芹菜葉斑病抗性雜種優(yōu)勢(shì)及親子相關(guān)分析

吳鋒 高國訓(xùn) 王武臺(tái) 王欽 王勇 耿以工

摘 ? ?要：以對(duì)葉斑病具有抗感差異的4個(gè)芹菜CMS不育系和6個(gè)自交系以及利用它們雜交配制獲得的17個(gè)雜種F1為試材，對(duì)其葉斑病田間發(fā)病情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，計(jì)算相應(yīng)病情指數(shù)和相對(duì)抗病性指數(shù)，分析芹菜葉斑病抗性雜種優(yōu)勢(shì)與親子相關(guān)性。結(jié)果表明：芹菜對(duì)葉斑病抗性存在一定的雜種優(yōu)勢(shì)，其中超中優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)多一些，超親優(yōu)勢(shì)相對(duì)較少。F1抗病性與高親和雙親均值存在顯著相關(guān)，母本對(duì)F1的影響力強(qiáng)于父本。

關(guān)鍵詞：芹菜;葉斑病;抗病性;雜種優(yōu)勢(shì);相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S476 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.11.007

Heterosis and Parent-offspring Correlation Analysis of Resistance to Early Blight of Celery

WU Feng1， GAO Guoxun1， WANG Wutai1，WANG Qin2，3，WANG Yong4 ，GENG Yigong5

（1. Vegetable Research Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300384; 2. Tianjin Kerenel Vegetable Research Institute， Tianjin 300384; 3. Plant Protection Institute of Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin Vegetable Genetics and Breeding Enterprise Key Laboratory，Tianjin 300384， Tianjin Agricultural Dedelopment Service Center，Tianjin， 300061 ，China）

Abstract：Seventeen celery hybrids were obtained by crossing four CMS lines and six inbred lines with different resistance to early blight of celery （Cercospora apii Fres.）. Field investigation was carried out on the incidence of early blight. The disease index and relative resistance index were calculated to analyze the heterosis and parent-offspring correlation of disease resistance in celery. The results showed that there was a certain heterosis of resistance to early blight， in which the over mid-parent heterosis was more than the over better-parent. The RRI of F1 is significantly correlated with that of ?better-parents and mid-parents， and the influence on F1 of the female was stronger than the male.

Key words： celery; early blight（Cercospora apii Fres.）; resistance; heterosis; correlation

芹菜葉斑病最早由德國人Fresenius于1863年首次發(fā)現(xiàn)[1]，隨后在意大利、法國、奧地利、波蘭以及美國、加拿大等歐美各國相繼開始蔓延，并且逐年加重[2-4]。我國在20世紀(jì)七八十年代之前，芹菜葉斑病發(fā)生并不十分嚴(yán)重，隨著九十年代芹菜種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，種植模式不斷增多，葉斑病逐漸成為我國很多地區(qū)芹菜生產(chǎn)的一種主要病害。一般情況下，葉斑病可以造成芹菜產(chǎn)量損失10%～21%，嚴(yán)重發(fā)病地塊可達(dá)50%以上[5]，美國甚至出現(xiàn)葉斑病導(dǎo)致芹菜絕收的案例[6]。目前國內(nèi)外進(jìn)行芹菜葉斑病防治主要依靠施用各種殺菌劑[7-8]。據(jù)Lacy等[9]報(bào)道，美國佛羅里達(dá)州為了防治芹菜葉斑病，在3個(gè)月芹菜生長季一般要噴施20～40次殺菌劑，這不僅顯著提高了芹菜生產(chǎn)成本[6]，還增加了農(nóng)藥殘留的安全隱患。

