范元蘭，陳宇春，蹇洪英，晏慧君，張 婷，李樹發(fā)**，邱顯欽**

(1.云南大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650091；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，云南 昆明650205；3.國(guó)家觀賞園藝工程技術(shù)研究中心，云南 昆明650205)

月季（Rosa hybrida)為薔薇科（Rosacea)薔薇屬（RosaL.)植物，是世界第一大切花，有”花中皇后”的美譽(yù)[1-2].當(dāng)今月季育種以抗病、花香、連續(xù)開花、花色等為主要目標(biāo)，其相關(guān)研究也較多，但在月季抗蚜育種方面的研究較少.蚜蟲是危害月季的主要害蟲，主要通過刺吸汁液危害月季的嫩葉、嫩梢、嫩枝、花蕾等含糖成分較高的幼嫩組織，導(dǎo)致葉片卷曲、變黃或開花畸形，不僅影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)還嚴(yán)重影響了月季產(chǎn)量和品質(zhì)，使其失去觀賞價(jià)值，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[3].危害月季的蚜蟲主要包括薔薇長(zhǎng)管蚜（Macrosiphum rosaeLinnaeus）、月季長(zhǎng)管蚜（Macrosiphum rosivorumZhang）、桃蚜（Myzus persicaeSulzer）、月季冠蚜（Myzaphis rosarumKaltenbach）、棉蚜（Aphis gossypiiGlover），但最為常見和為害最嚴(yán)重的是薔薇長(zhǎng)管蚜，其常聚集于月季嫩梢部位進(jìn)行危害[4-7].蚜害在生產(chǎn)中較為普遍，不論是切花月季、食用玫瑰或是其他用途的薔薇屬種質(zhì)資源，均有不同程度的危害[8-10].隨著切花月季集約化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，蚜蟲對(duì)月季的危害日漸嚴(yán)重，如何減輕蚜蟲危害是月季生產(chǎn)亟待解決的問題.

至今，蚜蟲防治主要以農(nóng)藥防治為主，不僅污染環(huán)境而且會(huì)導(dǎo)致蚜蟲群體產(chǎn)生抗藥性.因此，使用高抗蚜蟲的月季品種是控制月季蚜蟲的有效方法之一，篩選和鑒定抗蚜蟲種質(zhì)資源則是培育抗蚜蟲月季品種的前提.人工接種蚜蟲及蚜量比值法是野生植物資源、轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行抗蚜性鑒定的常用方法，也可通過自然感蚜進(jìn)行田間調(diào)查，人工接種蚜蟲多為1～2齡若蟲或成蟲，適宜溫度18～28℃，相對(duì)濕度60%～80%[11-13].目前，植物抗蚜蟲鑒定與評(píng)價(jià)的研究主要集中在小麥Triticum aestivum[14]、玉米Zea mays[15-16]、菊花Chrysanthemum grandiflorum[17-18]、百合Liliumspp.[19]等植物上.王仕偉等[15]利用蚜情指數(shù)、發(fā)病率和危害度等指標(biāo)，對(duì)222份玉米資源在自然發(fā)病條件下進(jìn)行蚜蟲抗性鑒定和評(píng)價(jià)，篩選出15份高抗蚜玉米自交系，表明以危害度為指標(biāo)進(jìn)行抗蚜蟲鑒定可較好的衡量抗感差異.何俊平等[17]對(duì)32份切花菊種質(zhì)進(jìn)行人工接種蚜蟲，統(tǒng)計(jì)了蚜量比值，得到10份高抗蚜品種，結(jié)果表明不同品種存在明顯的抗蚜性差異.周俐宏等[19]根據(jù)人工接種2齡棉蚜若蟲及蚜量比值法，對(duì)31份野生百合品種進(jìn)行抗蚜蟲鑒定，獲得13份高抗蚜品種.然而，與薔薇屬抗蚜鑒定與評(píng)價(jià)相關(guān)的研究鮮有報(bào)道.

