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2020 , Vol. 36 >Issue 10: 127 - 132

DOI: https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010152

Research article

Main Cultivars of Chinese Cabbage in Chengdu Plain: Identification and Evaluation of Clubroot Resistance

  • Wu Wenxian , 1, 2 ,
  • Zhang Lei 1, 2 ,
  • Huang Xiaoqin 1, 2 ,
  • Yang Xiaoxiang 1, 2 ,
  • Liu Yong , 1, 2
Expand
  • (1) Institute of Plant Protection, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066
  • (2) Key Laboratory of Integrated Pest Management in Southwest Agriculture Crops of Ministry of Agriculture, Chengdu 610066

Received date: 2019-01-30

  Request revised date: 2019-03-04

  Online published: 2020-03-19

Supported by

(2016QNJJ-010)

(2014NZ0042)

Copyright

Copyright reserved © 2020. Chinese Agricultural Association. All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Agricultural Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

Abstract

To clarify the resistance level of Chinese cabbage varieties against clubroot in Chengdu plain, a total of 45 main cultivars of Chinese cabbage were screened for resistance in three counties, Longxing in Chongzhou, Mengyang in Pengzhou and Taixing in Xindu in 2018. The identification was carried out under field condition by using the method of natural infection, and the resistance level analysis was conducted by investigating the symptom on plant roots. The results showed that the resistance level of the tested Chinese cabbage cultivars to clubroot disease was variable. Four cultivars showed immune to clubroot (disease index=0) in the Chongzhou natural disease nursery, and the ratio was 8.9%, and the other cultivars showed susceptibility (35<disease index≤55) or high susceptibility (55<disease index≤100), accounting for 91.1%. The evaluation of resistance identification in Pengzhou showed that six cultivars were immune to clubroot, eleven cultivars were tolerant to clubroot disease (15<disease index≤35), and the remaining twenty eight cultivars were susceptibility or highly susceptibility. But in Xindu, only two cultivars showed immune resistance, sixteen tolerant cultivars were screened out and twenty six cultivars showed susceptibility or high susceptibility. The resistance of most of the cultivars was susceptible to clubroot, and the resistance of some cultivars showed instability in different areas. Only cultivar Meichun and Shangpin exhibited stable immune to clubroot in the three regions, which were suitable for planting in the epidemic areas of clubroot disease, and could be used for further study on resistance breeding.

Key words： Chinese cabbage; clubroot; resistance level; disease index

Cite this article

Wu Wenxian , Zhang Lei , Huang Xiaoqin , Yang Xiaoxiang , Liu Yong . Main Cultivars of Chinese Cabbage in Chengdu Plain: Identification and Evaluation of Clubroot Resistance[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020 , 36(10) : 127 -132 . DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010152

