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大白菜抗根肿病研究进展

2022-11-18韩雪梅翟炳仁牛巧菊

现代园艺 2022年19期
关键词:大白菜白菜基因

韩雪梅,翟炳仁,牛巧菊

(1 山东省农业技术推广中心数字农业部,山东济南 250100;2 山东省东明县农业农村局 250013)

1 大白菜根肿病的为害

十字花科蔬菜根肿病是一种危险性土传病害,最早1737 年发现于英国地中海西岸,现在欧洲、北美、日本及中国广泛发生[1]。根肿病由芸薹根肿菌引起,是发生在十字花科作物上的重要植物病害。根肿病为害十字花科蔬菜、作物、杂草等,是世界范围内的毁灭性土传植物病害,可造成严重减产20%~90%。芸薹根肿菌休眠孢子在没有感病寄主植物的土壤中,可存活20 多年[2]。带菌土壤是白菜根肿病的主要侵染源,白菜在整个生育期都可感病。近年来,我国白菜根肿病发生面积逐年扩大,蔓延较快而广。白菜根肿病在我国西南等地的发生面积已超过种植面积的65%,严重的田块造成的经济损失可超过50%,影响了大白菜的生产[3]。

2 大白菜根肿病的防治

目前,大白菜根肿病的防治主要有农业防治、化学防治、生物防治3 个方面。

2.1 农业防治

主要从品种选择和栽培管理方面合理安排,预防或减轻病害的发生。选用抗病品种,适当推迟1 周左右的播种期。根肿病在酸性土壤中更容易发病,可采用播前7~10d 增施石灰的方式改良土壤酸碱度,以降低根肿病的发病率。注意与非十字花科作物如玉米、豆类、水稻等进行3 年以上的轮作。合理整地、深沟高畦。小水勤浇,建议采用滴灌的方式浇水,避免大水漫灌。在施肥方面,可先用腐熟后的农家肥施做底肥,播种后和三叶期、六叶期再分别施用1%石灰水浇塘、浇根,这样能够有效地控制根肿病的为害[4]。另外,也可通过及时清除病残体、夏季晒垄等方式,减少土壤中病菌含量,减轻病害的发生。

2.2 化学防治

化学防治主要包括种子处理、苗床消毒和大田药剂防治。对于病区植株的种子,在播种之前先用温水(55℃)浸种15min,再用氰霜唑悬浮剂(10%)2000~3000 倍液浸种10min 对种子进行消毒处理。如果是育苗移栽,播种前10d,可用氟啶胺悬浮剂(50%)2000 倍液对苗床土壤进行预处理[5],或使用氰霜唑悬浮剂(10%)1500~2000 倍液对苗床土壤进行消毒。大田防治常用的化学药剂包括:58%甲霜灵锰锌、75%百菌清[6],5%消肿灵颗粒剂、科佳[7],苯菌灵、甲基硫菌灵和N F48[8],50%多菌灵+25%甲霜·霜霉威或70%敌磺钠[9],50%氟啶胺悬浮液(1g/mL)[10],50%氟啶胺、10%氰霜唑[11-12]等。

2.3 生物防治

生物防治主要指利用有益微生物来影响或抑制根肿病的发生和发展的方法。如利用根部内生菌[13-14]、根茎点霉JCM9972[15]、木霉[16]、放线菌[17-19]、枯草芽孢杆菌[20-21]等。杨成刚[22]从白菜根际土壤中筛选到12 株促生菌,其中有3 株对白菜根肿病防治效果最佳,防效在60%左右。参加试验的白菜使用菌株处理后,地上植株鲜重都能提高,其中B.amyloliquefaciens AN.05 处理下植株增产高达85.72%。另外,张铉哲等[23]发现,采用具有钙离子为主成分的蛋壳粉末和土壤混合处理能有效防治白菜根肿病,蛋壳粉末和土壤1∶5 的比例效果最佳,防治效果可达64.2%。生物防治不但方法多,而且安全、环保、不易产生抗药性,其优势远超农药等防治方法。但是,微生物种类繁多,现在仅集中对少数几种有益微生物进行研究,资源利用和发掘还远远不够。曹易丹等[24]研究发现,大蒜浸提液对青梗菜根肿病有一定的防治效果。王胜等[25]研究,认为蚯蚓粪能降低土壤酸性,提高土壤有机质含量,对油菜根肿病的防效达56.3%~61.4%。使用大蒜浸提液和蚯蚓粪这些方法也可以在白菜上试用。