薔薇屬約有200多個(gè)種和變種，中國(guó)約有95個(gè)種，其中云南分布野生薔薇41種，中國(guó)薔薇屬種質(zhì)資源豐富，并且具有較高的遺傳多樣性和顯著的抗逆優(yōu)良性狀[20].本研究在已有資源的基礎(chǔ)上，對(duì)75份薔薇屬種質(zhì)資源采用人工接種蚜蟲的方法進(jìn)行抗蚜性鑒定，以期篩選出抗蚜蟲的種質(zhì)，為抗蚜蟲月季品種的培育提供參考.

1 材料與方法

1.1 供試材料本實(shí)驗(yàn)材料共計(jì)75份薔薇屬種質(zhì)資源，其中野生種15份，中國(guó)古老月季10份，現(xiàn)代月季品種50份（表1）.供試材料均選自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所月季種質(zhì)資源種植基地，采用基地種植的植株統(tǒng)一栽培管理，以健康植株嫩梢作為待測(cè)材料.選取來自高感蚜月季上的薔薇長(zhǎng)管蚜（Macrosiphum rosaeLinnaeus）成蟲，作為待接種蚜蟲.

1.2 人工接種蚜蟲2019年9月于云南省昆明市盤龍區(qū)云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所月季大棚種植基地開展試驗(yàn).將待接蚜蟲饑餓處理4 h，而后用濕潤(rùn)的細(xì)毛筆小心將蚜蟲接種到健康植株嫩梢頂端，每個(gè)處理接種蚜蟲3頭，重復(fù)試驗(yàn)3次，之后采用透光防蟲網(wǎng)罩住待測(cè)材料，以防止蚜蟲逃逸及其它昆蟲干擾.試驗(yàn)期間進(jìn)行常規(guī)的大棚管理，避免噴灑農(nóng)藥，大棚溫度為22±5℃，相對(duì)濕度為75%±5%.接種蚜蟲后第1天開始記錄，此后每隔1 d記錄1次產(chǎn)蚜量，共計(jì)3次.

1.3 數(shù)據(jù)處理及抗性劃分采用軟件Microsoft Office Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)等分析，采用軟件IBM SPSSStatistics 17.0，對(duì)蚜蟲數(shù)量進(jìn)行了差異顯著性分析及ANOVA分析.以蚜情指數(shù)為指標(biāo)評(píng)價(jià)薔薇屬種質(zhì)資源抗蚜性，蚜情指數(shù)是某材料上產(chǎn)蚜量與全部觀測(cè)材料平均產(chǎn)蚜量的比值[21].參照Painter[22]的理論，根據(jù)蚜情指數(shù)的不同將抗蚜水平劃分為7個(gè)等級(jí)，即免疫（Immunity）：0；高抗(HR)：0～0.3 0；中抗(MR)：0.3 1～0.6 0；低抗(LR)：0.6 1～0.9 0；低感(LS)：0.9 1～1.2 0；中感(MS)：1.2 1～1.5 0；高感(HS)：1.5 0以上.

