XAR1進(jìn)行PCR檢測和鑒定, 結(jié)果證實(shí)白條病菌Xa-FJ1通過人工接種方式成功侵染供試材料?；诓∏橹笖?shù)評價甘蔗抗病性水平, 將51份供試材料劃分為抗、中抗、感、高感4個不同抗病等級?？共≈林锌顾降钠贩N(系)有19份, 占37.3%, 其中抗病等級只有3份, 分別為粵甘50、福農(nóng)09-7111和中蔗10號; 感病至高感水平的品種(系)有32份, 占62.7%。上述抗性鑒定結(jié)果表明, 本研究參試國內(nèi)新選育的甘蔗品種(系)苗期對白條病的抗性水平?jīng)]有達(dá)到高抗的品種(系), 建議加強(qiáng)甘蔗白條病抗病基因資源的挖掘和利用。

甘蔗; 新品種(系); 白條病; 白條黃單胞桿菌; 抗病性鑒定

甘蔗(spp. hybrid)是世界上重要的糖料作物, 也是一種重要的可再生能源作物[1]。我國甘蔗主要分布在廣西、云南、廣東、海南等省(區(qū)), 形成了桂中南、滇西南、粵西、瓊北等甘蔗主產(chǎn)區(qū)[2]。近幾年來, 我國食糖年蔗糖產(chǎn)量在1000萬噸左右, 其中甘蔗糖約占我國食糖總量的90%[3]。我國甘蔗產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展關(guān)系國計民生。甘蔗在生產(chǎn)過程中常遭受各種生物和非生物逆境脅迫, 導(dǎo)致甘蔗品種種性退化, 從而引起甘蔗減產(chǎn)、品質(zhì)變劣[4]。據(jù)ISSCT統(tǒng)計, 甘蔗病原微生物為害至少造成甘蔗減產(chǎn)10%~15%[5]。

由白條黃單胞桿菌引致的甘蔗白條病是影響甘蔗生產(chǎn)安全的重大生物災(zāi)害, 對甘蔗生產(chǎn)具有毀滅性危害, 是甘蔗三大細(xì)菌性病害之一[6-8]。近年來, 該病害在我國廣西、廣東、云南、海南等蔗區(qū)已有報道[9-11]。早在2007年被列入《中華人民共和國進(jìn)口植物檢疫性有害生物》名錄。甘蔗白條病在發(fā)病初期的癥狀表現(xiàn)為葉片出現(xiàn)鉛筆狀細(xì)長的白色條紋,在發(fā)病中后期甘蔗葉片出現(xiàn)褪綠白化、枯萎、壞死, 感病植株出現(xiàn)枯萎死亡[6,8]。該病害可以通過感染病菌種莖、砍刀等方式進(jìn)行傳播, 也可通過植株間的接觸、土壤和氣流傳播[12-13]。含有病菌的甘蔗容易通過調(diào)種或引種的方式在不同國家和國內(nèi)不同的蔗區(qū)之間傳播, 這給甘蔗白條病防控工作帶來挑戰(zhàn)。甘蔗白條病發(fā)生嚴(yán)重影響甘蔗的產(chǎn)量和蔗糖分, 尤其在感病品種上為害更加明顯[14]。

培育優(yōu)良的抗病品種是病害防控最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法, 也是一項(xiàng)重要的綠色防控措施。但是, 建立高效、準(zhǔn)確的抗病鑒定與評價技術(shù)體系是抗病育種實(shí)踐中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。Rott等[15]在大田條件下采用截頭法評價7個甘蔗品種白條病的抗性, 1年新植和2年宿根的田間試驗(yàn)結(jié)果表明, B69379為感病品種, 減產(chǎn)21%, 建議該品種不適宜在瓜德羅普島種植。隨后, Rott等[16]在溫室和大田2種試驗(yàn)條件下, 同樣采用截頭法對40個品種和15個品系的抗病性作了評價。Lopes等[17]采用不同濃度白條病菌菌液浸種單芽蔗種, 利用EC50值(感染50%接種植株所需細(xì)菌濃度的log10對數(shù)值)評價甘蔗品種白條病抗病性。Garces等[18]和Gutierrez等[19]采用截頭法接種技術(shù)和實(shí)時熒光定量PCR (qPCR)技術(shù), 用甘蔗植株體內(nèi)白條病原菌的含量高低來評價品種的抗病性。最近, 國內(nèi)學(xué)者采用田間自然發(fā)病率對廣西的北海、來賓、百色等蔗區(qū)甘蔗品種白條病的抗性表現(xiàn)做了評價[20-21]。福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心病蟲害綠色防控課題組采用剪葉法接種技術(shù)開展白條病菌在甘蔗[9]和象草[22]上的致病性測定。

