張 紅，王豪杰，毛建才，李俊華，翟文強(qiáng),伊鴻平，Hanan Eizenberg，Yaakov Tadmor

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心，烏魯木齊 830091；2.以色列農(nóng)業(yè)研究組織Newe Yaar研究中心，以色列 )

0 引 言

【研究意義】 埃及列當(dāng)(OrobancheaegyptiacaPers)是一類(lèi)高度危險(xiǎn)的全寄生性雜草，在新疆南疆和吐-哈產(chǎn)區(qū)發(fā)生普遍且嚴(yán)重[1]。由于列當(dāng)危害主要在地下，等發(fā)現(xiàn)時(shí)已造成較大損失[2、3]。研究甜瓜列當(dāng)抗性室內(nèi)鑒定方法，加速培育抗列當(dāng)品種進(jìn)程，埃及列當(dāng)種子只有在寄主根系分泌物刺激下才會(huì)萌發(fā)，因其自身沒(méi)有葉綠素，生長(zhǎng)完全依賴(lài)于吸盤(pán)在寄主根部截留寄主的水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這使得對(duì)埃及列當(dāng)發(fā)生區(qū)的控制極為困難[4]。培育抗列當(dāng)品種是應(yīng)對(duì)列當(dāng)危害最經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的防治方法[5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，對(duì)列當(dāng)?shù)目剐澡b定主要采用田間試驗(yàn)[6]及室內(nèi)試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)[7-9]。其中，根室法對(duì)寄生性雜草抗性實(shí)驗(yàn)室鑒定中應(yīng)用廣泛[10]。彭金鳳等[11]利用根室法對(duì)31個(gè)新疆甜瓜品種列當(dāng)抗性進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同甜瓜品種根系分泌物對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性不同，誘導(dǎo)活性較低的，能夠明顯抑制已經(jīng)建立寄生關(guān)系的列當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)。【本研究切入點(diǎn)】聚乙烯袋水培法是一種研究根寄生性雜草的萌發(fā)、附著以及寄主潛在抗性的技術(shù)[12、13]。Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對(duì)向日葵抗感列當(dāng)品種進(jìn)行研究。基于聚乙烯袋水培法研究甜瓜不同品種對(duì)列當(dāng)?shù)目剐澡b定方法?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】利用聚乙烯袋水培法對(duì)9個(gè)甜瓜品種對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性及列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及瘤狀莖數(shù)量的差異，評(píng)價(jià)抗性程度和水平，為甜瓜抗列當(dāng)育種的室內(nèi)篩選方法提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

甜瓜品種(系)K2-1、K2-2、K2-4、K2-5、K2-7、K2-8，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜中心提供；Ay、 CEZ、Ny由以色列農(nóng)業(yè)研究組織尼維亞研究中心提供。

列當(dāng)種子采自新疆伽師縣臥里托格拉克鎮(zhèn)甜瓜地，經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子輔助鑒定為埃及列當(dāng)。

1.2 方 法

1.2.1 甜瓜種子表面消毒及催芽

每個(gè)甜瓜品種10粒種子，1.5%鹽酸表面消毒14 min，無(wú)菌水沖洗后，置于無(wú)菌發(fā)芽紙上，25℃培養(yǎng)箱催芽。

1.2.2 列當(dāng)種子表面消毒

將過(guò)篩的純凈列當(dāng)種子裝入茶葉袋中(約占袋1/5)，70%酒精表面消毒2.5 min，1%次氯酸鈉溶液表面消毒10 min，無(wú)菌水沖洗4次，超凈工作臺(tái)吹干約2 h，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 聚乙烯袋水培法

