白 甜, 黃大躍, 劉 璐, 張雪蓮, 程 瑞, 孫玉東

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇淮安 223001)

甜瓜(CucumismeloL.)是人們生活中比較普遍的水果之一,在世界范圍內(nèi)廣泛種植。目前,我國經(jīng)濟快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)隨之做出了調(diào)整,我國的甜瓜產(chǎn)業(yè)在整個國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)的重要地位逐漸突出,如今我國的甜瓜栽培面積和產(chǎn)量都處于世界領(lǐng)先水平[1-3]。而甜瓜霜霉病是中國甚至世界甜瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一種重要的真菌性病害,發(fā)生比較普遍并且造成了嚴重的經(jīng)濟損失[4]。在高溫且高濕的環(huán)境條件下,該病害更容易發(fā)生且迅速傳播蔓延。目前,主要使用化學(xué)藥劑進行甜瓜霜霉病的防治,但是長時間使用化學(xué)農(nóng)藥會造成病原菌株產(chǎn)生耐藥性,使藥劑防治的效果大打折扣同時也增加了防治成本,使商品瓜的安全性下降,這些問題為該病害的防治帶來了挑戰(zhàn)[5-6]。如今育種工作者們致力于在甜瓜霜霉病的生理小種分化、抗性鑒定、遺傳分析、基因/QTL定位及分子標記開發(fā)等方面開展研究工作,取得了一定的進展,這為甜瓜霜霉病的深入研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。本研究系統(tǒng)全面地綜述了甜瓜霜霉病的危害與發(fā)病癥狀、病原菌以及生理小種分化、侵染循環(huán)和發(fā)生規(guī)律、抗性育種及存在的問題等重要內(nèi)容,期望為甜瓜霜霉病的進一步深入研究提供參考。

1 甜瓜霜霉病的危害與癥狀識別

甜瓜霜霉病是一種全球性的真菌病害,該病害嚴重破壞甜瓜栽培和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在世界各地的甜瓜產(chǎn)區(qū)都有不同程度的發(fā)生。1868年在古巴,瓜類霜霉病首次被報道;1869年在英國,Berkeley首次對在葫蘆科蔬菜上分離的寄生菌病害進行了闡述和命名,將其命名為霜霉病;1988年在日本東京,科研工作者在當?shù)厥状伟l(fā)現(xiàn)并報道了黃瓜霜霉病;1889年在美國,也出現(xiàn)了關(guān)于霜霉病的報道[7-9]。如今霜霉病已成為全球各地廣泛存在于瓜類生產(chǎn)中的毀滅性病害,對葫蘆科中12種瓜類作物均造成危害[10-11]。在這12種瓜類作物中,霜霉病菌侵染頻率最高的是葫蘆科的甜瓜屬和黃瓜屬植物,影響著世界上大部分國家的黃瓜和甜瓜生產(chǎn),而且有趨于嚴重的形勢[12-13]。其中甜瓜霜霉病只要發(fā)生,就會盛行,并且較難防治,發(fā)病較輕就會導(dǎo)致甜瓜減產(chǎn)30%～40%,與此同時也會破壞甜瓜的果實品質(zhì);嚴重時會造成甜瓜減產(chǎn)60%～80%,乃至絕收,極大地威脅著甜瓜的生產(chǎn),給瓜農(nóng)群眾造成了嚴重的經(jīng)濟負擔(dān)[14-16]。

甜瓜霜霉病主要侵染甜瓜的葉片,在甜瓜的整個生長期都可能發(fā)生,但主要在甜瓜成株期發(fā)病較重,尤其在開花結(jié)果后霜霉病發(fā)病最重。幼苗期,子葉被霜霉病侵染也會發(fā)病,其中最明顯的癥狀是葉片不均勻地褪綠甚至黃化,后慢慢形成不規(guī)則的黃色病斑,嚴重時子葉會枯死;而甜瓜真葉發(fā)病通常從中、下部的葉片開始,主要癥狀表現(xiàn)為葉片會顯現(xiàn)出一些小斑點,呈水漬狀,后逐漸發(fā)展變成淡黃色病斑,經(jīng)4～5 d漸漸擴展形成黃綠色至黃褐色且受葉脈限制的較大病斑,形成多角形且病斑會因變干枯而易碎。當空氣中濕度超過80%時,在葉片的背面會出現(xiàn)灰色的霉層,之后灰色霉層會慢慢變成黑色,嚴重情況下病斑會連接成一大片,整片葉都會變成黃褐色,阻斷葉片進行光合作用,最后干枯卷縮,全田葉片枯死,被稱為“跑馬干”,嚴重影響著甜瓜的生產(chǎn)[17]。