甘蔗是一種高光效、高生物量的C4作物, 其收獲物是營養(yǎng)器官蔗莖。甘蔗產(chǎn)量性狀、糖分性狀和抗病表現(xiàn)受環(huán)境影響較大。甘蔗抗病鑒定通常采用人工接種鑒定技術(shù)和田間抗病性表現(xiàn), 需要多年多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果來綜合評價, 這種鑒定和評價方法耗時費(fèi)力。為此, 本研究首先確立一套精準(zhǔn)快速的甘蔗品種白條病室內(nèi)抗性鑒定及評價方法, 然后對我國各育種單位新選育出來的甘蔗新品種(系)進(jìn)行鑒定和評價, 以期為甘蔗白條病抗病育種和品種多系布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用我國各主要甘蔗育種單位選育的新品種(系)為白條病抗性鑒定材料, 以抗病品種LCP 85-384和感病品種新臺糖20號(ROC20)為對照種[23], 合計51份。各品種(系)種莖材料采自福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心福州試驗(yàn)基地。本研究所用甘蔗白條病菌Xa-FJ1菌株由作者所在課題組分離保存[9]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 甘蔗種苗培育 2019年8月下旬挑選健康、蔗芽飽滿的甘蔗種莖, 砍成3~5 cm單芽莖段, 放入尼龍種子袋中, 于室溫水浸泡24 h之后, 50℃恒溫循環(huán)水浴處理2 h進(jìn)行溫湯脫毒(菌)。隨后, 以營養(yǎng)土為介質(zhì), 把單芽莖段種植于邊長6 cm寬的正方形小花盆中, 然后移入育苗盤, 每盤35個小花盆。在智能人工氣候培養(yǎng)箱催芽和育苗, 培養(yǎng)條件為: 溫度28℃, 濕度60%, 光照強(qiáng)度為3000 μmol m–2s–1, 光照時間為12 h d-1。定期澆水, 保持土壤濕潤。待甘蔗植株長到3~5片葉片完全展開時, 每個品種挑選長勢一致的植株35株, 用于白條病菌菌液人工接種抗性鑒定。

1.2.2 白條病原菌的活化和接種 Xa-FJ1菌株用平板劃線法在XAS固體培養(yǎng)基上活化2次, 于恒溫培養(yǎng)箱28℃培養(yǎng)4~5 d。接種前, 挑取單菌落置于XAS液體培養(yǎng)基中, 放入搖床28℃、200轉(zhuǎn) min-1培養(yǎng)約12 h, 用血球計數(shù)板觀察計數(shù)菌液濃度, 用無菌XAS液體培養(yǎng)基稀釋成1×108CFU mL-1后立即用于接種。XAS培養(yǎng)基配方參考Davis等[24]文獻(xiàn)所述成分。采用剪葉接種法對參試甘蔗品種進(jìn)行接種[9], 即用消過毒的手術(shù)刀沾取Xa-FJ1菌株懸浮菌液, 剪掉植株葉片葉尖1/3部位。每接種1株后, 手術(shù)刀要重新沾取菌液。最后, 用菌液噴霧1次。接種后的甘蔗植株繼續(xù)在智能人工氣候培養(yǎng)箱里培養(yǎng)。

