植物遗传资源科学(Joural of Plant Genetic Resources)


 

大豆种质对疫霉根腐病抗性特点研究

 

王晓鸣 朱振东 王化波 武小菲 田玉兰

(中国农业科学院作物品种资源研究所,北京 100081)

 

摘要 对1027份中国和国外引进的大豆种质进行了大豆疫霉(Phytophthora sojae)根腐病的抗病性鉴定评价。结果表明,中国大豆种质的抗病性高于国外引进种质;中国南方的大豆种质抗病性较北方种质强,长江流域大豆中抗病种质比率最高,其次为黄淮海流域种质,而东北地区抗病种质较少;不同省份大豆种质的总体抗病性差异明显;育成品系的抗性好于改良品种和农家种,但不同省份来源的农家种、品系和品种抗性存在差异,黑龙江材料抗病性最低,这也是该省大豆疫霉根腐病严重发生的重要原因之一;在大豆籽粒脐色为黄色和褐色的材料中,抗病种质较多。

关键词 大豆;疫霉根腐病;抗性;评价

 

中国是世界主要大豆生产国之一,也是大豆起源中心,拥有丰富的大豆种质资源。作为中国的主要农作物之一,大豆生产状况对国民经济和人民生活有着直接的影响。但近年来,由大豆疫霉(Phytophthora sojae Kauf. et Gerde)引起的根腐病发生范围逐渐扩大,不但在东北大豆产区、而且在黄淮海流域以及长江流域大豆产区都有发生,其对大豆生产的危害性日益突出,如在黑龙江省已成为当前大豆生产的重要限制因素[1]。在世界最大的大豆生产国美国,疫霉根腐病一直处于仅次于大豆胞囊线虫病的第二大大豆生产病害,每年均造成数亿美元的巨大损失[2,3]。1989年,中国首次发现大豆疫霉根腐病[4],直至1995年以后才认识到该病害在目前生产中的严重性,进而开展了一系列相关的调查和研究。本项研究旨在通过对中国部分大豆种质进行大豆疫霉根腐病的抗性鉴定,了解大豆对该病害的抗性状况,分析大豆种质的抗性特点,为利用有效的抗性品种控制田间病害流行提供重要依据。

1 材料和方法

1.1 大豆种质来源

1027份大豆种质由中国农业科学院作物品种资源研究所提供,分别来自中国农科院品资所、中国农科院油料所、黑龙江农科院大豆所、吉林农科院大豆所、辽宁丹东农科院、河北农科院粮作所、山东农科院作物所、山西农科院品资所、河南农科院经作所、江苏农科院经作所、江苏徐州农科所、南京农业大学大豆所,其中包括中国大豆种质916份,国外大豆种质111份。

1.2 病原菌菌株用于大豆种质抗病性鉴定的大豆疫霉病菌菌株为1996年分离自黑龙江省佳木斯地区,编号41.1,经接种国际通用大豆疫霉生理小种鉴别寄主,确定为1号生理小种。

1.3 鉴定方法和抗性评价标准

抗性鉴定采用下胚轴创伤接种法[5]。接种后保湿4天,第6天进行调查。抗性评价标准采用美国的标准:抗病(R):植株死亡率≤30%,感病(S):植株死亡率≥70%,中间类型(I):植株死亡率为31%~69%。抗病和中间类型种质均进行2~3次重复鉴定,以保证抗性反应的准确性。

2 结果和分析

2.1 不同地理来源大豆种质的抗病性差异

根据地理来源不同及中国大豆生态区域特性,将1027份大豆种质进行归类。结果表明,在总体上,不同地理来源的大豆种质对疫霉根腐病的抗性存在显著差异,中国种质较国外种质抗性更为突出,美国和韩国种质中分别仅有28.3%和23.5%抗大豆疫霉1号生理小种。统计分析表明,中国大豆种质与国外种质在抗病性方面的差异达到显著水平。在中国种质中,长江流域种质抗性最高,抗病类型占47.6%,其中死苗率为0的高抗种质为19.8%,感病类型占49.5%;黄淮海流域种质抗性次之,抗病类型占37.2%,高抗种质占18.0%,感病类型为61.5%;东北地区种质抗性较差,抗病类型占30.7%,高抗种质仅为10.6%,而感病类型则达66.8%。抗性比较表明,长江流域种质的抗性与黄淮海种质相比,差异达到显著水平,与东北种质相比,则差异达到极显著水平。