2 結(jié)果與分析

2.1 薔薇屬種質(zhì)資源抗蚜等級(jí)評(píng)價(jià)表1為75份種質(zhì)資源的抗蚜等級(jí)鑒定結(jié)果. 由表1可以看出，在75份種質(zhì)資源中沒有對(duì)蚜蟲免疫的資源；高抗的種質(zhì)資源有中甸刺玫Rosa praelucens、木香花R.banksiae、突厥薔薇R. damascena、金櫻子R. laevigata以及現(xiàn)代月季品種‘土星露臺(tái)’R.hybrid‘Saturn Terrace’；中抗的種質(zhì)資源為軟香紅R.hybrida‘Ruanxianghong’、羽仕妝R.hybrida‘Yüshizhuang’、長(zhǎng)尖葉薔薇R.longicuspis、小果薔薇R.cymosa、碩苞薔薇R.bracteata、玫瑰R.rugosa、峨眉薔薇R.omeiensis、紫月季花R.chinensisvar.Semperflorens、刺梨R.roxburghii、‘滇紅’R.hybrid‘Dianhong’、‘墨紅’R.hybrid‘Crimsin Glory’、‘金邊玫瑰’R.hybrid‘Jinbian’等；低抗的種質(zhì)資源是‘四面鏡’R.hybrida‘Simianjing’、‘青蓮學(xué)士’R.hybrida‘Qinglianxueshi’、‘匍匐紅’R.hybrida‘Pufuhong’、‘玉玲瓏’R.hybrida‘Yulinglong’、‘春水綠波’R.hybrida‘Chunshuilübo’、大花香水月季R.odoratavar.gigantea、七姊妹R.multifloravar.carnea；低感的種質(zhì)資源包括黃刺玫R. xanthina、野薔薇R.multiflora等；中感的種質(zhì)資源為‘太陽花陽臺(tái)’R.hybrid‘Sunflower balcony’、‘和田玫瑰’R.hybrid‘Hetian’、‘叮當(dāng)’R.hybrid‘Tinker Bell’、‘白色梅安’R.hybrid‘White Mayan’、‘粉天使’R.hybrid‘Pink Angel’、‘安吉拉’R.hybrid‘Angela’、‘馬車’R.hybrid‘Chariot’；高感的種質(zhì)資源有‘綠萼’R.hybrida‘Viridiflora’、‘月月紅’R.chinensis‘Slater’s crimson China’、‘月月粉’R.chinensis‘Pallida’以及大多數(shù)現(xiàn)代月季品種‘馬車’R.hybrid‘Chariot’、‘天方夜譚’R.hybrid‘The Arabian Nights’、‘娜塔莉’R.hybrid‘Natalie’、‘胡里奧’R.hybrid‘Julio’、‘大力水手’R.hybrid‘Popeye’、‘薰衣草絨球’R.hybrid‘Lavender Velvet Ball’、‘閃電’R.hybrid‘Lightning’、‘大游行’R.hybrid‘Parade’、‘冰山’R.hybrid‘Iceberg’、‘粉紅滿天星’R.hybrid ‘Pink stars’.

表1 薔薇屬種質(zhì)資源抗蚜蟲鑒定結(jié)果Tab.1 Identification of aphid resistance of Rosa germplasm resources

續(xù)表 1

2.2 薔薇屬種質(zhì)蚜害情況不同抗性種質(zhì)接種蚜蟲后，蚜蟲的發(fā)生情況不同.由表2可以看出，接種蚜蟲1 d各試驗(yàn)材料蚜蟲數(shù)量沒有顯著差異，接種蚜蟲2，3 d各試驗(yàn)材料蚜蟲數(shù)量顯著差異，且接種蚜蟲3 d后差異較顯著.接種蚜蟲3d植株形態(tài)變化差異較接種蚜蟲1、2 d顯著.接種蚜蟲3 d后野生種木香花（圖1A）、金櫻子（圖1B）蚜蟲數(shù)量較少，植株形態(tài)特征幾乎沒有變化，對(duì)蚜蟲的抗性等級(jí)表現(xiàn)為高抗；刺梨（圖1C）及食用玫瑰‘滇紅’（圖1D）受蚜蟲危害明顯，植株形態(tài)特征沒有明顯變化，對(duì)蚜蟲的抗性等級(jí)表現(xiàn)為相對(duì)中抗；現(xiàn)代月季品種‘秋日胭脂’（圖1E）受蚜害嚴(yán)重，植株葉片皺縮，對(duì)蚜蟲的抗性等級(jí)表現(xiàn)為相對(duì)中抗；現(xiàn)代月季品種‘凱麗’（圖1F）、‘安吉拉’（圖1G）、‘薰衣草絨球’（圖1H）受蚜害最嚴(yán)重，植株葉片卷曲發(fā)黃，對(duì)蚜蟲的抗性等級(jí)分別表現(xiàn)為相對(duì)低感、中感、高感；在接種蚜蟲1周后，蚜蟲對(duì)植株的危害明顯表現(xiàn)出來，植株葉片卷曲、皺縮或黃化（圖1I）.

