抗西瓜花葉病毒刺角瓜種質(zhì)材料篩選

高強 任海龍 符小發(fā) 張龑 仙鶴 王莉 周勃 張浩 徐麟

摘要：為確定甜瓜近緣種刺角瓜種質(zhì)對西瓜花葉病毒（WMV）的抗性，在日光溫室內(nèi)，采用苗期人工摩擦接種的方法進行20份刺角瓜材料的抗性鑒定。結(jié)果表明，刺角瓜是西瓜花葉病毒的專性寄主，有較豐富的抗性種質(zhì)，其中，PI292190表現(xiàn)為免疫，PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份種質(zhì)表現(xiàn)為高抗。研究結(jié)果可為刺角瓜的抗病機制研究和挖掘、轉(zhuǎn)育抗病毒基因提供豐富的抗性材料。

關(guān)鍵詞：刺角瓜；甜瓜；西瓜花葉病毒；寄主反應；抗性篩選

中圖分類號：S652文獻標志碼：A論文編號：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、早晚溫差大以及氣候干燥等環(huán)境條件，是國內(nèi)外享有盛譽的甜瓜生產(chǎn)基地[1]。然而，近年來，新疆甜瓜受病毒病危害嚴重，部分地區(qū)出現(xiàn)病毒病爆發(fā)流行而毀種，對新疆甜瓜產(chǎn)業(yè)造成巨大的損失[2-3]。

在新疆，1982年尹玉琦等首次報道西瓜花葉病毒（watermelon mosaic virus，WMV）是危害哈密瓜最嚴重的病毒[4]，近年來，WMV在新疆甜瓜種植區(qū)分布已極為普遍[5]。甜瓜病毒病尚無有效的防治方法和農(nóng)藥[6]，抗病品種成為預防病毒病危害的有效辦法，優(yōu)秀的抗性種質(zhì)是選育抗性品種的前提和條件。但是，現(xiàn)有甜瓜種質(zhì)極少表現(xiàn)為免疫或者高抗WMV[7]，給甜瓜抗病毒品種選育造成一定的困難。

刺角瓜，學名非洲角黃瓜（Cucumis metuliferus），為葫蘆科（Cucurbitaceae）葫蘆亞科（Cucurbitoideae）馬？兒族（Melothrieae）葫蘆亞族（Cucumerinae）黃（甜）瓜屬（Cucumis）[8]一年生藤本植物，和甜瓜同為一個屬的近緣野生種質(zhì)材料。近年來，在國內(nèi)福建、廣東、廣西、海南等地被作為新奇特水果大面積種植[9]。有文獻記載，刺角瓜擁有多個優(yōu)異的抗病基因資源，高抗或者免疫甜瓜栽培過程中發(fā)生嚴重的西瓜花葉病毒[10]。筆者從廣州農(nóng)科院的植物病理學實驗室獲得純化的西瓜花葉病毒，人工接種到刺角瓜和甜瓜種質(zhì)材料，觀察記錄刺角瓜是否是WMV的寄主及感染后寄主反應癥狀，以期獲得對西瓜花葉病毒具有較強抗性的刺角瓜種質(zhì)，為甜瓜抗病毒育種提供近緣種質(zhì)基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

新疆農(nóng)業(yè)科學院海南三亞農(nóng)作物育種試驗中心選育出的刺角瓜自交系18份和國內(nèi)報道的抗WMV的2份種質(zhì)資源PI202681、PI292190，6份已有抗性鑒定報道的甜瓜種質(zhì)。

1.2鑒定方法

1.2.1刺角瓜和甜瓜育苗購買市售的已消毒殺菌的蔬菜育苗專用基質(zhì)，播種采用4×8穴的育苗穴盤（穴盤長度54 cm、寬度28 cm、高度55 mm，單穴口徑60 mm×60 mm、底徑30 mm×30 mm）。日光溫室育苗，室內(nèi)溫度20～30℃。出苗前，每天澆2次清水，出苗后，根據(jù)幼苗生長情況，每天澆1次營養(yǎng)液，長出2片真葉后進行接種。

1.2.2毒源準備WMV接種毒源分離于新疆采集的甜瓜感病嫩葉（圖1），保存在試驗中心篩選的高感病毒甜瓜材料PMR45上繁殖。PMR45種植于試驗中心位于海南三亞海棠區(qū)南繁基地的病蟲圃內(nèi)，溫度20～ 30℃，自然光照，待植株出現(xiàn)系統(tǒng)性花葉、皺縮癥狀時，采集病葉于陶瓷研缽，加入3～5倍預冷的0.1 mol/L的磷酸緩沖液（pH 7.0），充分搗碎研磨，獲得接種用的病毒汁液。

1.2.3接種方法刺角瓜及甜瓜材料經(jīng)消毒處理后每個材料播種8株，3次重復，共24株，同時每個種質(zhì)材料用接種緩沖液接種8株作為對照處理。取準備好的病毒汁液，在幼苗真葉上撒上少許400目的金剛砂，將手清洗干凈，用75%的醫(yī)用酒精對手消毒2～3次。隨即用左手托住接種葉片，右手的手指蘸取病毒汁液輕輕在接種葉面上來回摩擦進行接種[11]。接種后15 min用滅菌水洗去多余的磨料和多余汁液。放置于21～28℃的防蟲溫室中，觀察記載發(fā)病情況。感病毒的植株移栽到日光溫室大棚，觀察后期莖葉及果實發(fā)育情況。