2 甜瓜霜霉病的病原菌及其生理小種分化

甜瓜霜霉病的病原菌是古巴假霜霉菌(Pseudoperonosporacubensis),是一種專性的寄生菌。該菌隸屬于卵菌門霜霉菌目假霜霉屬。其有性繁殖產(chǎn)生的卵孢子是淡黃色的,呈球形,在病葉組織細胞內(nèi)形成。其無性生殖會形成無色的孢囊梗和淡褐色的孢子囊,其中從植物氣孔伸出的孢囊梗單生或2～4根束生,上部有3～5次銳角分枝,基部略微膨大;在孢囊梗的分枝末端著生有孢子囊,孢子囊呈單胞,檸檬形或卵形,在其頂部有乳突狀突起[7]。另外,其孢子囊抗逆性差,存活時間較短,通常只能存活1～5 d,且離體的孢子囊干燥8 d以后喪失致病力,因此只能采用活體保存的方法,無法在人工培養(yǎng)基中培養(yǎng)和保存[18];該病原菌菌絲體呈無色并且無隔膜,在寄主細胞間生長發(fā)育[19],而后形成吸器,吸器為指狀分枝或卵形;該菌在水中可萌發(fā)產(chǎn)生有2根鞭毛的近橢圓形游動孢子,在水中游動孢子會自由游動從而引起鞭毛收縮,漸漸變成休止孢,休止孢呈圓形,萌發(fā)產(chǎn)生芽管,穿過氣孔侵入寄主植物。

關(guān)于古巴假霜霉菌生理小種的分化,國內(nèi)外的科研工作者早有研究。Horejsi等研究人員報道了在歐洲和北美霜霉病沒有生理小種分化現(xiàn)象[20];1986—1990,中國各科研院所聯(lián)合試驗,以相同的鑒別寄主為材料研究了各自所在的省市(廣東省、黑龍江省、山東省及天津市4個地區(qū))的霜霉病菌生理小種分化情況,結(jié)果表明,某些菌株之間有致病性差別,卻沒有生理小種分化現(xiàn)象[11]。1986年,傅俊范等科研工作者用來自我國的9個不同來源的霜霉病菌株接種75個黃瓜品種,進行抗性鑒定試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),我國黃瓜霜霉病菌的變異較小,沒有生理分化現(xiàn)象[21]。這些研究都說明了P.cubensis可能不存在生理分化現(xiàn)象,但也有研究人員認為P.cubensis存在生理分化現(xiàn)象。1951年,Ellis研究了一個名為Palmetto的黃瓜品種,該品種在某個區(qū)域?qū)λ共”憩F(xiàn)為抗性,但是在另2個區(qū)域則對霜霉病表現(xiàn)為感病[22];1952年,美國Epps等的研究也報道了相似的現(xiàn)象,在南卡羅萊納州,黃瓜品種Palmetto之前被認為高抗霜霉病,但在1950年時卻高感霜霉病[23];1952年,Hughes等從黃瓜和西瓜上分離到2個霜霉病菌株,用這2個霜霉病菌株接種黃瓜和西甜瓜,結(jié)果發(fā)現(xiàn),從黃瓜上分離到的霜霉病菌株可以高度侵染黃瓜和甜瓜,中度侵染西瓜,而從西瓜上分離到的霜霉病菌株可以高度侵染西瓜,但輕度侵染甜瓜和黃瓜,因此他認為從黃瓜和西瓜上分離到的這2個霜霉病菌株屬于2個不同的?；蚚24];1976年,印度的Bains等研究發(fā)現(xiàn),用從冬瓜、南瓜、瓠瓜和甜瓜上分離到的霜霉病菌株可以侵染甜瓜,但從甜瓜上分離到的霜霉病菌株卻不能侵染冬瓜,由此認為所用的不同來源的霜霉病病原菌菌株存在生理分化現(xiàn)象[25]。1987年,Thomas等研究人員初次鑒定了霜霉病病原菌的生理小種,他們用來自日本、以色列和美國的8種瓜類作物上分離到的霜霉病菌株接種了26個葫蘆科作物,這26個葫蘆科作物分屬于7個屬13個種或亞種,根據(jù)不同菌株在不同作物上的發(fā)病情況將霜霉病菌命名了5個專化型,其中,來自日本的霜霉菌被命名為生理小種1號和2號,來自以色列的霜霉菌被命名為生理小種3號,來自美國的霜霉菌被命名為生理小種4號和5號[26];2003年,Cohen等以相似的葫蘆科作物品種為材料(其中包含葫蘆屬和絲瓜屬),在以色列鑒定并命名了第6號生理小種,結(jié)果表明,生理小種6號與生理小種3號相比,具有更廣泛的致病性[27]。這些研究都證實了P.cubensis存在生理分化現(xiàn)象。葫蘆科作物種類較多,其作為霜霉病菌的寄主,由于各國科研工作者在進行霜霉病生理小種分化研究中用到的寄主作物不同,得到的結(jié)果差異也很大。另外引起這種差異的原因除了各國使用的鑒別寄主不同之外,也可能因為霜霉菌的生理小種在不斷地進化變異,這對各國的科研工作者來說也是一個巨大挑戰(zhàn)。

