刘志达 王娜 柳慧卿 张键 赵君

摘要 ：向日葵列当是一种全寄生的种子植物，对向日葵生产造成严重的影响，而选育抗列当品种是目前防控向日葵列当最为有效的防控措施。由于向日葵列当种群存在生理小种分化现象，因此明确不同地区的向日葵列当生理小种的类型以及分布对于抗列当品种的布局非常重要。本研究利用国际通用的向日葵列当生理小种鉴别寄主，对阴山北麓地区的武川县和四子王旗共计7个向日葵地块中采集的列当种子的生理小种进行了鉴定，结果表明除了呼和浩特市武川县头号村采集的向日葵列当样本为E小种外，其他6个不同地点采集到的向日葵列当样本均鉴定为G小种。为了更好地对向日葵品种抗列当水平进行准确的评价，本研究选择了已经鉴定为E、F和G三个小种类型的向日葵列当的样本进行了单株纯化以及扩繁。扩繁得到的列当的种子将用于准确评价向日葵不同的育种材料和品种对列当不同生理小种的抗性水平。

关键词 ：向日葵列当; 生理小种鉴定; 单株纯化和扩繁

中图分类号：

S 435.655

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020077

Identification of physiological races of broomrape from north piedmont of

Yinshan Mountain and seeds purification from single

plant of sunflower broomrape

LIU Zhida， WANG Na， LIU Huiqing， ZHANG Jian， ZHAO Jun*

（College of Horticulture and Plant Protection， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018， China）

Abstract

Orobanche cumana is a kind of parasitic seed plant which has serious impacts on sunflower production. The most effective prevention and control measure is to select and breed sunflower resistant varieties. However， due to the rapid evolution of sunflower population， there is a phenomenon of physiological race differences， so it is very important to determine the level and distribution of physiological races in different regions. In this study， the physiological races of the seeds collected from seven sunflower plots in Wuchuan and Siziwang Banner in the northern foot of Yinshan Mountain were identified by using the identification hosts of the international common physiological races of sunflower. The results showed that the samples collected from six different locations were all identified as race G except that the samples collected from Touhao village in Wuchuan county was race E. In order to better evaluate the resistance level of sunflower varieties， three types of sunflower broomrape race， i.e.， E， F and G， were selected for purification from a single plant. The purified seeds were multiplied for subsequent evaluation of resistance for different physiological varieties and breeding materials.

Key words

Orobanche cumana; identification of physiological races; purification and propagation of single plant

向日葵Helianthus annuus L.是中國第三大油料作物，种植面积达115万hm2，总产量299万t[1]。内蒙古和新疆是我国向日葵的主产区，两地向日葵的产量占到全国总产量的72.5%以上[2]。向日葵作为内蒙古种植面积最大的油料作物，每年种植面积约为60万hm2，因此，向日葵生产对于内蒙古地区经济可持续发展具有重要意义[3]。

1959年在我国黑龙江省肇州县首次发现向日葵列当[4]。当时向日葵列当的发生仅仅局限在小范围地区。但是由于近年来无序的引种、植物检疫工作的滞后、大面积感列当品种的种植，导致向日葵列当Orobanche cumana Wallr.的发生面积逐步扩大，危害逐渐加重。田间调查结果显示，部分向日葵地块列当的平均寄生率高达72%以上，严重地块寄生率高达100%，寄生强度及寄生程度均达30.0以上，减产30%～45%，经济损失严重[5]。向日葵列当没有根，叶片退化呈鳞片状，无叶绿素，能够在寄主根上形成吸盘，从寄主体内获取其整个生育期所需的水分、无机盐、有机营养物质[6]。向日葵列当的种子非常轻盈，可以随风扩散，极易传播。列当的种子落在土壤中越冬，即使没有寄主也可以存活5～15年[7]。

