乔精松 彭德良 刘慧 冯晓东 高海峰 李广阔 胡先奇 彭焕

摘要 ：甜菜孢囊線虫Heterodera schachtii是严重危害甜菜生产的主要病原物，每年造成严重的经济损失，该线虫是我国对外重要的检疫性有害生物。本研究通过对十字花科、茄科、葫芦科、锦葵科、豆科、苋科和禾本科等16种作物29个品种进行人工接种，对其主要的寄主范围和生活史进行了测定。结果表明，甜菜孢囊线虫2龄幼虫能够侵染除小麦和玉米以外的其他14种作物25个品种，在苋科的甜菜和菠菜、茄科的番茄及十字花科等16个品种的根系能够完成生活史，形成白雌虫和孢囊。生活史调查发现，甜菜孢囊线虫接种到甜菜和油菜15 d和12 d后即可发育形成白雌虫，30 d后形成孢囊;而接种到西瓜根系后，不能正常发育，一直保持2龄幼虫虫态，无法完成生活史。上述结果表明甜菜孢囊线虫能够在甜菜、菠菜、番茄和十字花科作物上寄生，但是在不同寄主上的生活史存在一定的差异，其结果将为非寄主轮作防控甜菜孢囊线虫提供理论基础。

关键词 ：甜菜孢囊线虫; 寄主范围; 生活史

中图分类号：

S 435.663

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020030

The host range and life history of sugarbeet cyst nematode

Heterodera schachtii in China

QIAO Jingsong1， PENG Deliang2， LIU Hui3， FENG Xiaodong3， GAO Haifeng4， LI Guangkuo4，

HU Xianqi1*， PENG Huan2，4*

（1. College of Plant Protection， State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Bio-Resources，

Yunnan Agricultural University， Kunming 650201，China; 2. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases

and Insect Pests， Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing

100193，China; 3.National Agro-Tech Extension and Service Center， Beijing 100125，China;

4. Institute of Plant Protection， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Integrated Pest

Management on Crops in Northwestern Oasis， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Urumqi 830091， China）

Abstract

Sugarbeet cyst nematode （Heterodera schachtii） is one of the main pathogens that seriously harm sugar beet production， causing serious economic losses every year， and it is also an important quarantine pest in China. In this study， 29 varieties of 16 crops， including Brassicaceae， Solanaceae， Cucurbitaceae， Malvaceae， Fabaceae， Amaranthaceae and Poaceae， were artificially inoculated in an isolated greenhouse， and their main host range and life history were investigated. The results showed that the second juveniles of sugarbeet cyst nematode could infect the roots of 25 varieties of 14 crops except wheat and corn. White females and cysts formed in the roots of 16 varieties of crops， such as sugar beet，spinach， tomato and all Brassicaceae plants. The life history investigation showed that the white females formed at 15 d and 12 d after inoculation of sugar beet and rape， and the cysts were found 30 days later， while on the root system of watermelon， the second juveniles remained undeveloped and could not complete their life cycle. The above results suggested that sugarbeet cyst nematode could parasitize sugar beet， spinach， tomato and cruciferous crops， but there were some differences in their life histories on different hosts. The results provide a theoretical basis for non-host rotation control of sugarbeet cyst nematode.

Key words

sugarbeet cyst nematodes; host range; life history

甜菜孢囊线虫Heterodera schachtii是严重危害甜菜生产的主要病原物之一，每年造成严重的经济损失，欧洲甜菜种植区每年由于甜菜孢囊线虫危害造成的损失超过9 000万欧元[1]。在德国西部每年有超过1/4的甜菜地遭受该线虫侵害;在英国，甜菜孢囊线虫危害感病品种能造成30%～40%的产量损失，年经济损失超过380万英镑，严重威胁着当地甜菜种植和制糖业的发展;在伊朗的甜菜种植区甜菜孢囊线虫发生普遍，造成严重减产[13]。甜菜孢囊线虫寄主范围包括23科95属200多种植物，其中甜菜和油菜是其主要的寄主[45]。由于其危害的严重性和经济重要性，包括我国在内的23个国家将其列为检疫性有害生物[6]。