3 甜瓜霜霉病的侵染循環(huán)與發(fā)生規(guī)律

在霜霉病與宿主結(jié)合的最初24 h內(nèi),病原菌開始侵染,其中包括孢子囊萌發(fā)、游動孢子成囊和菌絲形成。在接下來的2～6 d中,病原菌菌絲繼續(xù)發(fā)育,形成特殊結(jié)構(gòu)吸器,將吸器伸入寄主細胞內(nèi),從而在病原菌和宿主之間進行代謝物、蛋白質(zhì)和核酸的轉(zhuǎn)移[28]。在其生命周期的最后階段,該病原菌形成孢子囊,孢子囊釋放到空氣中,主要通過風(fēng)雨、黃瓜甲蟲、農(nóng)器具等進行傳播導(dǎo)致新的侵染周期的建立[18,29-30]。霜霉病病原菌主要在常年種植黃瓜的大棚里越冬或越夏,其主要通過菌絲和孢子囊在黃瓜病葉上進行,在春季以灌溉水、雨水、氣流等為媒介傳播到甜瓜上,秋季從甜瓜繼續(xù)傳播到黃瓜上越冬,如此循環(huán)往復(fù)。另外病原菌的孢子囊會釋放游動孢子,游動孢子可在雨水、灌溉水中游動,也可通過病蟲和帶菌肥料傳播,從寄主植株表皮、氣孔或傷口直接穿透侵入[31-32]。

根據(jù)病害三角關(guān)系可知,甜瓜霜霉病的發(fā)生與流行受寄主、病原菌和環(huán)境條件3個方面的共同作用與影響,其中與環(huán)境條件最為密切相關(guān),而環(huán)境條件包括瓜農(nóng)的栽培管理習(xí)慣、溫度、濕度和光照等因素。霜霉病病原菌對溫度的適應(yīng)范圍比較廣,其孢子囊萌發(fā)的溫度范圍為5～30 ℃,侵入寄主的溫度范圍為10～25 ℃,利于病害流行的溫度范圍為20～24 ℃。當空氣濕度超過85%,同時葉片表面長時間存在水膜或水滴時,就可發(fā)生甜瓜霜霉病,空氣濕度越大,越適宜游動孢子囊和卵孢子的萌發(fā),發(fā)病及傳播速度越快。另外,霜霉病發(fā)生與流行也與光照緊密相關(guān),光照與黑暗交替的條件才利于霜霉病的發(fā)生,一直光照使其不能產(chǎn)生孢子囊,從而無法侵染[9]。

