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抗西瓜花叶病毒刺角瓜种质材料筛选

2021-01-18高强任海龙符小发张龑仙鹤王莉周勃张浩徐麟

农学学报 2021年8期
关键词:甜瓜

高强 任海龙 符小发 张龑 仙鹤 王莉 周勃 张浩 徐麟

摘要:为确定甜瓜近缘种刺角瓜种质对西瓜花叶病毒(WMV)的抗性,在日光温室内,采用苗期人工摩擦接种的方法进行20份刺角瓜材料的抗性鉴定。结果表明,刺角瓜是西瓜花叶病毒的专性寄主,有较丰富的抗性种质,其中,PI292190表现为免疫,PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份种质表现为高抗。研究结果可为刺角瓜的抗病机制研究和挖掘、转育抗病毒基因提供丰富的抗性材料。

关键词:刺角瓜;甜瓜;西瓜花叶病毒;寄主反应;抗性筛选

中图分类号:S652文献标志码:A论文编号:cjas2020-0263

Screening of Cucumis metuliferus Germplasm Materials with Resistance to Watermelon Mosaic Virus

Gao Qiang1,3, Ren Hailong2, Fu Xiaofa1, Zhang Yan3, Xian He4, Wang Li3, Zhou Bo1, Zhang Hao1, Xu Lin3

(1Hainan Sanya Crop Breeding Experiment Center, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Sanya 572014, Hainan, China; 2Guangzhou Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510335, Guangdong, China; 3Institute of Crop Germplasm Resources, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, Xinjiang, China; 4Xinjiang Academy of Agricultural Sciences Comprehensive Testing Farm, Urumqi 830012, Xinjiang, China)

Abstract: The paper aims to determine the resistance of Cucumis metuliferus to watermelon mosaic virus(WMV). WMV was inoculated to 20 C. metuliferus germplasm materials for identification by mechanical rubbing at seedling stage in greenhouse. The results showed that C. metuliferus was the specific host of WMV and had abundant resistant germplasms, among the materials, PI292190 showed immunity, and PI202681, Hm4-1-1, Hm1-4-1 showed high resistance. This study could provide abundant resistant materials for the study of resistance mechanism and the transformation of antiviral genes in C. metuliferus.

Keywords: Cucumis metuliferus; Melon; WMV; Host Reactions; Resistance Screening

0引言

新疆具有光照強度大、早晚温差大以及气候干燥等环境条件,是国内外享有盛誉的甜瓜生产基地[1]。然而,近年来,新疆甜瓜受病毒病危害严重,部分地区出现病毒病爆发流行而毁种,对新疆甜瓜产业造成巨大的损失[2-3]。

在新疆,1982年尹玉琦等首次报道西瓜花叶病毒(watermelon mosaic virus,WMV)是危害哈密瓜最严重的病毒[4],近年来,WMV在新疆甜瓜种植区分布已极为普遍[5]。甜瓜病毒病尚无有效的防治方法和农药[6],抗病品种成为预防病毒病危害的有效办法,优秀的抗性种质是选育抗性品种的前提和条件。但是,现有甜瓜种质极少表现为免疫或者高抗WMV[7],给甜瓜抗病毒品种选育造成一定的困难。

刺角瓜,学名非洲角黄瓜(Cucumis metuliferus),为葫芦科(Cucurbitaceae)葫芦亚科(Cucurbitoideae)马?儿族(Melothrieae)葫芦亚族(Cucumerinae)黄(甜)瓜属(Cucumis)[8]一年生藤本植物,和甜瓜同为一个属的近缘野生种质材料。近年来,在国内福建、广东、广西、海南等地被作为新奇特水果大面积种植[9]。有文献记载,刺角瓜拥有多个优异的抗病基因资源,高抗或者免疫甜瓜栽培过程中发生严重的西瓜花叶病毒[10]。笔者从广州农科院的植物病理学实验室获得纯化的西瓜花叶病毒,人工接种到刺角瓜和甜瓜种质材料,观察记录刺角瓜是否是WMV的寄主及感染后寄主反应症状,以期获得对西瓜花叶病毒具有较强抗性的刺角瓜种质,为甜瓜抗病毒育种提供近缘种质基础。

1材料与方法

1.1试验材料

新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心选育出的刺角瓜自交系18份和国内报道的抗WMV的2份种质资源PI202681、PI292190,6份已有抗性鉴定报道的甜瓜种质。

1.2鉴定方法

1.2.1刺角瓜和甜瓜育苗购买市售的已消毒杀菌的蔬菜育苗专用基质,播种采用4×8穴的育苗穴盘(穴盘长度54 cm、宽度28 cm、高度55 mm,单穴口径60 mm×60 mm、底径30 mm×30 mm)。日光温室育苗,室内温度20~30℃。出苗前,每天浇2次清水,出苗后,根据幼苗生长情况,每天浇1次营养液,长出2片真叶后进行接种。