由于向日葵列当在寄主的整个生育期均可建立寄生关系，因此其防控非常困难。目前主要的防控措施有人工拔除、轮作倒茬等农业措施，利用镰刀菌Fusarium orobanches进行生物防治，或利用除草剂、能刺激列当种子萌发的化感物质进行化学防除等[8]。而这些防治方法都因列当独特的生物学特性而存在耗时长、防效差等缺点。目前，最为经济、有效的防治方法是种植抗列当品种[5]。不同的向日葵品种对列当的抗性差异显著，如有的品种高感，而有些品种却表现为完全免疫[9]。然而，由于向日葵列当存在生理小种的分化，而不同地区种植的向日葵品种导致各地列当生理小种的级别和分布频率有所不同[10]。列当生理小种高频率的变异往往很容易导致向日葵抗列当品种丧失抗性，因此，明确各地区向日葵列当生理小种的类型及其分布对于抗列当品种布局具有非常重要的意义。

目前国际上已经鉴定出的向日葵列当生理小种共有8种，即A， B， C， D， E， F，G和H。向日葵不同品种中含有特定的抗列当基因，能够对相应的生理小种和低毒性的小种存在一定的抗性[11]。2009年，Pacureanu等在罗马尼亚的东南部确定生理小种G的存在[12]，很快在这一地区又发现了更高级别的生理小种H。我国目前报道的列当生理小种类型包括了从A到G的各种小种类型，其中D小种是我国的优势小种类型[13]。内蒙古由于向日葵种植面积最大，列当生理小种的种类最为丰富，共包含有A， B， D， E， F，G共计6种小种类型，其中G小种是内蒙古地区的优势小种类型。阴山北麓是内蒙古马铃薯的主产区，但是由于農民常年选择向日葵作为马铃薯的轮作作物，导致向日葵列当在这一地区发生日趋严重。而针对这一地区向日葵列当生理小种类型的研究还未见报道。本研究利用国际通用的列当生理小种的鉴别寄主，对阴山北麓武川县和四子王旗地区向日葵地块中采集的向日葵列当进行了生理小种鉴定，并对生理小种E，F 和G进行了单株纯化和扩繁。纯化后的不同生理小种列当种子将为后续有针对性地准确评价向日葵育种材料和品种的抗列当水平奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 向日葵列当鉴别寄主

本研究选用的国际通用列当生理小种鉴别寄主由罗马尼亚农业科学院向日葵研究所的Maria Pacureanu研究员提供，鉴别寄主的具体信息如表1所示。

1.1.2 供试向日葵列当种子的采集地点

供试的7份向日葵列当种子采自阴山北麓内蒙古呼和浩特市武川县和乌兰察布市的四子王旗，其中2份采自武川县向日葵地块，5份采自四子王旗的向日葵地块，具体的样本采集地点信息见表2。

1.1.3 用于单株纯化列当样本和鉴别寄主

用于单株纯化的列当样本共有5份，其中3份为G小种，来自本研究鉴定的列当样本;1份为F小种，来自于本实验室前期鉴定新疆样本（采集地点为新疆生产建设兵团农十师188团）[13];1份为E小种，同样来自于本研究鉴定出的样本。扩繁选用的向日葵材料是相应的罗马尼亚鉴别寄主，具体信息见表3。

1.2 试验方法

接种营养钵的准备：将基质、蛭石、沙子按2∶1∶1的比例充分混匀配成培养土，然后在高23 cm直径19 cm的营养钵中装入1/3的培养土;再装入1/3接种土（约1 000 g培养土与0.50 g列当种子混匀）;最后再装上1/3的培养土，用水浇透，备用。

接种向日葵的准备：将列当鉴别寄主的种子浸泡2 h后点播在准备好的营养钵中（3粒/钵），并用保鲜膜覆盖营养钵上。待向日葵出苗后，去除保鲜膜，定苗，每钵留1株壮苗。将营养钵置于温度15～28℃，空气相对湿度40%～60%，L∥D=14 h∥10 h温室中生长，每隔5 d浇水一次。每个鉴别寄主设置3次重复。

列当瘤结寄生数量的统计：在向日葵播种55 d后将向日葵植株从营养钵中轻轻拔出后洗根，统计每个植株上寄生的瘤结数。凡是在鉴别寄主有瘤结寄生都划定为感列当型（S），没有瘤结寄生的划定为抗列当型（R）。按照表1所示的国际通用鉴别寄主的反应型鉴定供试列当样本的生理小种类型。