表2 75份薔薇屬種質(zhì)資源蚜蟲數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析Tab.2 Statistical analysisof aphidsin 75 Rosa g ermplasm resources

表3為75份薔薇屬種質(zhì)資源的抗蚜等級(jí)分布情況.由表3可以看出，沒有對(duì)蚜蟲免疫的種質(zhì)資源（占比為0），篩選出抗蚜種質(zhì)資源44份（58.67%），其中有5份為高抗蚜資源（6.67%），23份中抗（30.67%），16份低抗（21.33%）；感蚜種質(zhì)資源31份（41.33%），其中12份低感（16.00%），6份中感（8.00%），13份高感（17.33%）.在野生種、中國(guó)古老月季、現(xiàn)代月季品種3種類型的資源中，抗蚜等級(jí)的分布有所不同.野生種中86.67%為抗蚜種質(zhì)資源，中國(guó)古老月季中60.00%是抗蚜種質(zhì)資源，現(xiàn)代月季品種中有50.00%為抗蚜種質(zhì)資源.高抗資源主要存在于野生種中，有4種，占所有高抗資源的80.0 0%，在現(xiàn)代月季品種中有1種，占所有高抗資源的20.0 0%，而中國(guó)古老月季資源中無高抗資源.中抗資源主要來源于現(xiàn)代月季品種中，有14份，占所有中抗資源的60.8 7%，在野生種中有7份，占所有中抗資源的30.4 3%，而中國(guó)古老月季中有2份，僅占所有中抗資源的8.7 0%.低抗資源主要來源于現(xiàn)代月季品種中，有10份，占所有低抗資源的62.5 0%，中國(guó)古老月季中有4份，占所有低抗資源的25.0 0%，而在野生種中有2份，僅占所有低抗資源的12.5 0%.低感種質(zhì)主要分布于現(xiàn)代月季品種中，有9份，占所有低感種質(zhì)的75.0 0%，而野生種中有2份，占所有低感種質(zhì)的16.67%，在中國(guó)古老月季中有1份，占所有低感種質(zhì)的8.33%.中感種質(zhì)主要分布于現(xiàn)代月季品種中，有6份，占所有中感種質(zhì)的100.00%，在野生種、中國(guó)古老月季中無中感種質(zhì)分布.而高感種質(zhì)主要分布于現(xiàn)代月季品種中，有10份，占所有高感種質(zhì)的76.92%，在中國(guó)古老月季中有3份，占所有高感種質(zhì)的23.08%，而野生種中無高感種質(zhì).由此表明，野生種可能存在豐富的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源，是值得進(jìn)一步挖掘抗性的優(yōu)良種質(zhì).

3 討論

選擇抗蚜種質(zhì)資源進(jìn)行栽培，是防控蚜蟲危害的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法.挖掘優(yōu)良的抗蚜種質(zhì)資源，是抗蚜育種研究的重要基礎(chǔ).薔薇屬植物深受蚜蟲的危害.在云南滇中地區(qū)，春夏季月季蚜蟲發(fā)生頻繁，常為無性生殖，蚜蟲的生命周期中無性生殖階段群體增長(zhǎng)發(fā)展迅速，危害程度增強(qiáng)[9,23].蚜蟲出生后，在適合的溫度條件下，經(jīng)過4 d左右即可發(fā)育為成蟲，蚜蟲成蟲繁殖量大，在適合的條件下1 d就可以產(chǎn)10多頭[5].本實(shí)驗(yàn)中薔薇屬抗蚜種質(zhì)資源上的蚜蟲1d至少產(chǎn)蚜約1頭，感蚜種質(zhì)資源上的蚜蟲1d最多產(chǎn)蚜約30頭.薔薇長(zhǎng)管蚜在不同月季品種上種群增長(zhǎng)參數(shù)顯著受月季品種影響，不同月季品種上蚜蟲數(shù)量不同，表明月季對(duì)薔薇長(zhǎng)管蚜具有不同的抗感性[24].