人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到，選育抗病品種是農(nóng)作物病害防治所有手段中最為經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的。美國在芹菜抗病育種方面，長期處于世界領(lǐng)先地位，他們?cè)谇鄄它S化病、斑枯病育種等方面已經(jīng)有了較為深入的研究，但對(duì)芹菜葉斑病抗病育種研究相對(duì)不足[10-11]。本研究經(jīng)過幾年反復(fù)試驗(yàn)，研究總結(jié)了一套高效實(shí)用的芹菜葉斑病抗性鑒定方法[12]，對(duì)相關(guān)育種材料進(jìn)行了抗性鑒定，篩選出了抗病資源，利用系統(tǒng)選育和CMS雄性不育轉(zhuǎn)育技術(shù)，創(chuàng)制出許多新型育種材料[13]，并通過雜交組配獲得了一批對(duì)葉斑病抗感性存在差異的雜交一代。本研究在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)親本與子代材料葉斑病抗性表現(xiàn)進(jìn)行了雜種優(yōu)勢(shì)與遺傳相關(guān)分析，旨在為進(jìn)一步葉斑病抗病育種提供材料和理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以天津市農(nóng)科院蔬菜研究所選育的A1等4個(gè)胞質(zhì)型雄性不育系（CMS，cytoplasmic male sterility）和B1等6個(gè)自交系，及以她們?yōu)橛H本雜交配制獲得的17個(gè)F1組合為參試材料，以高感品種‘Sabrosa為對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 芹菜材料的準(zhǔn)備 將所有參試芹菜育種材料同時(shí)播種在裝有消毒營養(yǎng)土的105孔穴盤內(nèi)，按照常規(guī)育苗方法進(jìn)行培育，60 d后，芹菜穴盤苗長出4片真葉和發(fā)達(dá)根系。將芹菜穴盤苗定植到塑料防雨棚內(nèi)的栽培畦，株行距為15 cm×20 cm。每個(gè)參試材料設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)24株。

1.2.2 接種與培養(yǎng) 預(yù)先從感病芹菜植株上摘取發(fā)病嚴(yán)重、病癥特點(diǎn)典型的病葉，取分生孢子制備濃度為1×106個(gè)·mL-1的葉斑病尾孢菌懸浮液。定植20 d以后，采用制備好的孢子懸浮液，對(duì)所有參試芹菜植株，均勻噴霧進(jìn)行接種。接菌后根據(jù)天氣條件變化，隨時(shí)監(jiān)控棚內(nèi)空氣溫度和濕度情況，利用膜上遮陽、棚體四周放風(fēng)來調(diào)控棚內(nèi)空氣溫度，使之保持在20～35 ℃之間;利用澆水和噴霧來增加棚內(nèi)濕度，使相對(duì)濕度RH保持在80%以上，以利于芹菜葉斑病發(fā)病。

1.2.3 病情調(diào)查 采用高國訓(xùn)等[12]的方法對(duì)所有試材的葉斑病發(fā)病情況進(jìn)行量化調(diào)查和統(tǒng)計(jì)。

1.2.4 抗病性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)病情分級(jí)調(diào)查結(jié)果計(jì)算病情指數(shù)。病情指數(shù)（DI）=∑（各級(jí)病葉數(shù)×對(duì)應(yīng)級(jí)數(shù)值）/（調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高病級(jí)數(shù)）×100。以病情指數(shù)為依據(jù)，對(duì)參試芹菜材料的葉斑病抗性進(jìn)行如下分級(jí)評(píng)價(jià)：免疫（I）： DI=0;高抗（HR）：075。同時(shí)計(jì)算參試芹菜材料的相對(duì)抗病性指數(shù)，相對(duì)抗病性指數(shù)（RRI）= ln（X/100- X）-ln（Y/100-Y），式中X 為高感對(duì)照‘SabrosaDI的值，Y 為參試材料的DI值[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本材料葉斑病抗性鑒定結(jié)果

表1列出參試的10個(gè)親本系的DI和RRI值，并標(biāo)明每個(gè)親本系對(duì)葉斑病的抗性水平，從表中數(shù)據(jù)可見，在10個(gè)親本中，有2個(gè)母本為抗?。≧）材料，1個(gè)母本和1個(gè)父本為中抗（MR）材料，1個(gè)母本和4個(gè)父本為感?。⊿）材料， 1個(gè)父本為高感（HS）材料，這表明親本材料缺乏高抗基因型，抗病和中抗材料占40.0%，感病材料占50.0%，高感材料占10.0%。親本間的抗病性能差異非常明顯。