0 引言

大白菜(Brassica rapa ssp. pekinensis)又名结球白菜、黄芽白等,是十字花科芸薹属叶用蔬菜,是国内栽培面积最大、产量最高的蔬菜作物,在蔬菜生产和供应中占有重要地位[1,2]。成都平原是中国西部地区重要的蔬菜生产基地。近年来,随着育种技术的不断提高,大白菜单一的秋季栽培逐渐发展为多季乃至四季栽培,并且大白菜生长周期短、生长快、产量高、生产成本低廉等诸多优势,使得成都平原地区逐渐将大白菜作为主栽蔬菜[3]。
根肿病是由芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae)侵染引起的一种毁灭性土传病害[4],在世界范围内造成油菜和十字花科蔬菜严重的经济损失。在国内,根肿病的为害范围几乎覆盖了所有十字花科作物的种植区域,危害程度逐年加重,根肿病已成为制约十字花科作物生产的主要病害之一[5,6]。位于长江上游的四川省,根肿病发生流行尤为严重,根肿病的发生流行严重制约着成都平原地区大白菜等十字花科作物蔬菜产业的发展[7]。根肿病病原菌具生命力强（其休眠孢子在土壤中存活20年之久仍保持侵染能力）、侵染效率高（土壤中极低病原孢子浓度即可造成十字花科作物罹病）、传播途径多样（可随流水、农事操作等传播扩散）等特点,导致该病害菌源广泛传播、种群结构复杂、防治难度高[8,9]。目前根肿病防治方法主要集中于化学防治、以土壤改良为核心的农业措施以及抗病品种选育上,其中培育抗病品种无疑是防治根肿病最为安全、经济和有效的措施[10,11]。前人在大白菜、甘蓝、萝卜、芜菁等十字花科芸薹属作物上筛选到一些抗病资源,其中在欧洲芜菁中抗病位点较多,广泛应用于大白菜、油菜等抗病育种中,培育出了一批抗病能力突出的品种[12,13]。然而,根肿病病原种群结构复杂,存在多小种混生现象,繁殖力快且变异强,导致育成的抗病品种在根肿病流行区连续种植3年以上即有丧失抗性的风险,给根肿病抗性育种带来了极大的挑战[10]。筛选优异的根肿病抗性资源是培育抗病品种的前提,朱明钊等[14]对24份大白菜材料进行根肿病抗源筛选和分子标记鉴定,获得了5份对多种根肿菌生理小种有优良抗性的材料。甘彩霞等[15]做了湖北萝卜的根肿病抗性鉴定研究,筛选得到了13份抗根肿病种质资源。彭宇龙等[16]对四川省根肿菌的分布和生理小种进行了评估,发现四川省根肿菌生理小种复杂多样。目前没有对成都平原主栽大白菜品种根肿病抗性鉴定相关文献报道,而对成都平原主栽大白菜品种进行根肿病抗性鉴定不仅有助于了解该地区主栽大白菜品种对根肿病的抗性水平,同时可以为选育抗病品种提供基础材料和技术支持。
基于上述原因,笔者分别在成都市新都区、彭州市和崇州市3个试验田块对45个大白菜主栽品种开展根肿病抗性鉴定,通过调查根部根肿病发病程度评价各品种的抗性,明确成都平原主栽大白菜品种对根肿病的抗性,以期为生产中根肿病防治以及大白菜抗病育种提供基础材料和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

研究田间试验于2018年在根肿病重发区崇州市隆兴镇(30.5734°N、103.6518°E)、彭州市濛阳镇(30.9716°N、104.1176°E)和新都区泰兴镇(30.7767°N、104.2131°E)进行,选取平坦方正、土质肥力均匀、土壤弱酸性、地势低湿、排灌方便且根肿病常发田块作为自然抗鉴圃。

1.2 试验材料

调研成都各大白菜主产区（彭州、崇州、新都、新津、温江、郫都、大邑、都江堰）种子市场,购买具有代表性的45份大白菜品种作为试验鉴定材料（表1）。
表1 供试45个大白菜品种
编号 材料名称 编号 材料名称 编号 材料名称 编号 材料名称 编号 材料名称
1 津宝 10 春月皇丽妃 19 春秋 28 强丰 37 山东19号
2 德高 11 强春1号 20 美春 29 尚品 38 福春
3 春泰 12 丰抗60 21 明星 30 神州 39 亚春
4 青华 13 高晨满月 22 康根 31 淑妃 40 幽研小将
5 超音速 14 高丽田皇 23 秋结实 32 四季王 41 冠春
6 春盛 15 寒春 24 秋强 33 甜脆 42 兴业
7 绿美 16 双丰 25 秋状元 34 夏强2号 43 早皇白
8 春喜 17 极越32 26 冬美 35 夏优王 44 华良
9 绿宝 18 金秋60 27 热王 36 小夏阳 45 和谐5号
大白菜采用直播方式种植,播期比当地最适播种期提前10天,整个生长期不使用杀菌剂,并保持抗性鉴定圃土壤湿润。采用随机区组排列方式,每个品种种植2行,每行种植10穴,行距50 cm,每穴3株,株距40 cm,重复3次。

