不同马铃薯品种对南方根结线虫的抗性测定

王婷　宋克光　史倩倩　梁晨　张剑峰　赵洪海

摘要：根結线虫是马铃薯的重要有害生物，抗性品种利用是控制根结线虫最经济有效和环境友好的途径。2018年4—7月采用田间小区试验，测定了9个马铃薯品种对南方根结线虫（Meloidogyne incognita）的抗性。结果显示，马铃薯播种后35、60、90 d，所有品种根系对南方根结线虫均表现为感病，虫瘿形成均趋加重，根系平均病情指数分别为30.5（21.1～46.7）、63.9（50.0～74.4）和82.0（70.0～90.0），抗性分属‘低感-中感-高感的品种数量分别依次为‘6-3-0、‘0-3-6和‘0-0-9。播种后60 d和90 d，每个品种一定比例的块茎对根结线虫表现为感病，虫瘿形成呈大幅度加重趋势，块茎平均病情指数分别为25.6（14.0～47.3）和60.1（42.7～84.0），抗性分属‘低感-中感-高感的品种数量分别依次为‘6-3-0和‘0-6-3。不同品种在根系和块茎发病程度的相关性上存在差异，但随着病害的进一步加剧，两者的正相关关系趋于增强。总体来看‘荷兰15受害较轻，‘冀张薯8号和‘H7受侵染重。结果表明，9个马铃薯品种均易感南方根结线虫，在一定区域和栽培模式下马铃薯根结线虫病存在严重发生的风险。

关键词：马铃薯;南方根结线虫;根系虫瘿;块茎虫瘿;病情指数;感病性

中图分类号：S435.32 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2019）10-0125-06

Resistance Evaluation of Potato Cultivars to Meloidogyne incognita

Wang Ting1， Song Keguang2， Shi Qianqian1， Liang Chen1， Zhang Jianfeng1， Zhao Honghai1

（1. College of Plant Health and Medicine， Qingdao Agricultural University/Key Laboratory of Integrated Crop

Pest Management of Shandong Province/Shandong Provincial Key Laboratory of Applied Mycology， Qingdao 266109， China;

2. Administration Committee of National Agricultural High-Tech Development Zone of Jimo， Qingdao 266224， China）

Abstract Root knot nematode （RKN， Meloidogyne spp.） is an important pest on potato， and the use of resistant cultivars is one of the most economical， effective and environmentally friendly ways to control RKN. From April to July in 2018， a field plot trial was carried out in greenhouse to detect resistance of nine potato cultivars to M. incognita. The results showed that， at 35 d， 60 d and 90 d posterior to potato sowing， the roots of the potato cultivars were all infected by RKN;the gall formation on root tended to aggravate with the disease indices of 30.5（21.1～46.7）， 63.9 （50.0～74.4） and 82.0 （70.0～90.0）， respectively， and the numbers of the cultivars identified as  ‘low-middle-high leveled susceptibility were ‘6-3-0， ‘0-3-6 and ‘0-0-9 in the order， respectively. At 60 d and 90 d posterior to potato sowing， a certain proportion of tubers of every potato cultivar were susceptible to RKN， the gall formation on tuber tended to aggravate with the disease indices of 25.6 （14.0～47.3） and 60.1 （42.7～84.0）， respectively， and the numbers of the cultivars identified as ‘low-middle-high leveled susceptibility were ‘6-3-0 and ‘0-6-3 in the order， respectively. There were differences in correlation between root and tuber disease degrees of the tested cultivars. But along with the disease aggravating， positive correlation between them tended to be enhanced. On the whole， the cultivar ‘Helan 15 was less damaged， and ‘Jizhangshu 8 and ‘H7 were severely infected. The results suggested that all the tested potato cultivars were easily susceptible to M. incognita， and the risk of the severe occurrence of potato knot root nematode existed， especially in/under certain regions and cultivation models.