1.2.3 白條病嚴(yán)重度分級和病情指數(shù)計算 甘蔗白條病嚴(yán)重度分級參考Rott等報道的白條病嚴(yán)重度劃分標(biāo)準(zhǔn)[16], 并略作修改(表1)。在接種白條病原菌后的第7天, 進(jìn)行第1次調(diào)查, 之后每隔7 d調(diào)查1次, 共調(diào)查4次。觀察和記錄每個甘蔗品種植株白條病的發(fā)病嚴(yán)重度, 根據(jù)發(fā)病率和發(fā)病嚴(yán)重度計算病情指數(shù)。按表2所示劃分標(biāo)準(zhǔn)評價甘蔗品種白條病的抗性。

表2 基于病情指數(shù)評價白條病抗性標(biāo)準(zhǔn)

病情指數(shù)計算公式:

病情指數(shù)(%) = [∑(發(fā)病等級數(shù)×相應(yīng)等級的發(fā)病株數(shù))/(最高發(fā)病等級數(shù)×總調(diào)查株數(shù))]×100

1.2.4 接種后病原分離與鑒定 接種后第28天, 挑取3種有代表性的不同嚴(yán)重度(鉛筆狀白色條紋、葉片褪綠白化、葉片褪綠黃化)甘蔗植株葉片進(jìn)行病原菌分離與鑒定, 參考Lin等[9]描述方法完成。具體步驟如下: 將葉片的病健交界處用75%的酒精消毒后放入無菌的培養(yǎng)皿中, 加入少量無菌水, 用解剖刀剁成勻漿, 在超凈工作臺中靜置1 h以上。用移液槍吸取混合液在XAS固體培養(yǎng)基上劃線, 28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4~5 d。挑選形狀為圓形、凸起、光滑、淺黃色的單菌落, 再次在XAS固體培養(yǎng)基上進(jìn)行平板劃線。每個平板隨機(jī)挑取3個單菌落, 用特異性引物XAF1 (5'-CCTGGTGATGACGCTGGGTT-3')和XAR1 (5'-CGATCAGCGATGCACGCAGT-3')進(jìn)行菌液PCR鑒定[25], 以Xa-FJ1菌株為陽性對照, 無菌水為空白對照。

1.2.5 接種后葉片收集和總DNA提取 接種后第28天, 剔除白條病發(fā)病嚴(yán)重度為4級和5級的植株, 其余植株葉片收集一起, 剪碎混勻后, 分成三等份。采用CTAB法提取接種后的甘蔗葉片總DNA, 通過電泳檢測DNA質(zhì)量, 并用BioTek ELx800酶標(biāo)儀測定DNA濃度, 樣本DNA稀釋至100 ng μL-1工作濃度。

1.2.6 菌液和葉片總DNA檢測 用已報道的甘蔗白條病菌特異性引物XAF1和XAR1[25], 對上述接種后從葉片分離獲得的單菌落和接種后葉片總DNA進(jìn)行PCR檢測。PCR反應(yīng)總體積為25 μL, 包含Ex12.5 μL、上游引物和下游引物各1.0 μL、模板DNA 1.0 μL、無菌水9.5 μL。反應(yīng)程序?yàn)?4℃預(yù)變性1 min; 94℃變性30 s, 56℃退火1 min, 72℃延伸30 s, 35個循環(huán); 72℃終延伸5 min。取5.0 μL的PCR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠中進(jìn)行電泳檢測, 用凝膠成像儀觀察擴(kuò)增出的目的條帶(608 bp)。

1.2.7 PCR產(chǎn)物克隆和測序 將上述擴(kuò)增后的PCR產(chǎn)物用瓊脂糖凝膠電泳后回收目的條帶, 與pMD19-T載體連接后, 質(zhì)粒轉(zhuǎn)化DH5α感受態(tài)細(xì)胞, 涂布平板。隨機(jī)挑取3個單菌落, 經(jīng)過菌液PCR驗(yàn)證為陽性后, 送生工生物工程(上海)有限公司測序。測序結(jié)果進(jìn)行BLAST序列比對分析, 根據(jù)同源性判斷病原菌的信息。