1.3 抗性鉴定方法和评价标准

于播种50天后逐株调查各品种所有植株根部根肿病发病情况,计算病情指数,统计发病等级,评价抗性指标。病情分级标准为：0级—根部正常,无病情症状;1级—仅须根、侧根末梢上有个别细小肿大,主根未见肿瘤;3级—2个以上的侧根或须根出现肿大,或肿瘤直径或长度超过0.5 cm,或主根出现肿大但不明显;5级—侧根肿瘤大且主根肿大明显肿,肿瘤部分直径为茎基的2~3倍;7级—主根肿大明显,肿瘤部分直径为茎基3倍以上[17,18,19]。
按照病情指数(DI)划分抗性评价标准：免疫(I),DI=0;抗病(R),0≤DI≤15;耐病(T),15<DI≤35;感病(S),35<DI≤55;高感(HS),55<DI≤100。
病情指数=Σ(各级病株数×相应级别)调查总株数×发病最高级别代表值×100

1.4 数据分析

采用Excel对原始调查数据进行整理和计算,通过SPSS 19.0软件对试验数据进行方差分析,应用LSD单因素方差分析和Duncan氏新复极差法检验品种间病情指数差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同大白菜品种的抗性鉴定结果

45个大白菜品种在3个不同地区的自然病圃中的抗性表现如表2所示。在崇州自然病圃中,‘春泰’、‘春盛’、‘美春’和‘尚品’4个大白菜品种对根肿病免疫;其余41个品种表现为感病或高感,占比高达91.1%。在彭州自然发病田块,结果显示除‘春泰’、‘春盛’、‘美春’、‘尚品’表现为对根肿病免疫外,‘福春’和‘早皇白’也表现出免疫根肿病抗性;‘春喜’、‘绿宝’、‘春月皇丽妃’等11个品种病情指数低于33.33,表现为耐根肿病抗性;其余28个品种表现为感病或高感,占比62.2%。而新都的根肿病抗性鉴定结果表明,在崇州和彭州均表现为免疫的大白菜品种‘春泰’和‘春盛’,仅表现出耐病抗性,只有‘美春’和‘尚品’的根肿病病情指数为0,表现出对根肿病免疫;鉴定为耐病的品种有16个;感病或高感品种27个,占总鉴定品种的60%。3个地区的抗性鉴定结果表现出稳定的免疫根肿病品种是‘美春’和‘尚品’,此外,没有鉴定到其他稳定的免疫或抗病品种。
表2 不同大白菜品种对根肿病的抗性鉴定结果
材料名称 病情指数 抗性水平
崇州 彭州 新都 崇州 彭州 新都
津宝 58.00±9.29abcd 60.33±1.81abc 44.95±9.40abc HS HS S
德高 64.38±5.62abcd 68.00±2.17abc 52.38±1.89abc HS HS S
春泰 0±0e 0±0h 18.67±1.62cd I I T
青华 60.76±5.86abcd 74.00±9.54ab 67.67±6.66ab HS HS HS
超音速 74.86±15.02abc 67.00±8.72abc 49.05±3.92abc HS HS S
春盛 0±0e 0±0h 19.67±5.20cd I I T
绿美 62.62±4.50abcd 17.00±0.52efg 23.68±1.89cd HS T T
春喜 68.48±10.91abcd 19.12±8.89efg 23.43±1.32cd HS T T
绿宝 63.78±17.02abcd 16.67±4.62efg 22.38±1.73cd HS T T
春月皇丽妃 62.76±15.64abcd 18.67±2.52efg 23.67±1.85cd HS T T
强春1号 85.00±9.85a 67.00±0abc 48.24±6.46abc HS HS S
丰抗60 69.33±7.54abcd 53.67±9.07bcd 43.33±2.33abc HS S S
高晨满月 60.19±10.83abcd 49.33±3.17bcd 39.52±2.54bc HS S S
高丽田皇 60.09±11.63abcd 52.67±1.87bcd 43.00±4.11abc HS S S
寒春 75.81±5.51abc 18.67±4.62efg 24.57±7.39cd HS T T
双丰 61.90±15.28abcd 38.00±1.38cde 40.86±2.94bc HS S S
极越32 72.38±7.28abc 20.67±0.58efg 39.86±1.88bc HS T S
金秋60 65.61±11.17abcd 68.00±2.02abc 50.19±1.89abc HS HS S
春秋 69.71±3.48abcd 39.67±4.93cde 37.14±2.43bc HS S S
美春 0±0e 0±0h 0±0d I I I
明星 65.24±13.67abcd 49.33±3.17bcd 39.52±2.54bc HS S S
康根 60.38±11.46abcd 64.33±7.16abc 47.14±2.89abc HS HS S
秋结实 63.81±4.59abcd 51.33±1.53bcd 41.43±1.61bc HS S S
秋强 63.90±9.39abcd 41.67±8.08cde 35.14±7.89bcd HS S S
秋状元 69.14±6.59abcd 31.67±1.07de 32.76±1.29bcd HS T T
冬美 57.81±15.88abcd 72.00±7.94ab 56.67±3.34abc HS HS HS
热王 69.14±11.38abcd 36.00±2.43de 39.86±1.88bc HS S S
强丰 74.86±16.73abc 67.00±0abc 48.24±6.46abc HS HS S
尚品 0±0e 0±0h 0±0d I I I
神州 54.67±7.57cd 52.67±1.87bcd 28.10±1.82cd S S T
淑妃 53.81±3.60cd 15.00±1.73efg 22.33±0.79cd S T T
四季王 73.90±11.99abc 43.33±9.40cde 39.86±1.88bc HS S S
甜脆 75.33±12.58abc 50.00±2.18bcd 30.00±8.68cd HS S T
夏强2号 73.52±12.74abc 25.33±7.51ef 31.90±2.97bcd HS T T
夏优王 83.33±9.02ab 80.67±9.71a 78.71±7.63a HS HS HS
小夏阳 73.52±15.66abc 64.33±1.38abc 47.05±6.39abc HS HS S
山东19号 73.33±9.87abc 18.67±2.52efg 43.00±4.11abc HS T S
福春 41.90±9.29d 0±0h 20.48±1.85cd S I T
亚春 80.67±12.70abc 50.33±5.04bcd 41.05±3.64bc HS S S
幽研小将 60.76±15.96abcd 64.00±2.19abc 46.00±8.72abc HS HS S
冠春 71.33±14.74abc 49.67±10.40bcd 31.14±5.01bcd HS S T
兴业 64.10±3.46abcd 22.67±2.06efg 23.67±1.85cd HS T T
早皇白 55.04±2.54bcd 0±0h 21.57±2.65cd S I T
华良 60.95±7.87abcd 52.67±1.87bcd 43.00±4.11abc HS S S
和谐5号 59.43±2.45abcd 52.00±1.04bcd 42.86±3.22abc HS S S