4 甜瓜對霜霉病的抗性研究

4.1 甜瓜霜霉病的抗性鑒定

關(guān)于甜瓜霜霉病抗性鑒定的研究,國內(nèi)外的科研工作者早有報道。早在1977年,Cohen等科研工作者認為環(huán)境條件對于甜瓜霜霉病苗期抗性鑒定的結(jié)果有很大影響,在不同的環(huán)境條件下,用不同濃度的孢子懸浮液接種,會使得病情指數(shù)出現(xiàn)較大的差異[33]。1984年,Cohen等又針對甜瓜霜霉病抗性鑒定最佳接種時期進行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),分別在甜瓜成株期和苗期接種霜霉病所得到的病情指數(shù)呈正相關(guān),但是苗期接種相對于成株期接種用時更少、成本更低,所以通常在甜瓜苗期進行霜霉病的抗性鑒定[34]。2005年,Perchepied等用Edisto 47、Ouzbèque 2、PI414723、MR-1及甜瓜霜霉病的感病品系Védrantais和抗病品系PI 124112的雜交后代作為接種材料,在人為設(shè)定的6種不同環(huán)境條件下觀察這些材料對于霜霉病的抗性反應(yīng),結(jié)果顯示,不同的環(huán)境條件下,相同的材料對霜霉病的抗性表現(xiàn)會存在差異[35]。2016年,張學(xué)軍等也發(fā)現(xiàn)環(huán)境條件對于甜瓜霜霉病的發(fā)病情況影響很大,研究地區(qū)不同,環(huán)境條件不同,必將會引起接種結(jié)果的差異[36]?？偨Y(jié)上述研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),之前關(guān)于甜瓜霜霉病抗性鑒定的研究也不少,但不同的研究人員采用的抗性鑒定方法和所設(shè)定的環(huán)境條件不同,由此得到的結(jié)果必然存在差異,建立一個標準統(tǒng)一的甜瓜霜霉病苗期抗性鑒定體系至關(guān)重要。2019年,張學(xué)軍等對甜瓜霜霉病的接種時期、接種方法、所用的孢子懸浮液濃度等接種要素進行了研究,該研究建立了甜瓜霜霉病苗期抗性鑒定體系,統(tǒng)一了苗期接種后的病情分析標準。由此認為,甜瓜霜霉病苗期抗性鑒定接種的最優(yōu)期是2葉1心期,最佳接種方法是噴霧法,所用分生孢子懸浮液的濃度為5 000個/mL時,即可正常發(fā)病[37]。將霜霉病的分生孢子懸浮液均勻噴灑于苗期甜瓜葉片,直到孢子懸浮液滴落為止,接下來的24 h內(nèi),保持相對濕度達到80%～90%且處于黑暗條件,之后將溫度保持在25～30 °C,正常管理,在接種后 15 d 調(diào)查病情等級。病情等級的劃分及病情指數(shù)的計算可參照凌悅銘等2021年的相關(guān)研究中的描述[38]。甜瓜霜霉病抗性鑒定體系的建立,提高了甜瓜品種對霜霉病抗感表型的準確度,對于甜瓜抗霜霉病品種的選育及抗病機制的研究具有至關(guān)重要的作用。

4.2 抗性材料

甜瓜屬是具有最全面的抗霜霉病特性的葫蘆科作物[39]。一些抗霜霉病的優(yōu)良材料早在印度被發(fā)現(xiàn),例如PI124111、PI124112和PI414723。其中,PI124111和PI124112已成為了美國抗霜霉病育種的重要材料,不少科研工作者對這2個材料的抗霜霉病遺傳規(guī)律和抗性相關(guān)基因進行了挖掘[35,40-42]。另外,早在1944年,Ivanoff就初次報道了高抗霜霉病的甜瓜栽培品種,分別是Cuban Castilian、Smith’s Perfect、Orange Fleshed Rocky Dew、Rocky Dew和Green Fleshed Rocky Dew[43]。1974年,Sowell等表示在中國臺灣也發(fā)現(xiàn)了具有高抗霜霉病特性的甜瓜栽培品種Tainan No.2,又名PI321005[44]。1981年在以色列,在露地栽培條件下,Cohen等測試了19個甜瓜材料對霜霉病的抗性,發(fā)現(xiàn)3個有利用價值的材料[45]。2007年,4個來自于西班牙的野生品種分別是IC267353、IC274029、KP7和B-159,均對從印度分離的霜霉病菌具有抗性[46-47]。2019年,張學(xué)軍等對大量甜瓜種質(zhì)資源進行了霜霉病抗性鑒定試驗,篩選出18份抗霜霉病的甜瓜種質(zhì)資源,其中有6份抗病材料,分別是21夏甜瓜、8-119、8-148、T112、T114、T116;7份高抗材料,分別是PI414723、PI124112、8-167、T115、8-169、PI164637、PI164723;5份免疫材料,分別是MR-1、PI438628、PI442177、PI438685、PI390452[37]。