1.3 統(tǒng)計分析

在接種后第28天, 計算51份供試材料的病情指數(shù)(%), 根據(jù)表2所述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗性等級分組, 采用單因素組內(nèi)數(shù)目不等重復(fù)數(shù)進(jìn)行方差分析, 平均值多重比較采用檢驗(yàn)法。病情指數(shù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根反正弦變換后, 運(yùn)用重心法(Centriod method)計算歐幾里得距離(Euclidean metric)進(jìn)行品種聚類分析。以上統(tǒng)計分析均由SAS 9.2軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種后的甘蔗白條病癥狀表現(xiàn)

用甘蔗白條病菌Xa-FJ1菌株通過剪葉法對51個甘蔗新品種(系)進(jìn)行人工接種。在接種第7天之前, 多數(shù)品種葉片沒有典型的狹窄型鉛筆狀白色褪綠條紋, 只有少數(shù)品種葉片在接種后第3天出現(xiàn)長度為1 cm左右的白色褪綠條紋。在接種第7天之后, 各品種葉片陸續(xù)出現(xiàn)典型白條病癥狀, 從接種后的第21天開始, 有些植株出現(xiàn)葉片白化或者黃化現(xiàn)象, 發(fā)病嚴(yán)重的甘蔗品種出現(xiàn)葉片壞死, 甚至整株死亡。參考甘蔗白條病嚴(yán)重度劃分等級(表1和圖1), 白條病癥狀表現(xiàn)為無癥狀(0級)、1~2條白色褪綠條紋(1級)、2條以上白色褪綠條紋(2級)、葉片白化或黃化(3級)、葉片壞死(4級)和植株死亡(5級)。

2.2 接種后的葉片病原分離和分子鑒定

對153份接種后的甘蔗葉片總DNA樣本, 采用特異性引物XAF1/XAR1進(jìn)行PCR檢測, 結(jié)果顯示, 在每個甘蔗品種中, 至少有一個生物學(xué)重復(fù)的葉片總DNA樣本檢測為陽性。這些PCR產(chǎn)物測序結(jié)果表明, PCR檢測目的片段序列與Xa-FJ1菌株對應(yīng)的序列同源性均為100%。另外, 挑取3種不同發(fā)病嚴(yán)重度的病葉, 鉛筆狀白色條紋、葉片褪綠白化和葉片褪綠黃化的葉片樣品5個, 進(jìn)行白條病菌分離。成功分離純化的這些白條病菌單菌落形態(tài)與Xa-FJ1相似, 為黃色、平滑、圓整、光亮、黏稠狀(圖2-A~E)。這些菌液PCR產(chǎn)物測序結(jié)果表明, 分離獲得這些菌株與Xa-FJ1菌株一致(圖2-F)。

Score 0: 嚴(yán)重度0級; Score 1: 嚴(yán)重度1級; Score 2: 嚴(yán)重度2級; Score 3: 嚴(yán)重度3級; Score 4: 嚴(yán)重度4級; Score 5: 嚴(yán)重度5級。

Score 0: grade 0; Score 1: grade 1; Score 2: grade 2; Score 3: grade 3; Score 4: grade 4; Score 5: grade 5.

2.3 甘蔗新品種(系)白條病病情指數(shù)分析

51個甘蔗品種接種后的不同時間點(diǎn)的病情指數(shù)如圖3所示, 病情指數(shù)總體趨勢隨著時間的延長不斷升高。在接種后的第7天時, 病情指數(shù)比較低, 為0~6.9%; 在接種后的第14天時, 病情指數(shù)為0~34.3%; 在接種后第21天開始, 多數(shù)品種的病情指數(shù)趨于穩(wěn)定, 在接種后的第28天時, 病情指數(shù)為10.6%~58.2%。