2.2 芹菜葉斑病抗性雜種優(yōu)勢(shì)分析

表2列出了17個(gè)芹菜雜交組合F1及其高親和親中RRI值，由表中數(shù)據(jù)可以看出，芹菜進(jìn)行雜交組配，其后代群體葉斑病抗性是可以表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)的，而且超中優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)都存在，但不是所有組合都能表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，在本試驗(yàn)觀測(cè)的17個(gè)組合中，有9個(gè)表現(xiàn)出正向超中優(yōu)勢(shì)，5個(gè)表現(xiàn)出正向超親優(yōu)勢(shì)，分別占總組合數(shù)的52.9%，29.4%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，葉斑病抗性的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)與選用親本的抗性水平關(guān)系不大，雙親抗性較高時(shí)，其F1可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，如A2×B6的超中優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別達(dá)到17.78%，10.77%;雙親抗性較低時(shí)，其F1同樣也能表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，如A3×B5的超中優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別達(dá)到27.80%，5.28%，只是抗性低的親本進(jìn)行組配，其F1絕對(duì)抗病能力基本仍處于較低水平。在17個(gè)雜種一代中，雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最高的是A2×B4，超中優(yōu)勢(shì)和超親優(yōu)勢(shì)分別達(dá)到34.96%，14.38%，其母本DI和RRI分別為22.22，5.743，表現(xiàn)為抗病，其父本DI和RRI分別為62.22，3.991，表現(xiàn)為感?。ㄒ姳?）。

2.3 親子間相關(guān)性分析

表3是以相對(duì)抗病性指數(shù)（RRI）為依據(jù)進(jìn)行親子間相關(guān)性和回歸分析的結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可見，芹菜F1葉斑病抗性與母本的相關(guān)性大于父本，但相關(guān)程度沒有達(dá)到顯著性差異水平，F(xiàn)1抗病性與高值親本和雙親均值的相關(guān)性則呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，說明在選配親本時(shí)，應(yīng)該同時(shí)注重雙親的抗病能力，最好將抗病性更好的材料設(shè)計(jì)為母本，這樣配制的F1的抗性一般較高。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)利用對(duì)芹菜葉斑病具有不同抗感性的親本材料配制雜交組合，獲得17個(gè)F1，通過對(duì)F1及其親本葉斑病田間表現(xiàn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析，證明芹菜雜種一代對(duì)葉斑病抗性可以表現(xiàn)出一定的雜種優(yōu)勢(shì)，其中超中優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)多一些，超親優(yōu)勢(shì)相對(duì)較少。在本試驗(yàn)中，F(xiàn)1抗病性與其相應(yīng)高親值和雙親均值存在顯著相關(guān)，母本對(duì)F1的影響力強(qiáng)于父本，但沒有達(dá)到顯著水平。根據(jù)這樣的試驗(yàn)結(jié)果，我們?cè)谝院蟮目共∮N工作中選配親本時(shí)，應(yīng)該同時(shí)考慮父母雙親的抗病能力，特別是母本的抗病能力應(yīng)該更強(qiáng)些，這樣的組配設(shè)計(jì)出現(xiàn)具有抗病優(yōu)勢(shì)的F1幾率應(yīng)該更高。

芹菜進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)育種的歷史很短，而利用雄性不育系是目前芹菜實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)育種的唯一技術(shù)途徑[15]。我們的前期試驗(yàn)已經(jīng)證明，芹菜葉斑病抗性能夠通過多代回交方式，從一個(gè)自交系逐步轉(zhuǎn)育到相應(yīng)雄性不育系，抗性水平保持基本不變[13]。為了提高育種效率，我們一方面利用廣泛收集的芹菜抗性資源進(jìn)行整理與創(chuàng)新，培育優(yōu)異的抗病自交系，另一方面利用現(xiàn)有不育系材料進(jìn)行回交轉(zhuǎn)育，創(chuàng)新獲得具有不同農(nóng)藝性狀的抗病不育系，進(jìn)而以這些抗病不育系為母本進(jìn)行雜交組配，希望獲得抗病優(yōu)勢(shì)明顯的優(yōu)良雜種一代。

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收稿日期：2021-09-15

基金項(xiàng)目：天津市科技支撐重點(diǎn)項(xiàng)目（18YFZCNC01220）;天津市蔬菜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)芹菜育種專項(xiàng);蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目;天津市農(nóng)科院芹菜產(chǎn)業(yè)科技服務(wù)站項(xiàng)目

作者簡介：吳鋒（1979—），男，湖北鄂州人，副研究員，主要從事芹菜遺傳育種方面研究。

通訊作者簡介：高國訓(xùn)（1967—），男，天津人，研究員，主要從事芹菜遺傳育種方面研究。