總結(jié)前人的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),到目前為止確實發(fā)現(xiàn)了不少抗霜霉病的甜瓜材料,但這些抗霜霉病的甜瓜材料大部分是野生資源,轉(zhuǎn)育時間比較長,很難直接應(yīng)用;另外,從這些材料選育出來的抗病品種的果實品質(zhì)較差。因此,選育產(chǎn)量高、品質(zhì)好且對霜霉病有較強抗性的甜瓜品種對科研工作者來說仍是一項挑戰(zhàn)。

4.3 抗性遺傳分析

國外對于甜瓜抗霜霉病遺傳規(guī)律的探索相比國內(nèi)較早,但是一直以來在抗性遺傳上存在一定的分歧。從各位學(xué)者的研究中發(fā)現(xiàn),甜瓜抗霜霉病的遺傳模式很多,包括單顯性基因、單隱性基因、不完全顯性雙基因、部分顯性基因、寡基因、修飾基因和多基因控制,具體如下:1944年,Ivanoff發(fā)現(xiàn)了4個來自印度的對霜霉病具有較高抗性的甜瓜栽培品種Cuban Castilian、Green Fleshed Rocky Dew、Orange Fleshed Rocky Dew和Smith’s Perfect,這4個高抗霜霉病的甜瓜栽培品種都是通過部分顯性基因控制其對霜霉病的抗性[43]。1988年,Thomas研究發(fā)現(xiàn),從美國引進的多代自交材料MR-1是通過2個不完全顯性基因PC1和PC2共同調(diào)控其對霜霉病的抗性[40]。1988年,Cohen等分別將甜瓜抗病品種PI124111F與感病品種WI 998、Ananas-Yokneam雜交,對各自雜交的后代進行抗性研究,2次雜交試驗均發(fā)現(xiàn)抗霜霉病品種PI124111F的抗性是由2個部分顯性基因調(diào)控的[48]。1989年,Epinat等用3個高抗霜霉病的甜瓜品種MR-1、PI414723和PI124112作為母本,高感霜霉病的甜瓜品種Vedrantais作為父本,分別雜交研究其抗霜霉病的遺傳規(guī)律,結(jié)果顯示,母本抗霜霉病病品種PIl241l2和MR-1的抗性表現(xiàn)為通過不完全顯性的寡基因控制,而PI414723的抗性是由單基因顯性控制[49]。2000年,Angelov等用抗霜霉病自交系5-4-2-1分別和感病自交系VK1-5雜交,結(jié)果發(fā)現(xiàn),5-4-2-1對霜霉病的抗性表現(xiàn)為隱性遺傳,而用抗霜霉病自交系5-4-2-1和感病自交系K15-6雜交,5-4-2-1 抗霜霉病基因表現(xiàn)為顯性遺傳,因此認為感病自交系K15-6中可能存在修飾基因,將其命名為M-Pc-5,它可以調(diào)控5-4-2-1的抗病基因表達,而將5-4-2-1內(nèi)的抗霜霉病基因命名為Pc-5[50]。2010年,Shashikumar等研究發(fā)現(xiàn),抗病品系IIHR121和IIHR122對霜霉病的抗性表現(xiàn)是由多基因控制的,并且是一個數(shù)量性狀[51]。2012年,楊柳燕用高抗品種DM3和高感品種DF4建立F2代分離群體及回交后代BC1群體,發(fā)現(xiàn)田間發(fā)病結(jié)果和SRAP標記驗證結(jié)果均為抗病株數(shù)量明顯少于感病株,并且分離比例約為1 ∶ 3,由此推斷甜瓜品種DM3對霜霉病的抗性表現(xiàn)是由l對隱性基因控制的[52]。翟文強等通過用高抗霜霉病品種PI414723和高感霜霉病材料DF4構(gòu)建的F2分離群體及BC1回交群體,對抗源PI414723進行抗霜霉病遺傳規(guī)律分析,發(fā)現(xiàn)抗源PI414723的抗性由一對顯性基因控制[53]。2016年,張學(xué)軍等用甜瓜霜霉病的分生孢子懸浮液噴霧接種甜瓜抗病資源T115、感病哈密瓜農(nóng)家品種SP紅心脆、F1、F2、BCs及BCr等材料,并基于ICuGI已構(gòu)建的甜瓜遺傳連鎖圖譜,采用集團分離法及1 090對甜瓜SSR引物進行連鎖遺傳分析,結(jié)果認為,甜瓜抗病資源T115的抗霜霉病特性是通過顯性單基因控制的[54]。