Keywords Solanum tuberosum;Meloidogyne incognita;Root gall;Tuber gall;Disease index;Susceptibility

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是一种产值高、营养全的块茎类农作物，在140多个国家均有种植，是世界上最重要的主食作物之一[1]。 中国是最大的马铃薯生产国，马铃薯种植面积和总产量均列世界第一[2]。2015年我国启动了马铃薯主粮化战略，新产区和种植面积呈扩大趋势，而有害生物对马铃薯的危害亦日趋严重[3]。植物线虫是农业生产上的重要有害生物，对许多作物造成的产量损失超过10%，货币损失每年高达1 570亿美元[4]。根结线虫（Meloidogyne spp.）分布广，为害作物种类多，是世界农业上最具经济重要性的植物线虫[5， 6]。在温暖地区发生危害严重的种类主要是南方根结线虫（M. incognita）、瓜哇根结线虫（M. javanica）和花生根结线虫（M. arenaria），而在冷凉地区则为北方根结线虫（M. hapla）、哥伦比亚根结线虫（M. chitwoodi）和伪根结线虫（M. fallax）[7， 8]。受根结线虫侵染后，马铃薯根系和块茎上分别产生瘤肿状根结和肿疱状虫瘿，病块茎变小、畸形，块茎产量、品质及商品化率严重下降[9]，产量损失可达25%或更高[10]，不适于销售的块茎比例可达30%～40%[11]。

我国已有关于根结线虫危害马铃薯的报道[12， 13]，本课题组也在山东滕州、平度等马铃薯田发现根结线虫[14]。随着马铃薯种植区域和栽培模式的调整，根结线虫对马铃薯的危害有加重趋势，其防控技术研发现已成为马铃薯安全生产的迫切需求。抗性品种利用是最经济有效的病害防治策略，评价作物对根结线虫的抗性是筛选和利用抗性品种的重要前提，但在我国尚未开展马铃薯品种对南方根结线虫的抗性研究。因此，探明马铃薯品种对最具经济重要性的根结线虫——南方根结线虫的抗性，对于马铃薯产区优化和品种合理布局具有重要指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

试验于2018年4—7月在青岛即墨国家农业高新技术开发区温室大棚中进行。上茬作物甜瓜上根结线虫发生比较严重且分布相对均匀。根结线虫种类为南方根结线虫（Meloidogyne incognita），马铃薯种植前每100 g土壤中2龄幼虫的群体密度为132（59 ～ 223）条。供试马铃薯品种为‘荷兰15、‘冀张薯8号、‘冀张薯12号、‘克新1号、‘民丰红、‘夏波蒂、‘H7、‘H8和‘H11，种薯均为原原种，由内蒙古民丰种业有限公司提供。

1.2 试验设计和处理

试验共设9个品种处理，采取随机区组设计，重复3次，共计27个小区。小区大小8.0 m×1.5 m，每个小区种植2行马铃薯，每行32株。马铃薯种薯催芽后，于2018年4月2日采用“开沟播后起垄法”整薯播种。播种后正常管理，马铃薯生长期间大棚内温度13～33℃。

1.3 调查和统计方法

分别在马铃薯播种后35、60、90 d进行调查。每次调查均采用随机取样法，每个小区挖取6株（3株/行），每个品种处理共计18株。将根系冲洗干净后，逐一检查根系和块茎上虫瘿形成情况。按照基于Barker[15]和NY/T 3065—2016[16]修定的0～5级虫瘿级别划分系统（表1），确定所调查根系和随机抽取的块茎（20个/小区、60个/品种）的虫瘿级别值。

根据以下公式计算各品种根系和块茎上根结线虫的病情指数（DI）。

根系病情指数=∑（某级别虫瘿株数×该虫瘿级别值）/（调查总株数×5）×100;