圖1 不同抗性種質(zhì)接種蚜蟲后蚜害情況Fig.1 The damage of aphidsinoculated with different resistant germplasm after inoculation

表3 75份薔薇屬種質(zhì)資源抗感蚜分布情況Tab.3 Distribution of aphid resistance in 75 Rosa germplasm resources

植物自身的理化特性影響蚜蟲的取食.植物自身具有抗蟲性，如植物物理性狀、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、次生代謝物等[24-25].任佳等[26]發(fā)現(xiàn)黃瓜葉片維管束埋深對(duì)其抗蚜性影響最大，不同黃瓜品種葉表面蠟質(zhì)含量差異顯著.生長(zhǎng)在干旱土壤里的月季、植株長(zhǎng)勢(shì)較弱的月季以及葉片顏色淺綠的月季品種容易被蚜蟲危害，蚜蟲發(fā)生率最高部位為嫩葉，其次是成熟葉，最后是老葉，說明蚜蟲喜食植物幼嫩組織部位[27-29].含糖量較高的植物幼嫩組織易受蚜蟲的侵染[3].植物中的蛻皮甾類物質(zhì)可對(duì)昆蟲產(chǎn)生直接毒性，大量攝入低水平的蛻皮甾類物質(zhì)（20-羥基蛻皮激素）,可能會(huì)破壞蚜蟲正常生殖發(fā)育[30].

另一方面，蚜蟲的取食常引起植物多方面的防御反應(yīng).植物對(duì)蚜蟲的抗性機(jī)制復(fù)雜，植物遭受蚜蟲攻擊后，發(fā)生一系列的防御反應(yīng).植物對(duì)蚜蟲早期防御機(jī)制中，細(xì)胞壁合成、果膠合成、角質(zhì)層蠟質(zhì)生物合成、類黃酮生物合成、苯丙烷生物合成、光合作用、植物病原相互作用、淀粉和蔗糖代謝等與植物抗蚜相關(guān)[31-32].蚜蟲刺吸月季韌皮部汁液，同時(shí)分泌蜜露覆蓋在月季植株表面，嚴(yán)重影響植株的呼吸作用和光合作用，蜜露中糖分干燥后濃縮產(chǎn)生較高滲透壓使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離[33].植物受蚜蟲危害后，活性氧代謝平衡受影響，茉莉酸(JA)與水楊酸(SA)在植株受到蚜蟲侵害時(shí)，可作為信號(hào)物質(zhì)，激活下游相關(guān)防御反應(yīng)[34-35].在植物-蚜蟲互作過程中，植物激素信號(hào)傳導(dǎo)與次級(jí)代謝產(chǎn)物很重要，特別是在早期階段，由JA介導(dǎo)的防御途徑可能是有效的抗蚜防御[36].

本研究通過人工接種蚜蟲，對(duì)75份薔薇屬種質(zhì)資源進(jìn)行抗蚜蟲鑒定，統(tǒng)計(jì)了不同種質(zhì)資源的蚜情指數(shù)，篩選出5份高抗蚜種質(zhì)資源.試驗(yàn)結(jié)果還表明，不同薔薇屬種質(zhì)資源對(duì)蚜蟲的抗性存在明顯差異，抗、感種質(zhì)在野生種、中國(guó)古老月季及現(xiàn)代月季品種中的分布不一，其中，野生種相對(duì)抗蚜蟲，現(xiàn)代月季品種高感蚜品種較多.不同的薔薇屬種質(zhì)資源接種蚜蟲后，蚜蟲的數(shù)量變化存在差異，常表現(xiàn)為感蚜種質(zhì)資源上蚜蟲數(shù)量增長(zhǎng)顯著，而抗蚜種質(zhì)資源上蚜蟲數(shù)量變化差異不顯著.以抗蚜品種作為親本培育的雜交種具有較高的抗蚜性[31]，因此可將抗蚜種質(zhì)資源作為親本進(jìn)行培育.本研究為抗蚜材料選育、抗蚜基因及抗蚜性機(jī)理的研究奠定了基礎(chǔ).為揭示薔薇屬植物的抗蚜機(jī)制，我們將結(jié)合植物生理學(xué)、分子生物學(xué)等開展進(jìn)一步的研究，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組及代謝組測(cè)序，分析薔薇屬抗蚜種質(zhì)資源響應(yīng)蚜蟲取食的分子機(jī)理，關(guān)注與抗蚜相關(guān)的主要通路及代謝物，qRT-PCR檢測(cè)抗蚜相關(guān)基因的表達(dá).