按照表2所示的白條病抗性評價標(biāo)準(zhǔn), 以接種后第28天時的病情指數(shù)將51個甘蔗品種白條病抗性劃分為4個等級(表3)。抗病等級組包括粵甘50、福農(nóng)09-7111和中蔗10號3個品種, 病情指數(shù)在10.6%~14.7%之間。中抗等級組包括LCP85-384對照種等在內(nèi)的16個品種, 病情指數(shù)在15.4%~28.7%之間, 其中LCP85-384病情指數(shù)為19.4%。感病等級組包括新臺糖20號對照種在內(nèi)的28個品種, 病情指數(shù)在30.3%~48.4%之間, 其中新臺糖20號病情指數(shù)為41.2%。高感等級組包括云蔗11-3208、中糖1301、云瑞10-187、福農(nóng)09-12206共4個品種, 病情指數(shù)變化幅度為51.6%~58.2%。不同抗性等級組之間的甘蔗品種的病情指數(shù)達(dá)極顯著差異(0.01)。

A: 白色褪綠條紋樣品(新臺糖22號)分離出來的菌落; B: 白色褪綠條紋樣品(閩糖11-610)分離出來的菌落; C: 白化葉片(柳城09-15)出來的菌落; D: 黃化葉片(粵甘49)分離出來的菌落; E: 黃化葉片(福農(nóng)11-2907)分離出來的菌落; F: 從不同品種分離出來的白條病菌單菌落PCR檢測。1: D15000+2000 DNA marker; 2: 空白對照, 無菌水; 3: 陰性對照, 健康植株葉片DNA; 4: 陽性對照, Xa-FJ1菌株; 5~9: 上述分離出來的5個菌株的DNA樣品。

A: colonies isolated from ROC22 with white pencil lines; B: colonies isolated from Mintang 11-610 with white striped leaves; C: colonies isolated from Liucheng 09-15 with chlorotic leaf; D: colonies isolated from Yuegan 49 with yellowing leaf; E: colonies isolated from Funong 11-2907 with yellowing leaf; F: PCR detection for colonies isolated from the above-mentioned samples. 1: D15000+2000 DNA marker; 2: the blank control, sterile H2O; 3: the negative control, healthy leaf sample; 4: the positive control, Xa-FJ1 strain; 5–9: DNA samples from colonies isolated from the above-mentioned samples.

表3 甘蔗新品種人工接種白條病抗性等級

兩組之間平均值標(biāo)有不同字母表示差異極顯著(0.01)。

Means followed by the different letters are extremely significant differences at0.01.

2.4 甘蔗新品種(系)白條病病情指數(shù)聚類分析

對接種后第28天的甘蔗品種病情指數(shù)進(jìn)行聚類分析表明, 當(dāng)閾值為0.125時, 51份供試材料白條病抗病性可分為四大組群, 第I組為抗病等級, 包括對照種LCP85-384在內(nèi)9個品種; 第II組為中抗等級, 包括國內(nèi)主栽品種新臺糖22在內(nèi)10個品種; 第III組為感病等級, 包括對照種新臺糖20號在內(nèi)23個品種; 第IV組為高感等級, 包括9個品種。聚類分析結(jié)果與病情指數(shù)劃分結(jié)果略有差異。如柳城07-150、桂糖08-120、LCP85-384、桂糖40號、中蔗13號和海蔗28號在病情指數(shù)劃分為中抗品種, 但在聚類分析結(jié)果中顯示為抗; 福農(nóng)09-6201、桂糖11-1076、桂糖13-386、柳城09-19和云蔗08-1095在病情指數(shù)劃分為感病品種, 但在聚類分析結(jié)果中劃分為高感。