聚乙烯袋水培法參照Parker and Dixon[12]方法，略有改動(dòng)。

將甜瓜幼苗單株垂直放入預(yù)先放入玻璃纖維濾紙的聚乙烯袋中間，露出部分胚軸及全部子葉，每袋均勻撒入200粒埃及列當(dāng)種子之后，將聚乙烯袋置于四面圍繞黑色薄膜的培養(yǎng)架上(使根部保持在黑暗中)。加入20 mL Hoagland營(yíng)養(yǎng)液[13]，25℃/20℃(日/夜)，14 h光照培養(yǎng)室培養(yǎng)。每個(gè)品種10次重復(fù)。

1.2.4 對(duì)照獨(dú)腳金內(nèi)脂處理

另設(shè)對(duì)照，瓜苗移入聚乙烯袋1周后，每袋注入5mL 10-5M獨(dú)腳金內(nèi)脂。每個(gè)品種10次重復(fù)。

1.2.5 照相顯微鏡觀測(cè)列當(dāng)種子萌發(fā)和寄生

聚乙烯袋水培30 d后，鏡檢并統(tǒng)計(jì)瓜列當(dāng)種子發(fā)芽、侵染寄生數(shù)及瘤狀莖數(shù)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用 SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 埃及列當(dāng)種子在甜瓜根系上的發(fā)芽、寄生及生長(zhǎng)

聚乙烯袋水培法可直觀的觀測(cè)埃及列當(dāng)種子在甜瓜根系分泌物刺激下萌發(fā)并與寄主根系接觸，形成吸器侵入寄主根內(nèi)，通過(guò)與寄主根的維管束聯(lián)吸取水分和養(yǎng)料，逐漸發(fā)育長(zhǎng)大成瘤狀植株。圖1

表 1 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種上的寄生

Table 1 The parasitism of Orobanche aegyptiaca Pers in 9 melon varieties

甜瓜品種Melonvatieties埃及列當(dāng)種子發(fā)芽未寄生GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當(dāng)寄生Parasitism埃及列當(dāng)寄生長(zhǎng)出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-116a5a8ak2-213a1a0.5bk2-411a4a3abk2-511a5a4abk2-710a3a0.5bk2-815a6a4abAy13a5a3abNy7a3a3abCEZ6a1a0b

注: 不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0．05 level

2.2 聚乙烯袋水培法抗性評(píng)價(jià)

研究表明,9個(gè)甜瓜品種對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性不同，所接種的列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及生長(zhǎng)至瘤狀莖數(shù)量也不同。埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種根系上的萌發(fā)及寄生數(shù)量不存在顯著差異，而k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種在瘤狀莖數(shù)量存在顯著差異。用瘤狀莖數(shù)量評(píng)價(jià)9個(gè)甜瓜品種抗性，k2-1對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性最高，瘤狀莖數(shù)量也最多，即k2-1在9個(gè)品種中對(duì)埃及列當(dāng)最敏感，其余依次為k2-8、Ay、k2-、k2-4、Ny。K2-2、K2-7和CEZ瘤狀莖數(shù)低至不足1個(gè)，即k2-2、k2-7及CEZ抗埃及列當(dāng)。9個(gè)甜瓜品種對(duì)列當(dāng)寄生的抗感性存在差異，k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種抗性?xún)?yōu)于其他品種。表1、圖2

對(duì)照獨(dú)腳金內(nèi)脂處理的埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種根系上的萌發(fā)、寄生及瘤狀植株均存在顯著差異。其中，在甜瓜品種k2-7上的萌發(fā)存在顯著差異，而Ny、CEZ則存在極顯著差異；埃及列當(dāng)在甜瓜品種k2-1根系上的發(fā)芽數(shù)最高，即k2-1對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性最高，與上述自然誘導(dǎo)有相似規(guī)律，但數(shù)量遠(yuǎn)高于自然誘導(dǎo)(196>16)，而Ay、Ny及CEZ上的瘤狀植株生長(zhǎng)數(shù)最低。表2,圖2

圖1 埃及列當(dāng)侵染甜瓜

Fig.1 TheOrobancheaegyptiacainvaded melon

圖2 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種的發(fā)芽、寄生及瘤狀莖數(shù)量

Fig.2 The number of germination, parasitism and formation shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties

表2 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種上的寄生(獨(dú)腳金內(nèi)脂處理)

Table 2 The parasitism ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

甜瓜品種Melonvarietes埃及列當(dāng)種子萌發(fā)GerminationofOrobancheaegyptiac埃及列當(dāng)寄生并長(zhǎng)出吸器Parasitismwithhaustorium埃及列當(dāng)寄生長(zhǎng)出瘤狀莖Parasitismwithshootelongationk2-1196a25ab18abk2-2161abc55ab25abk2-4189ab42ab27abk2-5180ab52ab18abk2-7149bc58a30ak2-8159abc41ab14abAy157abc25ab0abNy127c53ab6bCEZ133c22b5ab

注:不同字母表示品種間在 0.05 水平存在顯著性差異

Note: The different normal letters indicate significant difference among varieties at 0.05 level

圖3 埃及列當(dāng)在9個(gè)甜瓜品種的發(fā)芽、寄生及瘤狀莖數(shù)量(獨(dú)腳金內(nèi)脂處理)

Fig.3 The number of germination, parasitism and shoot elongation ofOrobancheaegyptiacaPers in 9 melon varieties(treated with witchweed lactone)

3 討 論

Eizenberg等[14]利用聚乙烯袋水培法對(duì)向日葵的研究表明，無(wú)論感性品種還是抗性品種都刺激列當(dāng)種子發(fā)芽，但是抗性品種列當(dāng)?shù)陌l(fā)芽管滲入寄主根部時(shí)不能在抗性品種根內(nèi)生長(zhǎng)，即抗列當(dāng)?shù)南蛉湛贩N的瘤狀莖顯著低于感性品種。研究對(duì)利用聚乙烯袋水培法的9個(gè)甜瓜品種的列當(dāng)抗性鑒定也獲得了相似的結(jié)果，證明聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜抗感列當(dāng)品種室內(nèi)篩選方法。

聚乙烯袋水培法與根室法[11]，都可以觀測(cè)到不同甜瓜品種根系分泌物對(duì)埃及列當(dāng)種子萌發(fā)誘導(dǎo)活性及列當(dāng)種子發(fā)芽數(shù)、寄生及瘤狀莖數(shù)量的差異，從而對(duì)甜瓜列當(dāng)抗性進(jìn)行評(píng)價(jià)。相比于根室法，聚乙烯袋水培法使寄主根系和列當(dāng)寄生生長(zhǎng)保持在黑暗中，可更好的模擬寄主和列當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)環(huán)境，從而結(jié)果更可靠準(zhǔn)確。

獨(dú)腳金內(nèi)酯可顯著提高列當(dāng)種子的發(fā)芽、寄生和瘤狀莖數(shù)量，對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了聚乙烯袋水培甜瓜根系分泌物對(duì)列當(dāng)誘導(dǎo)活性的真實(shí)狀態(tài)和真實(shí)性。

研究利用聚乙烯袋水培法開(kāi)展的9個(gè)甜瓜品種對(duì)埃及列當(dāng)抗性鑒定是對(duì)2018年在以色列農(nóng)業(yè)研究組織尼維亞研究中心甜瓜品種鑒定實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證，兩地試驗(yàn)結(jié)果完全一致。

4 結(jié) 論

聚乙烯袋水培9個(gè)甜瓜品種，其根系分泌物都可刺激列當(dāng)種子發(fā)芽，但瘤狀莖數(shù)量差異顯著。用瘤狀莖數(shù)量評(píng)價(jià)9個(gè)甜瓜品種對(duì)埃及列當(dāng)抗性。k2-2、k2-7及CEZ這3個(gè)品種抗性?xún)?yōu)于其他品種。聚乙烯袋水培法可作為有效的甜瓜品種列當(dāng)抗性室內(nèi)鑒定方法。