1.3病情標準及分級標準

接種后每日觀察癥狀，18天開始發(fā)病，45天后記錄單株病情癥狀等級[12]：0級，幼苗發(fā)育正常，無明顯癥狀；1級，葉片輕花葉或輕度卷葉；2級，重花葉或輕度皰斑花葉，植株輕度矮化；3級，植株無明顯矮化，嚴重皰斑花葉伴隨畸形；4級，植株明顯矮化，葉片明顯縮小伴重度畸形花葉。

將群體抗性評價標準按照病情指數(shù)分為6級[14-15]，DI=0為免疫，060為高感。

2結(jié)果與分析

2.1刺角瓜感染W(wǎng)MV的寄主反應癥狀

刺角瓜感染西瓜花葉病毒W(wǎng)MV后，病株出現(xiàn)系統(tǒng)性花葉癥狀，葉片皺縮變小畸形，皰疹狀，新生幼嫩枝葉表現(xiàn)癥狀更為明顯。新生莖蔓直立，變脆易斷，節(jié)間變短；新生葉片畸形皺縮極小，嚴重時可出現(xiàn)蕨葉的癥狀。感染后，開花不正常，幼嫩子房極少長大，不易坐果。坐果后，果實發(fā)育緩慢，較正常果偏小，易畸形，果實無果刺處皮色為白色，且無法擦掉，成熟后果皮發(fā)黑或墨綠色，不能正常轉(zhuǎn)紅或轉(zhuǎn)黃（圖2）。

2.2不同刺角瓜種質(zhì)材料的抗病性鑒定

苗期接種抗病性鑒定結(jié)果（表1）表明，所有甜瓜供試種質(zhì)材料中無免疫和高抗種質(zhì)，感病3份、抗病2份、中抗1份；20份刺角瓜材料中表現(xiàn)高抗和免疫的種質(zhì)4份，其中，PI292190表現(xiàn)免疫，PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份種質(zhì)表現(xiàn)高抗，Hm7-1、Hm8-2、Hm1-1等3份種質(zhì)表現(xiàn)感病。6份甜瓜對照材料接種WMV后表現(xiàn)為感病或表現(xiàn)為較低的抗性，無高抗及免疫材料，未接種WMV的2份對照材料的病情指數(shù)為0。

3結(jié)論與討論

病毒病有“植物癌癥”之稱[16]，一旦發(fā)生，如果控制不住，往往會造成災難性的損失。目前，防治甜瓜病毒病的方法主要有種子消毒處理，傳毒介體薊馬、蚜蟲、煙粉虱等物理、化學、生物方法消殺，以及避開甜瓜病毒病高發(fā)時間種植等辦法[17-19]，病毒病抗性品種的選育仍被認為是最有效的辦法。

國內(nèi)很少有關(guān)于西甜瓜病毒抗性品種的報道，只是發(fā)現(xiàn)有一些低抗或者中抗品種，還沒有發(fā)現(xiàn)免疫和高抗的品種。葫蘆科作物中有一些野生瓜類資源抗ZYMV和WMV[20-22]。王鳴等[10]報道甜瓜近緣種刺角瓜是一種抗西瓜花葉病毒的野生種質(zhì)資源，但極少有進一步的研究。

室內(nèi)接種鑒定是一種有效、快速、低成本的抗性鑒定方法，可以確保鑒定條件的一致性[23]。本研究選用室內(nèi)苗期摩擦接種鑒定的方法篩選刺角瓜抗性種質(zhì)材料，為保證抗性鑒定數(shù)據(jù)的可靠性，選用已報道過WMV抗性的6個甜瓜品種進行參照，抗性結(jié)果與王東等[7]的鑒定結(jié)果相近。對刺角瓜的WMV抗性篩選結(jié)果表明，PI292190表現(xiàn)為免疫，PI202681、Hm4-1-1、Hm1-4-1等3份種質(zhì)表現(xiàn)為高抗，為刺角瓜的抗病機制研究和挖掘、轉(zhuǎn)育抗病毒基因提供了豐富的抗性材料。

由于刺角瓜為外來種質(zhì)資源，收集難度較大，因此，本研究篩選獲得的抗西瓜花葉病毒刺角瓜種質(zhì)資源相對較少。國外對刺角瓜抗番木瓜環(huán)斑病毒和馬鈴薯Y病毒方面的分子機制已經(jīng)有一些研究成果[24-25]，刺角瓜抗WMV的研究未見報道。需要進一步加大種質(zhì)資源收集力度，發(fā)掘新的抗性資源，研究刺角瓜西瓜花葉病毒抗性遺傳規(guī)律，為刺角瓜抗性基因的定位、克隆和利用提供理論依據(jù)。

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