甜菜孢囊线虫在北美、南美、欧洲和中东50多个国家和地区均有发生和危害[7]，但我国暂无相关报道。李建中等[8]采用MAXENT和GARP两种生态位模型对甜菜孢囊线虫在我国的适生区进行了预测，结果表明，我国17个省（市、区）均为该线虫适生区，其中新疆西部、内蒙古南部、河北中南部、山西东北部、宁夏、甘肃北部为高度适生区。随着贸易全球化的不断发展，国际贸易和人员交流的日趋频繁，每年我国从甜菜孢囊线虫发生区的欧洲、新西兰和加拿大等国家和地区进口大量甜菜种子，并且与我国接壤的巴基斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦等国均为甜菜孢囊线虫疫区[9]，因此该线虫随着国际贸易传入我国的风险极大，迫切需要开展相关研究。

在国外，采用非寄主作物轮作、调整播期、化学防治和生物防治可有效地控制甜菜孢囊线虫的危害[910]。在生产中，化学杀线虫剂毒性高、施用难度大且价格昂贵，生物菌剂存在防控效果不稳定等问题，采用非寄主轮作是有效控制甜菜孢囊线虫危害的防治措施之一。国外研究表明，改种玉米或苜蓿3～6年能够有效控制甜菜孢囊线虫的危害[9]。新疆和内蒙古是我国甜菜的主要种植区域，种植面积占全国的80%以上[11]，本研究对北方广泛种植的马铃薯、油菜和白菜等7个科16种作物29个品种进行人工接种，对甜菜孢囊线虫有效寄主进行筛选，明确其生活史，研究结果将为甜菜孢囊线虫的绿色可持续防控提供技术儲备，从而保证我国糖料作物的生产安全。

1 材料与方法

1.1 供试线虫

甜菜孢囊线虫由新疆出入境检验检疫局截获，在全国农业技术推广服务中心检疫隔离场隔离温室进行扩繁。将甜菜‘SD21816种子播种在装有500 mL沙土（沙与土比例为7∶3）的花盆中，置于L∥D=16 h∥8 h，（25±1）℃的隔离温室中培养2周后，将甜菜孢囊线虫卵接种到甜菜的根部，在上述相同培养条件下培养45 d后，采用漂浮法收集甜菜根系和土壤中的孢囊。将收集的孢囊置于3 mmol/L硫酸锌溶液中刺激孵化，每天收集孵化的2龄幼虫用于接种。

1.2 甜菜孢囊线虫寄主范围测定

在隔离温室中，选择十字花科的白菜、甘蓝、芥菜、萝卜、拟南芥、油菜，苋科菠菜和甜菜，茄科番茄和马铃薯，葫芦科的甜瓜和西瓜，禾本科的玉米和小麦，豆科的大豆及锦葵科的棉花共7个科16种作物29个品种（表1），将上述作物播种于装有250 mL灭菌沙土（沙、土比7∶3）的线虫接种管中，每个品种20株，3次重复，置于L∥D=16 h∥8 h，（25±1）℃的隔离温室中培养2周后，采用人工接种方式，在待测作物的根系周围接种甜菜孢囊线虫2龄幼虫500条/株，接种5 d后采集待测作物的根系，采用酸性品红染色法对根组织内线虫进行染色[12]，甘油脱色后，置于Leica M165体式显微镜下观察和统计根系内线虫的数目。45 d后，采用漂浮法收集甜菜根系和土壤中的孢囊。在Leica M165体视显微镜下计数。

1.3 甜菜孢囊线虫在甜菜、油菜和西瓜上的发育进度

根据甜菜孢囊线虫寄主筛选结果，以甜菜、油菜和西瓜为研究对象，将上述作物品种播种于装有250 mL灭菌沙土（沙、土比7∶3）的线虫接种管中，每个品种60株，3次重复，置于L∥D=16 h∥8 h，（25±1）℃的隔离温室中培养2周后，采用人工接种方式，在待测作物的根系周围接种甜菜孢囊线虫幼虫1 000条/株，接种后，每3 d取样调查;每次5株，连续取样10次;采用酸性品红染色法对根内线虫进行染色，在Leica体视显微镜下对线虫的发育程度和各龄期的数量进行观察和统计。