3 討論

甘蔗栽培種spp. hybrid經(jīng)過100年前甘蔗高貴化育種選育出來的種間雜交后代, 其基因組80%的血緣來自熱帶種, 10%~15%來自割手密, 還有5%~10%來自其他原始種的重組[26]。當(dāng)前甘蔗栽培種血緣可追溯到20世紀(jì)20~30年代選育出來的幾個親本, 如POJ2878、Co419和NCo310等, 導(dǎo)致國內(nèi)外甘蔗親本資源匱乏、血緣相近、遺傳基礎(chǔ)狹窄[27]; 另外, 甘蔗為異源多倍體作物, 遺傳背景復(fù)雜, 利用傳統(tǒng)雜交法改良甘蔗品種特性周期長、優(yōu)異性狀聚合育種幾率小, 限制了當(dāng)前甘蔗新品種進(jìn)一步改良的潛力[28]。新品種(系)抗病性鑒定是甘蔗抗病育種工作重要環(huán)節(jié)之一。甘蔗白條病田間接種鑒定方法主要有浸種法、剪葉法和截頭法[8]。本研究建立了甘蔗新品種(系)白條病室內(nèi)苗期剪葉法人工接種抗性鑒定與評價技術(shù)體系, 具有操作簡便、節(jié)省土地資源和人力物力、縮短了抗病鑒定的周期、受外界環(huán)境條件影響小等優(yōu)點(diǎn), 為甘蔗早代育種材料的大規(guī)?？共⌒澡b定提供技術(shù)支持。國外有文獻(xiàn)報道采用截頭法開展甘蔗品種白條病抗病鑒定與評價, 最好的接種時期是甘蔗伸長期的初期階段, 適合于田間抗性鑒定, 但受到甘蔗生長季節(jié)限制和外界環(huán)境變化的影響較大[16,29]。

本研究以國內(nèi)主要流行株系Xa-FJ1菌株作為甘蔗白條病菌接種源, 該菌株屬于PFGE-B組群, 該組群株系是20世紀(jì)80至90年代在美國佛羅里達(dá)、墨西哥、多米尼加、加勒比海東部的瓜德魯普島、古巴等蔗區(qū)曾經(jīng)暴發(fā)流行的株系[8-10]。本研究采用甘蔗苗期室內(nèi)剪葉法接種甘蔗品種, 隨著接種時間的延長, 病情指數(shù)不斷升高, 但是, 在接種后第21天和第28天, 病情指數(shù)基本維持在一個相對穩(wěn)定狀態(tài), 為此, 建議這一時期的甘蔗品種病情指數(shù)可作為抗性鑒定評價指標(biāo)。本研究采用LCP 85-384和新臺糖20號為抗性鑒定對照種, 抗性鑒定結(jié)果與文獻(xiàn)報道的田間抗病性結(jié)果相一致[18-19,23]。而且, 本方法鑒定認(rèn)為桂糖46號為感病品種, 這與國內(nèi)蔗區(qū)田間調(diào)查結(jié)果一致[21]。值得注意的是, 國內(nèi)各研究單位新選育出來的這些甘蔗新品系, 沒有發(fā)現(xiàn)高抗白條病的品系, 37.3%的品系為抗病和中抗等級, 而62.7%的品系為感病和高感等級。這說明國內(nèi)甘蔗白條病抗性種質(zhì)缺乏, 加快甘蔗抗病種質(zhì)的收集、挖掘和利用迫在眉睫。本研究共篩選出19個甘蔗白條病中抗以上品種(系), 包括國內(nèi)主栽品種新臺糖22號在內(nèi), 這些新品種(系)為甘蔗白條病的抗病品種合理的布局提供參考。

在接種后第28天時, 多數(shù)品種甘蔗葉片樣品的3份生物學(xué)重復(fù)常規(guī)PCR檢測均有陽性條帶, 但是, 有的品系只有1個生物學(xué)重復(fù)樣品PCR檢測為陽性, 這一現(xiàn)象的原因可能是抗病品種的抗病能力強(qiáng), 不易受白條病菌侵染和在體內(nèi)繁殖, 導(dǎo)致病菌含量低。有報道甘蔗白條病抗病性與植株體內(nèi)病原菌濃度呈顯著負(fù)相關(guān)[18-19]。另一原因可能是感病品種在接種后21~28 d時, 多數(shù)葉片已出現(xiàn)白化、黃化癥狀, 有的葉片組織已壞死, 導(dǎo)致這種半活體營養(yǎng)型的甘蔗白條病菌含量低, 不易檢測出來。我們預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn), 接種21 d后的壞死的葉片組織和死亡的植株分離不出來甘蔗白條病菌, 用CTAB法提取的這些類型的葉片總DNA質(zhì)量極差, 幾乎已降解, 且含量極低。為此, 我們建議在接種后第14天之前采樣供核酸分子檢測。另外, 對于病菌含量低的樣品, 可以采用靈敏度更高的熒光定量qPCR[18-19,30]或者環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增(LAMP)技術(shù)[31]。國外學(xué)者利用qPCR定量檢測接種后的甘蔗植株病原菌含量來評價甘蔗白條病抗病性[18-19], 這種抗性鑒定方法也值得借鑒。綜上所述, 本研究建立的甘蔗新品種(系)苗期白條病人工接種抗性鑒定與評價體系為甘蔗抗白條病育種提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