3 根肿病接种鉴定方法研究

随着国内外根肿病发病面积越来越大,病情也越来越严重,对大白菜根肿病的抗病研究显得越来越重要。包括根肿病的防治、生理小种鉴定、抗性遗传及抗病育种研究。这些研究都离不开对根肿病的抗性调查,如何建立大白菜根肿病快速、精准鉴定方法,也有一些相关的研究。常用的根肿病接种方法主要有注射法、蘸根法、菌土法和插入法等。丁云花[26]认为注射法简便易行且效果好。Willams[27]认为蘸根法最好。黄蓉[28-29]将菌土法分为4 种,分别是普通菌土法、密封菌土法、浸种+菌土法、浸种+密封菌土法,研究表明,最佳的接种方法是浸种法与密封菌土法复合接种法,此方法发病率和病情指数高;密封菌土法接种优于普通菌土法;浸种法接种效果最差。赵艳艳等[30]比较了菌土法、注射法、浸种法、蘸根法、浸根法5 种方法的接种效果,结果表明,菌土法、注射法、浸种法发病慢,浪费菌液,发病不均;浸根法虽然发病快但容易造成死苗;最佳的接种方法为蘸根法,方便快捷,节省菌液,用时短,效果好,发病快。最佳接种孢子浓度为1.5×108/mL。基质pH 值为5.5 时发病最严重。王迎君[31]改良了土壤接菌的鉴定方法,采用陶粒、沙子、珍珠岩为1∶1∶1 配方的育苗袋栽培方式,比较了注射法、浸根法、浸芽法和菌土法4 种方法的效果,发现注射法效果最好。陈群航等[32]对菌土法、注射法、浸芽法、蘸根法和插入法5 种人工接种抗性鉴定方法的效果进行对比,发现插入法效果最好。高莹莹等[33]比较了3 种接种方法对易感植株发病程度的影响,发病程度为插入法>蘸根法>注射法,病情指数依次递减。张红等[34]比较了5 种接种方法(菌土法、密封菌土法、蘸根法、注射法、浸种法)的接种效果,结果发现,菌土法与其他接种方法相比效果更好、更稳定,浸种法效果最差。孔宪迪等[35]的研究结果表明,大白菜根肿病最佳病菌活化基质为全草炭,最佳病菌活化时间为10d,移植后34d 调查发病最重。叶蕾[36]、朱丽红等[37]、毛立霞[38]和赵艳艳等[39]分别研究了根毛浸染快速鉴定大白菜根肿病的方法,可在接种后15d 内鉴定根肿病的抗性情况。

4 大白菜抗根肿病品种选育的方法及研究进展

大白菜根肿病已成为严重制约全国大白菜栽培的重要病害之一,农业防治和农药防治尚不能有效地防治根肿病的为害,对病害发生较为普遍的地区,选用大白菜抗病品种是最为有效和可行的方法。多年来,国内外对根肿病的抗病品种选育工作有了突破性的进展和发现。1997 年,Bradshaw 等通过四倍体杂交法选育了抗根肿病的芜菁和甘蓝品种。2000 年,Manzanares-Dauleu-等以欧洲饲用萝卜作为抗源,育成了抗根肿病大白菜品种。张敬文等[40]用08-5-1 和07-8-9 两个自交不亲和系杂交成一代杂种CR589 抗根肿病大白菜,该品种外形美观、丰产性好。2008-2010 年,在全国多地通过对CR589 进行春、夏、早秋3季多点抗性试验,CR589 均表现为抗根肿病,同时兼抗病毒病和软腐病。张腾等[41]以携带抗根肿病基因CRb的大白菜‘CR Shinki DH’系作为供体亲本,大白菜自交系‘91-12B’作为轮回亲本,杂交选育出7 个携带CRb 基因的抗根肿病近等基因系。通过对CRb 基因所在大白菜A3 染色体的分子标记检测和抗病性鉴定,筛选出抗根肿病、带有供体亲本最短染色体片段的3个近等基因系B1S1、B2S2 和B3S1。所选育的近等基因系不仅能应用于育种实践,也为通过转录组分析研究根肿病的抗病机理提供了材料。孙朝辉等[42]认为,Crr3 基因研究建立了基于PCR 扩增的快速检测方法,鉴定大白菜中Crr3 基因的有无和纯合与杂合性快速且准确,在育种中可以作为便捷而有效的新方法来验证大白菜抗根肿病。利用该方法在24 份种质资源中检测到了2 份含有Crr3 基因的新种质,为今后大白菜抗根肿病育种提供了新的抗源。

沈阳农业大学朴钟云教授主持的项目组,针对根肿病开展了大白菜抗根肿病基因的挖掘和利用研究,挖掘出一个大白菜抗根肿病基因CRb,通过利用分子标记技术,结合使用极端混合池分析方法,开发出了与CRb 基因连锁的实用新型分子标记,并利用开发的标记建立了大白菜分子标记辅助选择技术。通过全基因组的标记选择,以4 个大白菜优良自交系为母本,进行了CRb 基因的定向转育,选育出‘沈农蔬17’‘水师营15 号’‘水师营18’和‘连白10’4 个抗根肿病大白菜亲本。选育的大白菜系列新品种园艺性状优良、商品性好、耐贮藏、耐运输,除了抗根肿病以外,还高抗病毒病。该项目成果获2016 年度辽宁省科技进步二等奖,社会和经济效益显著。

2019 年,云南省农业科学院园艺作物研究所应用生物技术与传统育种方法相结合,将结球白菜抗根肿病萝胞质雄性不育系及其保持系的抗病基因,转育至结球白菜娃娃菜和不结球白菜青梗菜上。通过进行抗根肿病不育系与抗根肿病父本系的广泛杂交,配制组合,分别以迷您黄1 号和华冠为对照,选育出了高抗根肿病的娃娃菜迷您黄2 号和青梗菜华靓1 号新品种。选育的新品种累计推广种植733.33hm2,获云南省科技进步二等奖。

5 总结与展望

我国大白菜根肿病发生范围广,为害损失大,病害生理小种多样,防治困难,对大白菜抗根肿病的研究显得尤为重要。现阶段,我国虽然在根肿病防治研究中取得了一些成果,但根肿病的为害并没有从根本上彻底消除。对大白菜根肿病不能仅限于研究根肿病的遗传规律,筛选合适的化学药剂,总结根肿病防治措施。只有持续不断地开展抗性基因研究,深入研究其作用机制,引入有效抗源基因,利用抗根肿病基因培育抗病品种,真正育成对根肿病具有广谱抗性的品种,结合生物防治和化学防治的研究,真正做到对根肿病的有效防治。因此大白菜抗根肿病研究任重道远。

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