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 各大白菜品种在不同地区抗性差异分析

45个主栽大白菜品种在自然病圃中的抗性鉴定结果显示,来自成都本土的良庆园农业公司育成的品种‘美春’和广东省良种引进公司的品种‘尚品’表现出稳定的根肿病抗性,在崇州、彭州和新都3个根肿病重灾区均表现为免疫,而诸如‘福春’、‘春盛’、‘春泰’等品种对根肿病表现为抗性不稳定,甚至抗性较差。另外,大部分品种在不同地区的抗性表现不一致,例如‘春盛’和‘春泰’这2个品种在崇州和彭州自然病圃中表现为对根肿病免疫,而在新都的病情指数分别为19.67和18.67,仅表现为耐病抗性,这与曾令益等[20]在其他地区的抗性研究结果一致,这可能是不同地区的病原菌种群数量和结构差异所致。并且,同一品种在崇州试验田的发病情况较彭州和新都病圃表现更为严重,且各品种在彭州和新都的根肿病抗性表现相似度较高。例如‘绿美’、‘春喜’、‘绿宝’、‘春月皇丽妃’、‘寒春’、‘秋状元’、‘兴业’等品种在彭州和新都自然病圃中表现为耐病,但在崇州试验田的鉴定结果则为感病或高感品种,其原因可能与新都和彭州距离相对较近,病原优势生理小种差异小有很大关系。当然,有部分品种在3个地区的抗性鉴定结果都不一致,比如‘福春’和‘早皇白’,这2个品种在崇州表现出感病,病情指数达到40以上,在彭州则对根肿病免疫,在新都自然病圃中却表现为耐病,病情指数在20以上,这样的鉴定结果在他人对其他作物的抗性鉴定研究中极为常见[21,22,23],这也侧面说明了3个地区的根肿病种群数量和结构有一定差异。