括弧中的数字和百分率为接种后植株死苗率为0的高抗大豆种质。

2.2 不同省份中国大豆种质的抗病性差异

按鉴定大豆种质供种省份进行统计,中国大豆种质的抗病性表现为北方种质抗性低于南方种质,具体排序为山东、黑龙江、吉林、辽宁、山西、河北、湖北、河南、江苏。

在北方种质中也存在高抗类型材料,但比率较低,山东种质中只有6%为高抗类型。分析表明,黑龙江和山东种质与其它省份种质相比,抗病性差异达极显著水平。

2.3 不同类型大豆种质的抗病性差异

对中国大豆种质进行归类比较,结果表明,育成品系的抗病性较改良品种和农家种为好,与改良品种和农家种的抗性差异极显著,抗病类型占43.8%,高抗类型比率也最高,为27.3%,而改良品种和农家种中的高抗材料分别为16.1%和16.9%。

黑龙江、辽宁和江苏省的农家种占鉴定农家种的94.1%,这三省农家种抗病性比较表明,辽宁和江苏农家种的抗病性明显高于黑龙江农家种,差异极显著。由于农家种经历了较长的自然选择历史,其中可能含有新的抗大豆疫霉菌基因,应加以深入鉴定研究。 在916份中国大豆种质中,有来自9省的481份育成品系,依感病程度高低,其抗性由弱到强依次排序为山东、黑龙江、辽宁、河北、湖北、河南、吉林、山西、江苏。除吉林外,在总体上仍表现为北方选育品系的抗病性低于南方品系。品系抗病性的高低将会直接影响今后新品种的总体抗性水平。

在199份改良品种中,184份来自黑龙江、吉林、山西和河北,结果表明,感病类型品种均达50%以上,吉林、黑龙江品种中感病类型所占比率高达80%和74.4%,山西和河北品种抗性相对较好。品种间的抗病性差异现状,反映出近年来黑龙江大豆疫霉根腐病发生普遍而严重的原因之一就是多数品种对大豆疫霉菌感病,如合丰25号、合丰35号由于农艺性状和丰产性好,种植面积大,但均为感病品种,并且不仅对大豆疫霉菌1号生理小种感病,对其它许多黑龙江大豆疫霉菌菌株也高度感病。在黑龙江的32个感病品种中,31个发病率为100%,属于高感类型。吉林的改良品种中,吉青号系列的32份品种均为高感反应。山西品种中,抗线号系列品种普遍对疫霉根腐病表现较高的抗病性。

2.4 大豆对疫霉根腐病抗性与籽粒脐色的关系

根据大豆籽粒脐色进行归类,研究抗大豆疫霉根腐病种质在不同脐色大豆类群中的分布特点。初步分析表明,在脐色为深色(黑色、蓝色)的种质中,抗病材料的比率较低,而在脐色黄色以及褐色的种质中,抗病种质较多,同时高抗的材料也分别为23.4%和23.3%,明显高于黑色种质的16.0%和蓝色种质的0%,统计分析表明,脐色为黑色和蓝色种质的抗性与其它脐色种质相比,差异极显著。直接选用适宜的脐色籽粒抗病种质进行品种抗性改造,可以加速抗病育种进程。

3 讨论

3.1 大豆种质对疫霉根腐病的抗性与病害发生现状密切相关 根据近年研究报道,大豆疫霉根腐病在黑龙江省发生普遍,特别是在黑龙江东部地区,由于地下水位高,病害发生严重。大豆种质的抗性鉴定结果亦表明,病害的严重发生与大豆种质的抗性状况密切相关,不论是推广品种、选育品系,还是农家种,黑龙江的种质均表现为抗病性低。对于其它大豆种植区,尽管目前尚未有疫霉根腐病严重发生的报道,但已从许多地方的罹病大豆植株或大豆田土中分离获得大豆疫霉菌,如遇适宜的条件和种植感病品种,病害必会严重发生。因此,在已发生病害的地区,应注意选择种植抗病品种。