關(guān)于甜瓜抗霜霉病的遺傳模式的研究之所以存在不同的觀點,主要原因是研究用的甜瓜抗源材料不同,其次是接種鑒定的方法也存在差異,因此對于甜瓜抗霜霉病的抗性研究仍有待深入挖掘。

4.4 甜瓜霜霉病抗性資源分子標記及基因/QTL定位

如今,分子生物學(xué)和生物技術(shù)迅速發(fā)展,分子標記技術(shù)已成為育種工作中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。其中,抗病育種最為基礎(chǔ)的工作是通過分子標記技術(shù)來尋找與抗病基因緊密關(guān)聯(lián)的分子標記,而甜瓜品種的遺傳圖譜可以通過分子標記建立起來,該圖譜可以快速定位到抗霜霉病基因或與其緊密連鎖的分子標記,而后進行抗性鑒定試驗及分子標記輔助育種,從而縮短育種時間[55]。

2005年,Perchepied等以PI124112 和Védrantais雜交產(chǎn)生F2代后獲得的120個重組自交系為材料,首次構(gòu)建了甜瓜霜霉病遺傳圖譜,該圖譜長度為1 150 cM,包含了許多重要標記,例如17個SSR標記、26個IMA標記、465個AFLP標記、抗番木瓜環(huán)斑病標記和雌雄同株標記;共分為36個連鎖群,標記最大間距為26.5 cM,平均標記間距為4.2 cM,同時在該圖譜中定位到了11個與抗霜霉病基因相關(guān)的QTL[35]。2012年,西班牙的科研工作者們合作完成了甜瓜基因組的測序,甜瓜基因組序列信息提供了大量的SNP和SSR等分子標記,為構(gòu)建甜瓜高密度的遺傳圖譜奠定了基礎(chǔ),推動了分子標記與優(yōu)良性狀連鎖研究以及QTL研究的開展[56]。2013年,Yang等以高感霜霉病甜瓜品種DF4和高抗霜霉病甜瓜品種DM3為研究材料,找到與抗霜霉病基因連鎖的SRAP標記me8em11,連鎖距離為9.8 cm[57];2014年,賀玉花等以抗霜霉病病品種PI414723為研究材料,找到了與抗霜霉病基因Pc-3連鎖的SSR標記3個,其中DE0854的遺傳距離為13.69 cm,DE1320的遺傳距離為26 cM,DE1887的遺傳距離為26 cM[58]。2016年張學(xué)軍等以SSR技術(shù)結(jié)合BSA的方法,找到了野生甜瓜PI414723中與抗霜霉病基因連鎖的SSR標記DM0231,遺傳連鎖距離為2.67 cM,并將DM0231定位在LG9的81 cM位點上,將抗病基因定位在LG9上[13]。利用同樣的方法,張學(xué)軍等也找到了甜瓜抗霜霉病資源T115中與抗霜霉病基因連鎖的SSR標記DM0073,遺傳連鎖距離為3.6 cM,并將DM0073定位到SYS Consensus Map中第一連鎖群的46 cM位點上,將抗病基因定位在LG1上[54]。張學(xué)軍等利用SSR技術(shù)及QTL分析,檢測到了3個分別位于chr-5、chr-9和chr-10染色體上的霜霉病抗性基因QTL位點:qR1-1-1、qR2-2-1、qR1-3-1,其中qR2-2-1位點是調(diào)控甜瓜霜霉病的主效QTL位點[59]。2019年,張學(xué)軍等完成了甜瓜高密度遺傳連鎖圖譜,該圖譜主要通過GBS測序技術(shù)及滑動窗口等方法構(gòu)建,遺傳總距離為 4 823.55 cM,平均遺傳距離為1.43 cM;其中定位到與甜瓜霜霉病性狀相關(guān)的QTL共26個,該定位結(jié)果是結(jié)合苗期、生長中期和生長后期的抗病表型數(shù)據(jù)得到的,苗期、中期、后期均與5號連鎖群上的QTL相關(guān)聯(lián),分布在cm3.5.1_scaffold00005這個scaffold上,且定位區(qū)間一致,物理位置為6 831 227～7 830 935 bp,約1 Mb的區(qū)間[60]。2021年,凌悅銘等找到了甜瓜抗霜霉病的QTL候選區(qū)間,其中包括12號染色體的21～23 Mb、10號染色體的5～6、7～11、12～13 Mb,9號染色體的21～24 Mb共5個區(qū)間;并在9號染色體上找到了主效QTL,在此開發(fā)了準確率為98%的InDel 20標記和準確率為95%的InDel 15標記[38]。上述關(guān)于甜瓜霜霉病抗性資源分子標記及基因/QTL定位的研究,為之后甜瓜霜霉病抗病機理的進一步研究提供了強力支撐。