1.4 数据分析

采用R 3.5.3软件对数据进行统计，并采用LSD法进行显著性检验，作图，参考大豆孢囊线虫抗性鉴定标准进行抗性等级鉴定，单株孢囊数目为0个，为免疫（I）;单株孢囊数目为1～5个，为高抗（HR）;单株孢囊数目为6～10个，为抗病（R）;单株孢囊数目为11～30个，为感病（S）;单株孢囊数目大于30个，抗性分级为高感（HS）[13]。

2 结果与分析

2.1 不同作物根系中甜菜孢囊线虫2龄幼虫侵染量

接种5 d后对供试寄主根系内线虫调查发现，甜菜孢囊线虫2龄幼虫能够侵染白菜、萝卜、甘蓝、芥菜、油菜、拟南芥、番茄、马铃薯、棉花、甜菜、西瓜、甜瓜和大豆等13种作物25个品种的根系，但不能侵染禾本科的小麦和玉米。单株根系内的线虫数量超过100条的作物品种有十字花科的甘蓝‘结球甘蓝、芥菜‘光头芥菜、油菜‘徽油808、拟南芥（野生型Col-0），苋科的菠菜‘大叶红菠‘寒秀肉菠和甜菜‘KWS9147，豆科的大豆‘中黄13和茄科的马铃薯‘荷兰17。甜菜孢囊线虫对葫芦科的西瓜和甜瓜侵染率较低，单株根系内的线虫数量为13～16条。甜菜孢囊线虫对同一作物的不同品种侵染能力存在差异，如3个甘蓝品种中，‘结球甘蓝中的2龄幼虫数量显著高于‘绿球25号和‘中甘十一;萝卜品种中‘三尺白25号根系上的线虫数量显著多于‘新春白玉;番茄‘硬粉8号上单株线虫数量显著多于‘佳粉18号;棉花品种‘冀棉11单株线虫侵染数量显著高于‘中植棉KV3;大豆品种‘中黄13单株线虫侵染数量显著多于‘PI437654（图1）。

2.2 不同品种中孢囊数量

由表1可见，接种45 d后，对根系和土壤中的孢囊数量调查发现，十字花科作物白菜、甘蓝、芥菜、油菜、萝卜和拟南芥，苋科的菠菜、甜菜和茄科的番茄等16个作物品种的根系上形成了孢囊，孢囊数量4～30个/株，其中油菜、菠菜和甜菜上形成的孢囊数量最多，单株孢囊数量在20个以上;甘蓝‘结球甘蓝、萝卜‘新春白玉和番茄‘佳粉18号平均单株孢囊数量分别为8.20、8.4个和4.2个，其他品种的单株孢囊数量在10～20个之间。与早期侵染结果相比，甜菜孢囊线虫2龄幼虫能够侵染大豆、棉花、甜瓜和西瓜4种作物的根系，但不能完成生活史形成孢囊。

2.3 甜菜孢囊线虫在不同寄主上的生活史

接种后，每3 d对甜菜、油菜和西瓜的根系进行取样和染色，观察根系内线虫的发育情况。结果表明，甜菜和油菜接种线虫3 d后，根系中皆为2龄幼虫（J2）;6 d后根系中J2数量减少，出现少量3龄幼虫（J3）;接种9 d后，两种寄主植物根系中J2数量继续减少，J3数量明显增加，出现4龄幼虫（J4）;接种12 d后，甜菜根系发现白雌虫（white female），油菜根系出现白雌虫和少量孢囊，接种15 d后，甜菜根系中白雌虫数量明显增加，出现成熟孢囊，而在油菜根系中J2、J3、J4、白雌蟲和孢囊等各个龄期的线虫均存在;接种后18～30 d，甜菜根系中均为白雌虫和孢囊。在油菜根系中，接种18～21 d均还有J3和J4，接种24～30 d后，根系内均为白雌虫和孢囊。甜菜孢囊线虫接种西瓜后3～15 d一直停留在J2阶段，到后期，由于无法发育，根系内的线虫逐渐减少直至消失。