1.2.2毒源准备WMV接种毒源分离于新疆采集的甜瓜感病嫩叶(图1),保存在试验中心筛选的高感病毒甜瓜材料PMR45上繁殖。PMR45种植于试验中心位于海南三亚海棠区南繁基地的病虫圃内,温度20~ 30℃,自然光照,待植株出现系统性花叶、皱缩症状时,采集病叶于陶瓷研钵,加入3~5倍预冷的0.1 mol/L的磷酸缓冲液(pH 7.0),充分捣碎研磨,获得接种用的病毒汁液。

1.2.3接种方法刺角瓜及甜瓜材料经消毒处理后每个材料播种8株,3次重复,共24株,同时每个种质材料用接种缓冲液接种8株作为对照处理。取准备好的病毒汁液,在幼苗真叶上撒上少许400目的金刚砂,将手清洗干净,用75%的医用酒精对手消毒2~3次。随即用左手托住接种叶片,右手的手指蘸取病毒汁液轻轻在接种叶面上来回摩擦进行接种[11]。接种后15 min用灭菌水洗去多余的磨料和多余汁液。放置于21~28℃的防虫温室中,观察记载发病情况。感病毒的植株移栽到日光温室大棚,观察后期茎叶及果实发育情况。

1.3病情标准及分级标准

接种后每日观察症状,18天开始发病,45天后记录单株病情症状等级[12]:0级,幼苗发育正常,无明显症状;1级,叶片轻花叶或轻度卷叶;2级,重花叶或轻度疱斑花叶,植株轻度矮化;3级,植株无明显矮化,严重疱斑花叶伴随畸形;4级,植株明显矮化,叶片明显缩小伴重度畸形花叶。

将群体抗性评价标准按照病情指数分为6级[14-15],DI=0为免疫,060为高感。

2结果与分析

2.1刺角瓜感染WMV的寄主反应症状

刺角瓜感染西瓜花叶病毒WMV后,病株出现系统性花叶症状,叶片皱缩变小畸形,疱疹状,新生幼嫩枝叶表现症状更为明显。新生茎蔓直立,变脆易断,节间变短;新生叶片畸形皱缩极小,严重时可出现蕨叶的症状。感染后,开花不正常,幼嫩子房极少长大,不易坐果。坐果后,果实发育缓慢,较正常果偏小,易畸形,果实无果刺处皮色为白色,且无法擦掉,成熟后果皮发黑或墨绿色,不能正常转红或转黄(图2)。

2.2不同刺角瓜种质材料的抗病性鑒定

苗期接种抗病性鉴定结果(表1)表明,所有甜瓜供试种质材料中无免疫和高抗种质,感病3份、抗病2份、中抗1份;20份刺角瓜材料中表现高抗和免疫的种质4份,其中,PI292190表现免疫,PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份种质表现高抗,Hm7-1、Hm8-2、Hm1-1等3份种质表现感病。6份甜瓜对照材料接种WMV后表现为感病或表现为较低的抗性,无高抗及免疫材料,未接种WMV的2份对照材料的病情指数为0。

3结论与讨论

病毒病有“植物癌症”之称[16],一旦发生,如果控制不住,往往会造成灾难性的损失。目前,防治甜瓜病毒病的方法主要有种子消毒处理,传毒介体蓟马、蚜虫、烟粉虱等物理、化学、生物方法消杀,以及避开甜瓜病毒病高发时间种植等办法[17-19],病毒病抗性品种的选育仍被认为是最有效的办法。

国内很少有关于西甜瓜病毒抗性品种的报道,只是发现有一些低抗或者中抗品种,还没有发现免疫和高抗的品种。葫芦科作物中有一些野生瓜类资源抗ZYMV和WMV[20-22]。王鸣等[10]报道甜瓜近缘种刺角瓜是一种抗西瓜花叶病毒的野生种质资源,但极少有进一步的研究。

室内接种鉴定是一种有效、快速、低成本的抗性鉴定方法,可以确保鉴定条件的一致性[23]。本研究选用室内苗期摩擦接种鉴定的方法筛选刺角瓜抗性种质材料,为保证抗性鉴定数据的可靠性,选用已报道过WMV抗性的6个甜瓜品种进行参照,抗性结果与王东等[7]的鉴定结果相近。对刺角瓜的WMV抗性筛选结果表明,PI292190表现为免疫,PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份种质表现为高抗,为刺角瓜的抗病机制研究和挖掘、转育抗病毒基因提供了丰富的抗性材料。

由于刺角瓜为外来种质资源,收集难度较大,因此,本研究筛选获得的抗西瓜花叶病毒刺角瓜种质资源相对较少。国外对刺角瓜抗番木瓜环斑病毒和马铃薯Y病毒方面的分子机制已经有一些研究成果[24-25],刺角瓜抗WMV的研究未见报道。需要进一步加大种质资源收集力度,发掘新的抗性资源,研究刺角瓜西瓜花叶病毒抗性遗传规律,为刺角瓜抗性基因的定位、克隆和利用提供理论依据。

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