5 甜瓜霜霉病的防治

5.1 農(nóng)業(yè)防治

選用適宜的抗病品種,如長香玉、西洲蜜、雅典、永甜1號、八里香等。

選好栽培地,培育壯苗,增強植株的抗病力。

加強栽培管理。要選用地勢較高、排水較好且肥沃的沙質(zhì)壤地塊,不要重茬種植,至少要經(jīng)過3年的輪作。另外,不要與其他瓜類作物鄰近種植,特別是不要在黃瓜相鄰地塊種植。保持合理的種植間距,保持棚內(nèi)通風(fēng)透光良好,這樣有利于植株健壯生長,及時掐尖、打叉、整枝、除草。注意對棚內(nèi)濕度的控制,隨時關(guān)注天氣情況,不要雨前澆水,下大雨后要及時排水并加強通風(fēng),避免植株、葉片長時間浸在積水中,從而促進病原菌的萌發(fā)。

合理施肥,多施基肥,增施農(nóng)家肥,多施有機肥,少施化肥,同時追施磷鉀肥和微生物菌肥,從而改善土壤肥力及理化性質(zhì),增強植株的抗病能力。追肥要少量多次,長勢弱的植株在根外追肥,使植株長勢較好從而有更強的抵御病害的能力。

病葉病株要盡快清理。一旦發(fā)現(xiàn)植株發(fā)病立即清除,收種后及時清除植株,避免廢棄植株在大棚內(nèi)腐爛染病,從而減少病原菌的殘留與傳播。

5.2 物理防治

將種子置于強光下曝曬以達到消毒的目的。曝曬種子1～2 d,曝曬后除了達到消毒的目的,種子的休眠也被打破,其發(fā)芽率得到了提高。定植后,可以通過及時懸掛黃板,覆蓋或懸掛銀灰色膜的方法消滅蚜蟲等蟲害。

5.3 化學(xué)防治

浸種處理:播種前,需準備50%的多菌靈可濕性粉劑(WP)800倍液,并將種子在其中浸泡0.5 h,晾干后直播,可以很好地預(yù)防霜霉病。

噴霧施藥:在霜霉病發(fā)病前期要及時進行病害的防治,需準備58%甲霜錳鋅WP、40%乙磷鋁WP 250倍液、69%安克錳鋅水分散性粒劑(WG) 1 000 倍液、80%的烯酰嗎啉WP 800～1 000倍液等化學(xué)藥劑噴施甜瓜中下部。施藥頻率為每隔1周噴霧施藥1次。

熏煙施藥:若在大棚內(nèi)熏煙施藥需準備45%的百菌清煙劑,每次熏煙施藥的用量一般為 3.75 kg/hm2[16-17,19]。

6 問題與討論

縱觀甜瓜霜霉病的發(fā)生歷史可以發(fā)現(xiàn),該病害一直以來是我國乃至世界甜瓜生產(chǎn)上的重要病害之一。雖然甜瓜霜霉病已引起各方的密切關(guān)注,并在研究上也取得了一些進展,但相比于霜霉病在黃瓜上的研究,在甜瓜上的研究仍處于初級階段且相關(guān)研究也比較少,還有很多科學(xué)問題亟待深入研究解決。