3.2 加强对不同地区大豆疫霉菌生理小种的鉴定研究 目前,国际上已报道的大豆疫霉菌生理小种有59个,我国的研究初步表明,中国的大豆

疫霉菌有独特的生理小种结构,不同大豆生态区生理小种构成有显著差异。不了解生理小种的分布特征,就无法合理地种植抗病品种,也无法有针对性地利用抗病基因培育抗病品种。因此,加强对不同生态区大豆疫霉菌生理小种的鉴定研究、明确各小种的分布区域十分必要。

3.3 发掘具持久抗病性种质和具有新抗性基因的种质,培育抗大豆疫霉基因组合品种 中国是大豆起源国,如果大豆疫霉根腐病有较长的发生历史,则在丰富的大豆种质中必然存在具有多样性的抗疫霉根腐病基因,一些研究已对此有初步的推论[6]。利用新抗病基因特别是一些具有多小种抗性的持久抗性基因,能够有效提高病害持续治理的效果,同时也会进一步丰富世界大豆基因资源。由于大豆疫霉菌与大豆之间的互作方式属于基因对基因类型,不断发掘和研究新的抗病基因或实现不同抗病基因的有效组合是抗病育种的重点。

3.4 以抗病品种利用为基础,实现对大豆疫霉根腐病的可持续治理 大豆疫霉根腐病的防治应建立在合理利用抗病品种基础之上,但若过分依赖品种专化性抗性,也会加速病原菌的遗传变异,导致抗性基因使用期缩短。因此,在利用抗病基因的同时,发掘和利用耐病品种、调整耕作方式、减少田间积水、研究生物防治措施和药剂防治方法,都将有效促进大豆疫霉根腐病的持久控制,实现大豆的可持续性生产。

 

参考文献

1 韩晓增,何志鸿,张增敏.大豆主要病虫害防治技术.大豆通报.1998, (6) : 5~6

2 Doupnik J R B. Soybean production and disease loss estimates for north central United States

from 1989 to 1991. Plant Disease. 1993, 77(11) : 1170~11713 Phillip W P, Allen J W. Soybean disease loss estimates for the Southern United States, 1994

to 1996. Plant Disease. 1998, 82 (1): 114~116

  1. 苏彦纯,沈崇尧.大豆疫霉病菌在中国的发现及其生物学特性的研究.植物病理学报. 1993, 23 (4) :341~347

  2. Zhu Z D, Wang X M. Screening for resistance to Phytophthora sojae. Soybean Genetics Newsletter.

  3. 1998, 25 (May):52~53

  4. Lonnes D G, Schmitthenner A F, Nickell C D. Origin of Phytophthora resistance soybean alleles

in China. Crop Science. 1996, 36(6) : 1689~1692

 

The resistance of soybean germplasm to Phytophthora root rot

 

WANG Xiaoming ZHU Zhendong WANG Huabo WU Xiaofei TIAN Yulan

(Institute of Crop Germplasm Resources, CAAS,Beijing 100081)

 

Abstract 1027 soybean germplasm were screened and evaluated for resistance to root rot, caused by Phytophthora sojae. The results showed that the resistance of Chinese soybean germplasm was better than that of introduced ones; The germplasm from south of China was higher resistant to root rot than north ones; The germplasm from Yangtze River Basin was highest resistant, the germplasm from Yellow River, Huaihe River and Haihe River Basins was higher and the Northeast ones were low. The resistance of breeding lines was better than cultivars and landraces and there were different in resistance in the germplasm from different provinces, of which Heilongjiang germplasm was lowest resistant to Phytophthora root rot. It was one of the important causes of occurrence of Phytophthora root rot in the Province. There were more resistant germplasm in colorless, yellow and brown color types of seed navel. Key words Soybean; Phytophthora root rot; Resistance; Evaluation