列当种子的单株纯化与扩繁：按照上面描述的方法准备接种营养钵，只是在接种土中按照上述比例混入已经鉴定出生理小种类型的列当种子。将挑选好的相应鉴别寄主的种子浸泡2 h后点播在营养钵中（3粒/钵）。待向日葵出苗后定苗，每盆保留1株壮苗，每个纯化的列当生理小种接种5钵。待列当出土后，单株套袋，使单株列当自交结种。待种子成熟后单株收获以获得单株纯化的不同生理小种类型的列当种子。

2 结果与分析

利用罗马尼亚来源的列当小种鉴别寄主对阴山北麓7个不同地点向日葵列当寄生瘤结数目及生理小种鉴定的结果如表4所示。除了呼和浩特市武川县头号村（THC）的列当样本鉴定为E小种外，其余来自呼和浩特市武川县大豆铺村（DDP），乌兰察布市四子王旗大黑河乡红旗滩（HQT）、巨水镇（JSZ）、东八号乡小曹碾洼（CNW）、乌拉太（WLT）以及什卜太（SBT）的列当样本均鉴定为G小种。

由于上述鉴定的列当种子是从向日葵地块中混合取样获得，不能排除混合列当种子中可能会掺杂有不同的生理小种类型。因此，我们利用国际通用的鉴别寄主对上述的鉴定出的E和G小种以及实验室前期鉴定出的来源于新疆生产建设兵团农十师188团的F小种的混合种子样本在温室条件下进行了单株纯化。对于待纯化的E小种，如果能够在鉴别寄主LC-1002B上寄生，则将单株进行套袋纯化。同样，对于F和G小种，如果供试样本在鉴别寄主‘LC-1003B和‘LC-1093A上分别能够寄生，则将单株进行套袋纯化（图1）。在列当接种50 d后，出土的列当幼茎用竹签固定，同时套袋。待接种110 d后移去塑料袋，收集单株成熟的种子。单株套袋后，获得的不同生理小种类型的单株种子的数量信息如表5所示。列当E小种共获得了17份，F小种获得了3份，而G小种共获得了81份单株纯化的列当种子。

编号同表3。

Code no. is the same with table 3.

3 讨论

内蒙古阴山北麓地区是马铃薯的主产区，而向日葵是这一地区马铃薯的主要轮作对象。在向日葵的种植过程中，列当种子随着向日葵种子的传带也进入这一地区，并逐渐成为向日葵生产中的一个主要问题。抗列当品种的合理布局要以明确当地列当生理小种的组成和分布为前提，因此，鉴定这一地区列当生理小种类型对于合理布局不同抗性水平的品种具有十分重要的指导意义。石必显等人前期研究结果表明F小种是武川地区列当主要的小种类型[13];而马德甯等的研究结果表明，四子王旗地区的列当也是F生理小种[14]。本研究通过对阴山北麓地区采集的7份列当样本的生理小种进行鉴定，发现其中的6份均被鉴定为G小种，显示内蒙古阴山北麓地区列当生理小种类型已经从F型变为G型，而种子调运过程中不同生理小种类型的列当种子混在向日葵种子中可能是导致这一地区列当生理小种类型快速变化的主要原因[1516]。

由于向日葵列当生理小种类型的不断变化，导致目前生产中部分抗列当品种丧失了应有的抗性，从而给列当的防控带来一定的挑战。因此，明确内蒙古不同向日葵主栽区的列当生理小种类型和组成对于指导农民合理布局不同抗列当水平的向日葵品种具有非常重要的意义。此外，由于列当种子随着种子调运进行扩展和蔓延是导致阴山北麓地区列当生理小种的快速变化的主要原因，因此，加强国内向日葵种子调运过程中的植物檢疫，对于延长抗列当品种的使用年限具有非常重要的意义。

由于列当种子容易随向日葵种子进行远距离传播，因此，同一地块中可能存在列当的不同类型生理小种，因此利用列当种子的混合样本进行向日葵品种抗性评价可能会影响鉴定结果的准确性。为此，我们对已经鉴定出的不同小种类型的同一地块采集的列当混合样本的种子进行了单株纯化，并将纯化后种子在封闭环境中进行扩繁，从而获得单一小种类型的单株列当种子。这些单株纯化后的列当种子对于针对特定列当生理小种进行的抗列当育种以及单一生理小种和向日葵的互作机制的研究都具有非常重要的意义。

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（责任编辑：田 喆）