(1)部分研究表明,在低溫嚴寒地區(qū)霜霉病菌是通過卵孢子越冬的,但迄今為止也沒有發(fā)現(xiàn)卵孢子可以成功接種,因此,對于卵孢子的萌發(fā)、適宜的生活條件仍需要進行深入研究,這對探明霜霉病菌的初侵染來源十分重要。

(2)目前,國內(nèi)外對于甜瓜霜霉病菌生理小種分化的研究仍存在分歧。由于接種材料、接種所用的孢子懸浮液濃度、環(huán)境條件及鑒定標準不統(tǒng)一;另外,由于存在個人主觀判斷導(dǎo)致甜瓜致病性鑒定存在差異,未來使用統(tǒng)一的鑒定標準開展生理小種的分化研究將有助于這一問題的解決。

(3)對于甜瓜抗霜霉病遺傳規(guī)律的研究也存在分歧?？剐允怯娠@性基因調(diào)控還是由隱性基因調(diào)控,是單基因決定還是多基因共同作用尚不明確。另外,甜瓜霜霉病菌的生理小種分化現(xiàn)象是否與其抗病性存在關(guān)聯(lián)也需深入探究。將來可以著力探究霜霉病菌分化和變異的分子遺傳學(xué)規(guī)律,將遺傳學(xué)規(guī)律與生理小種鑒定結(jié)果結(jié)合起來,選擇合適且統(tǒng)一的鑒定寄主,從根本上消除關(guān)于霜霉病生理小種分化存在的分歧。這一工作對于一個國家的抗病育種及國家之同相互引進抗源是至關(guān)重要的。

(4)分子標記的研究不能直接應(yīng)用于育種實踐中。目前,科研工作者們已完成了甜瓜的基因組測序,從甜瓜的基因組上可以檢索到大量的霜霉病抗病基因和QTL,可以開發(fā)與甜瓜霜霉病抗病基因或QTL緊密連鎖的分子標記,利用開發(fā)的分子標記可以開展大規(guī)模分子設(shè)計抗病育種,并且為了提高甜瓜品種的抗病性可以聚合多個抗病QTL于一個品種。但多數(shù)科研工作者把研究目標集中在抗病基因的定位上,在選擇材料方面對于育種的需求考慮較少,即便完成了抗病基因的定位,但是無法直接應(yīng)用于育種。因此,未來設(shè)計試驗時需結(jié)合育種實踐,進行分子標記研究時要選擇可以直接用于育種的材料。

(5)目前主要利用化學(xué)藥劑進行甜瓜霜霉病的防治,但是長時間使用化學(xué)農(nóng)藥會增加病原菌的抗藥性,而選育品質(zhì)較好的抗霜霉病的甜瓜品種依然是防治甜瓜霜霉病最根本、最環(huán)保、最有效的方式,但是這對育種工作者來說是一項很大的挑戰(zhàn)。由于我國不同地區(qū)適宜種植的甜瓜品種不同,栽培方式也大不相同,大眾對各個品種的需求不同,消費習(xí)慣必然存在差異,在綜合各方面需求的同時培育出抗病品種的難度更大。因此,未來一段時間對于甜瓜霜霉病的主要防控方式還是進行甜瓜霜霉病綠色防控技術(shù)的研究與推廣。例如,可以加強對于甜瓜栽培方式的研究,通過改善甜瓜營養(yǎng),調(diào)控其栽培環(huán)境、破壞霜霉病的侵染循環(huán),加強對于霜霉病的綠色防治;另外,開展關(guān)于生防菌的研究,加強對于芽孢桿菌、木霉菌等生防菌的篩選與利用,也是霜霉病綠色防治的重要方式;也可以加大對于植物農(nóng)藥的研發(fā)及推廣應(yīng)用,用植物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥,減少化學(xué)殘留,進一步加強甜瓜霜霉病的綠色防治,大力促進甜瓜產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。