块茎病情指数=∑（某级别虫瘿块茎数×该虫瘿级别值）/（调查总块茎数×5）×100。

根据病情指数，将马铃薯品种对根结线虫的抗性分为5个等级：DI=0，免疫（或几乎不发病）;060，高感（感病严重）。

1.4 数据处理

试验所得数据均采用Microsoft Excel 2007和DPS軟件进行统计分析，采用Duncans新复极差法对各品种的抗性进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 播种后 35 d调查结果

播种后35 d，9个马铃薯品种所有根系均有根结线虫虫瘿产生。根系病情指数平均为30.5，品种‘H8的最大（46.7），‘冀张薯12号的最小（21.1）。部分品种间，根系病情指数存在显著性差异（P﹤0.05）。所有品种根系对根结线虫均为低感或中感，表现为中感的有‘H8、‘民丰红和‘H11，其他6个品种则为低感（表2）。播种后35 d植株尚未形成块茎或块茎极少而小，无法统计块茎上的虫瘿指数。

2.2 播种后60 d调查结果

播种后60 d，9个马铃薯品种根系上的根结线虫虫瘿形成均加重。根系DI平均为63.9，品种‘H8的最大（74.4），‘荷兰15和‘夏波蒂的最小（50.0），且之间存在显著性差异，但与其他品种相比差异不显著。9个品种根系对根结线虫均为中感或高感，其中‘荷兰15、‘夏波蒂和‘H7表现为中感，其他6个品种为高感（表3）。

播种后60 d，9个马铃薯品种块茎上产生不同程度的虫瘿。块茎DI平均为25.6，‘冀张薯8号的最大（47.3），‘荷兰15的最小（14.0）。9个品种块茎对根结线虫均为低感或中感，其中‘冀张薯8号、‘H7和‘H11表现为中感，其他6个品种为低感（表3）。

2.3 播种后90 d调查结果

播种后90 d，9个马铃薯品种根系上根结线虫虫瘿的严重程度进一步加剧。根系DI平均为82.0，品种‘H7的最大（90.0），‘民丰红的最小（70.0），且之间存在显著性差异，但与其他品种差异不显著。9个品种根系对根结线虫均表现为高感（表4）。

播种后90 d，9个马铃薯品种块茎上根结线虫虫瘿形成均加重。块茎DI平均为60.1，‘H7的最大（84.0），‘荷兰15的最小（42.7）。9个品种块茎对根结线虫均为中感或高感，其中‘H7、‘冀张薯8号和‘H113个品种表现为高感，其他6个品种为中感（表4）。

播種后90 d调查发现，各品种虫瘿块茎占比从高到低依次为‘冀张薯8号、‘H7、‘H11、‘克新1号、‘夏波蒂、‘冀张薯12号、‘H8、‘民丰红和‘荷兰15，虫瘿块茎百分率分别为91.1%、89.1%、88.2%、71.9%、68.4%、63.9%、62.0%、55.2%和52.0%;大多罹病块茎要么虫瘿较大面积发生（大中块茎），要么出现较为严重畸形（小中块茎）。受根结线虫侵染，品种‘H7多数较小块茎严重畸形，有的变为“心”形或纺锤形，衬以表面虫瘿酷似“草莓果实”;‘冀张薯8号许多较大块茎出现较大范围且明显的虫瘿，不少虫瘿组织开始坏死、腐烂（图1）。

2.4 不同时期调查结果比较

播种后35、60、90 d，9个马铃薯品种根系DI最大值分别为46.7、74.4和90.0，平均值分别为30.5、63.9和82.0，播种后60 d和90 d的根系DI比前一次的分别增加了110%和28%，即在马铃薯生长中后期随着无虫瘿根系的减少，根系发病加重程度趋于降低。播种后60 d和90 d的块茎DI最大值分别为47.3和84.0，平均值分别为25.6和60.1，播种后90 d比60 d增加了135%，即在马铃薯生长中后期块茎病情加重幅度很大（表5）。播种后60 d和90 d块茎DI与根系DI的比值分别为0.40和0.73，表明在马铃薯生长后期块茎和根系病情关系趋于较大正相关性。但不同时期块茎DI和根系DI的正相关性在品种间尚存较大差异，其中正相关性较大的有‘冀张薯8号和‘H7，较小的有‘民丰红和‘荷兰15。综合比较，‘荷兰15受害较轻，‘冀张薯8号和‘H7受害较重。