本研究建立了甘蔗新品種(系)苗期白條病苗期人工接種抗性鑒定與評價體系, 具有快速、簡便, 鑒定結(jié)果受環(huán)境因素影響較小等優(yōu)點(diǎn), 且能真實(shí)反映出品種的抗病性水平。運(yùn)用這一方法, 對來自國內(nèi)甘蔗育種單位新選育的49個優(yōu)良品種(系)進(jìn)行白條病抗性鑒定和評價, 初步篩選了一批抗病品種, 為蔗區(qū)品種多系布局和抗性種質(zhì)的利用提供了重要參考。

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Identification of resistance to leaf scald in newly released sugarcane varieties at seedling stage by artificial inoculation

FU Hua-Ying1,**, ZHANG Ting1,**, PENG Wen-Jing2, DUAN Yao-Yao1, XU Zhe-Xin1, LIN Yi-Hua1, and GAO San-Ji1,*

1National Engineering Research Center for Sugarcane, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China;2College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China

Sugarcane leaf scald caused by the pathogen ofis one of important bacterial diseases. The utilization of sugarcane resistant varieties is the most economical and effective measure for control of this disease. In this study, to identify the level of resistance to leaf scald for domestic sugarcane varieties, a total of 49 newly-released sugarcane varieties from different sugarcane breeding institutions in China were identified upon 3–5 fully expanding leaf stage by artificial inoculation with Xa-FJ1 strain. The leaf scald resistant variety LCP 85-384 and the leaf scald susceptible variety ROC20 were used as controls. Our results indicated that the disease indexes of these varieties were continually increased from the 7th day post-inoculation (dpi), while the disease indexes reached a steady plateau at 21–28 dpi. These re-isolated pathogenic bacteria in leaf tissues of the inoculated plants were detected by PCR assay with the XAF1/XAR1 primers specific to. PCR results confirmed that the pathogen Xa-FJ1 was successfully infected with all the tested varieties after inoculation. Based on the disease indexes, 51 sugarcane varieties were divided into four different groups, resistant, medium resistant, susceptible, and high susceptible grades. Of all the tested varieties, 37.3% (19/51) varieties were resistant or medium resistant to leaf scald, among which only three varieties (Yuegan 50, Funong 09-7111, and Zhongzhe 10) reached resistant levels. Meanwhile, 62.7% (32/51) varieties were susceptible or highly susceptible to leaf scald. Our results revealed the lack of high resistance germplasms in the newly released varieties in China, and it is urgent to create more germplasm resources resistant to leaf scald.

spp. hybrid; newly-released varieties; leaf scald;; diseaseresistance identification

10.3724/SP.J.1006.2021.04203

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(糖料)建設(shè)專項(xiàng)(CARS-170302)和國家甘蔗工程技術(shù)研究中心開放課題(2017.3.2)項(xiàng)目資助。

This study was supported by the Earmarked Fund for the China Agricultural Research System (CARS-170302) and the Open Project Fund of National Sugarcane Engineering Technology Research Center (2017.3.2).

高三基, E-mail: gaosanji@fafu.edu.cn

**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to this work)

傅華英, E-mail: mddzyfhy@163.com; 張婷, E-mail: Zhang_970907@163.com

2020-09-04;

2020-12-01;

2020-12-29.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20201228.1653.014.html