3 结论

在崇州、彭州和新都3个地区的自然病圃中对45个成都平原主栽大白菜品种进行根肿病抗性鉴定,明确了大白菜品种‘美春’和‘尚品’能够免疫根肿病的侵染,具有稳定的根肿病抗性,可作为抗病品种培育的抗源材料。大多数品种在不同地区抗性表现差异明显,因此,必须在多个地区对根肿病的抗性鉴定以确保鉴定结果的真实性。

4 讨论

根肿病俗称十字花科作物的“癌症”,该病害病原为专性、活体寄生性原生生物,人们对其病原传播、侵染机制、小种分化和病害流行等基础研究十分薄弱,抗病资源和抗病品种缺乏,病害测报和防治技术长期没有突破,导致根肿病难测、难防、难治问题突出。培育抗性品种是破解根肿病阻碍十字花科作物发展困境的有力措施之一,但根肿病抗性品种选育存在几个问题,其一,抗病资源匮乏,目前根肿病抗源主要来自欧洲芜菁,其抗病位点较少,且多为数量性状抗性基因[24,25,26];其二,根肿病病原以多小种混生于土壤中,并且随着耕作制度改变,病原传播和变异速度极快,单一的抗病品种连续种植2~3年抗性即丧失。因此,挖掘抗根肿病资源,特别是筛选得到质量基因控制的抗性材料显得尤为重要。前期笔者在对成都平原地区根肿病发生危害情况调查时发现,在成都平原栽培的大白菜品种中,存在着极个别对根肿病抗性表现优异的品种,基于此开展了成都平原地区主栽大白菜对根肿病的抗性鉴定研究,以明确成都平原地区主栽大白菜品种对根肿病的抗性情况,以期通过该试验得到对根肿病有高度抗性的材料,为育种学家提供根肿病抗源,同时也为大白菜种植中根肿病的防控提供可用的品种。
在开展试验之前,调研了成都平原主栽大白菜品种,发现成都平原主栽品种丰富多样,云南、山东等川外品种占有很大比例,笔者基于市场占有率高、栽培面积广、川内川外品种均涉及的原则选取了45个主栽大白菜品种,确保了抗性鉴定材料的代表性。由于气候条件等环境因素不可控,为了确保根肿病自然发病,田间抗性鉴定病圃应选择土壤弱酸性、地势低湿、排灌方便的田块,同时在栽培管理中,根据根肿病的发病条件提前播期,保持抗性鉴定圃湿润。抗性评价结果主要是通过调查植株苗期根部根肿病发病程度评价各品种的抗性,之所以确定苗期作为调查时期,是因为苗期根部肿大情况能反映根肿病真实发病程度,如成株期再调查发病情况,届时由于罹病严重的植株整株枯萎死亡,并不能客观准确鉴定得到各品种对根肿病的抗性。值得一提的是,根肿病不同于其他病害,其病原菌是专性活体寄生菌,不能离体培养,种群结构极为复杂,同一发病田块中存在着不同生理小种,且变异迅速,这也是为何单一的抗病品种容易丧失抗性的原因。因此,根肿病抗性鉴定应该在多个地区的自然病圃条件下进行,从而保证鉴定结果能较为准确地反映供试品种的根肿病抗性水平。
当然,在试验过程中也多有不足之处,例如应结合室内抗性鉴定试验,更能充分评价各主栽品种对根肿病的抗性情况。再如,应跟踪各主栽品种特别是‘美春’和‘尚品’2个免疫品种的根肿病抗性稳定性。在今后的研究中,应加强各品种在多年多个地区的抗性鉴定试验,以及免疫品种中的抗性基因挖掘。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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