3 讨论与结论

马铃薯播种后35、60、90 d，9个品种根系对南方根结线虫（M. incognita）均表现为感病，虫瘿形成逐渐加重，根系平均DI分别为30.5（21.1～46.7）、63.9（50.0～74.4）和82.0（70.0～90.0），分属‘低感-中感-高感抗性水平的品种数量分别依次为‘6-3-0、‘0-3-6和‘0-0-9。播种后60 d和90 d，9个品种块茎对根结线虫均表现为感病，虫瘿形成呈大幅度加重趋势，块茎平均DI分别为25.6（14.0～47.3）和60.1（42.7～84.0），分属‘低感-中感-高感抗性水平的品种数量分别依次为‘6-3-0和‘0-6-3。不同品种在根系和块茎发病程度的相关性上存在差异，但随着病情的进一步加剧，两者的正相关关系趋于增强。播种后35 d和60 d马铃薯最大根系DI分别为46.7和74.4，而在感病对照DI（通常为最大DI）≥60时抗性鉴定才判定为有效[16]，故而根系虫瘿调查宜在播种后50～60 d进行。

世界上种植的绝大多数马铃薯品种对根结线虫缺乏抗性，根结线虫抗性主要存在于野生种中。Janssen等通过盆栽线虫接种试验发现，10个生产上栽培的马铃薯品种对哥伦比亚根结线虫（M. chitwoodi）和北方根结线虫（M. hapla）均无抗性;野生种S. fendleri对M. chitwoodi表现为极高抗性，S. fendleri 和S. chacoense对M. hapla表现为中抗到高抗[17]。Kouassi等研究了野生种S. sparsipilum对南方根结线虫的抗性遗传和表型，结果支持抗性由单基因（Mh）控制的假说[18]。在巴西种植的大多数马铃薯品种对根结线虫是敏感的，从野生材料中筛选抗源成为抗性利用的主要途径[19]。毛彦芝等测定了28份马铃薯品种和育种材料对北方根结线虫的抗性，发现几乎所有品种表现为感病，只有育种材料白头翁抗性较强，另有2个材料的根系对M. hapla具有一定抗性[20]。本试验发现，9个供试马铃薯品种对南方根结线虫均为严重感病，但总体看来，‘荷兰15受害较轻，‘冀张薯8号、‘H7受害较重。

综上所述，在我国马铃薯生产上存在遭受南方根结线虫危害的风险。目前关于马铃薯受南方根结线虫危害的报道不多，究其原因，可能是马铃薯多露地栽培，生育前中期气温较低，不利于线虫的侵染[21]。随着全球气候变暖的加速、种植区域调整的加快和高效设施栽培的推广，根结线虫成为马铃薯重要致病和限制因子的风险将逐渐增大。因此，系统开展根结线虫抗源评价与筛选、抗性品种选育与利用具有重要实践意义。若需考察大量品种和育种材料的线虫抗性，建议采用培养皿块茎切片、盆栽定量接种等方法[17-20]，评价指标则需涉及繁殖系数（Rf=Pf/Pi）等。

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收稿日期：2019-06-07

基金项目：山东省现代农业产业技术体系薯类创新团队项目（SDAIT-16-06）;国家公益性行业（农业）科研专项（201503114）;青岛市现代农业产业技术体系项目（6622316106）

作者简介：王婷（1994—），女，硕士研究生，主要从事根结线虫研究。E-mail： 1807225864@qq.com

通讯作者：赵洪海（1969—），男，教授，主要从事植物线虫学研究。E-mail： hhzhao@qau.edu.cn

张剑峰（1964—），男，教授，主要从事马铃薯病害研究。E-mail：qauzjf@163.com