3 讨论

甜菜孢囊线虫是我国重要的检疫性有害生物，在我国暂无报道，但由于该线虫造成经济损失大，繁殖速度快，防治难度高，严重危害了世界甜菜的安全生产，并对我国甜菜产业具有潜在威胁。随着贸易全球化的不断发展，甜菜孢囊线虫入侵我国的风险也越来越大[9]。因此提前开展甜菜孢囊线虫在我国的寄主范围和生活史的研究，将为防范该线虫的入侵奠定良好的基础。

在本研究中，甜菜孢囊线虫2龄幼虫能够侵染十字花科的白菜、萝卜、甘蓝、芥菜、油菜和拟南芥，茄科的番茄和马铃薯，锦葵科的棉花，苋科的甜菜，葫芦科的西瓜和甜瓜，豆科的大豆等作物的25个品种，在十字花科作物白菜、甘蓝、芥菜、油菜、萝卜和拟南芥，苋科的菠菜、甜菜和茄科的番茄等作物16个品种的根系上能完成生活史，形成孢囊。上述结果说明，甜菜孢囊线虫能够侵染我国的大部分农作物，并能完成侵染循环，发育成孢囊。参考大豆孢囊线虫抗性评价标准，除了甘蓝‘绿球25号、萝卜‘新春白玉和番茄‘佳粉18号单株孢囊数目少于10个，属于抗病品种外，其他13个品种的单株孢囊数目均大于10个，属于感病品种，其中甜菜‘KWS9147单株孢囊数大于30个，属于高感。本研究发现，甜菜孢囊线虫2龄幼虫不能侵染玉米和小麦，能够侵染大豆品种‘PI437654和‘中黄13，但不能形成孢囊。在早期报道中，甜菜孢囊线虫能够侵染23科96属218种作物，其中苋科、蓼科和十字花科是其主要的寄主， 大豆是其有效寄主[2，9]，韩国的甜菜孢囊线虫寄主范围测定结果表明，在测试的10个大豆品种和6个玉米品种中，甜菜孢囊线虫只能在1个品种中完成生活史，其他品种对其均表现为免疫[14]，以上结果说明，同种作物不同品种对甜菜孢囊线虫抗性具有差异。

甜菜孢囊线虫在不同寄主上发育进度研究表明，甜菜孢囊线虫在室内条件下，完成一个生活史的周期为30 d左右，甜菜生长周期为5个月左右，因此我们推测甜菜孢囊线虫在田间一年能够发生4～5代。该线虫繁殖能力非常强，一个孢囊内含有200～300粒卵，一年经过4～5次侵染循环，种群数量将快速上升，在美国西海岸，甜菜孢囊线虫田间种群密度3个月内增长了100倍[9]。因此该线虫一旦传入到我国甜菜主产区，种群数量将快速增长，会严重威胁我国甜菜的生产安全，需要高度警惕。

甜菜孢囊线虫抗逆能力极强，在温度不合适或无寄主条件下，最长可以在土壤中休眠10年以上[15]。研究发现，非寄主作物轮作可以减少病害田块中甜菜孢囊线虫的种群密度[16]，Roberts等研究发现，在同等深度的土壤中，非寄主轮作可以减少田块中甜菜孢囊线虫卵的数量[17];寄主植物根系分泌

物对卵的孵化有着积极影响[1820]。在英国和荷兰，休耕或非寄主植物轮作一年，土壤中的活卵数量下降38%～48%[5，13]。在本研究中发现，玉米和小麦等作物根系不受甜菜孢囊线虫的危害，因此在甜菜

孢囊线虫发病区进行玉米和小麦轮作，将能有效控制甜菜孢囊线虫田间种群密度。此外本研究发现，甜菜孢囊线虫2龄幼虫能够侵染棉花、马铃薯和西甜瓜等，但不能完成生活史，因此可在甜菜孢囊线虫发生区改种棉花、马铃薯和西瓜等作物作为诱捕植物，从而快速降低土壤中的线虫密度。在英国，在甜菜孢囊线虫严重危害区域种植芥菜和抗性的萝卜等诱捕植物1年，土壤中的活卵数下降30%～40%[21]。在德国采用芥菜作为诱捕植物，也取得了类似的控制效果[22]。

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（责任编辑：田 喆）