萝卜种质资源根肿病抗性鉴定与抗性基因遗传分析

2023，36（11）：

16-23

收稿日期：2023-04-28；修回日期：2023-07-19

基金项目：四川省自然科学基金青年基金项目（2023NSFSC1241）；四川省财政自主创新专项（2022ZZCX067）；国家现代农业产业技术体系四川创新团队项目（sccxtd-2023-05）；四川省农业科学院科技成果中试熟化与示范转化项目（2023ZSSFGH03-2）；四川省科技计划重点研发项目（2022YFN0049）

作者简介：冉剑钊，男，在读硕士研究生，主要从事蔬菜生物技术与遗传育种研究。E-mail ：*****************通信作者：李晓梅，女，副研究员，主要从事萝卜遗传育种研究。E-mail ：****************

萝卜种质资源根肿病抗性鉴定与

四川现代

抗性基因遗传分析

冉剑钊1，2，孔垂豹1，3，雍晓平1，杨峰1，3

，

陈琳1，

冉科1，冉茂林1，3，李晓梅1，3

（1.四川省农业科学院水稻高粱研究所四川德阳618000；2.四川农业大学园艺学院

成都611130；

3.蔬菜种质与品种改良四川省重点实验室

成都

610300）

摘要：为探究萝卜不同种质资源对根肿病的抗性情况及抗性遗传规律，采用田间病圃鉴定法，对引自国内外的54

份萝卜种质资源进行根肿病抗性鉴定，同时以筛选到的免疫材料与高感材料正反交构建F 1、F 2体，采用人工接种鉴定法对体进行抗性分析。结果表明，54份萝卜种质资源田间发病率0~100%，病情指数0~93.73，共鉴定到免疫级抗性材料2份、抗病材料5份，耐病材料8份，感病材料13份，高感材料26份，其中85.71%抗性材料来自国外种质，而86.05%的国内种质表现感病。以免疫材料白雪公主和高感材料重庆砂罐萝卜杂交获得的F 1对根肿病表现免疫，自交后获得F 2体抗性遗传符合3∶1的分离规律，说明白雪公主抗根肿病基因受一对显性核基因控制。研究结果为抗根肿病萝卜育种及抗性基因的发掘奠定了重要基础。关键词：萝卜；根肿病；抗性；遗传分析中图分类号：S631.1

文献标识码：A

文章编号：1673-2871（2023）11-016-08

Evaluation of resistance to clubroot disease in radish germplasm and

inheritance analysis of resistance genes

RAN Jianzhao 1,2,KONG Chuibao 1,YONG Xiaoping 1,YANG Feng 1,3,CHEN Lin 1,RAN Ke 1,RAN Maolin 1,3,LI Xiaomei 1,3

（1.Rice and Sorghum Research Institue,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Deyang 618000,S

ichuan,China;2.College of Horticulture,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,Sichuan,China;3.Vegetable Germplasm Innovation and Variety Improvement Key Laboratory of Sichuan,Chengdu 610300,Sichuan,China ）

Abstract:To explored the clubroot disease resistance of different radish germplasm and the inheritance law of resistance genes,the clubroot disease resitance of 54radish germplasm resources was preliminarily identified by natural induction in the disease nursery field,and then,F 1and F 2populations were constructed by reciprocal cross between the immune material and highly susceptible material,and the resistance of the population was analyzed by artificial inoculation.The results showed that the disease incidence and disease index of 54radish germplasm resources were 0~100%and 0~93.73,respectively,there were 2immune resistant materials,5resistant materials,8resistant-tolerant materials,13susceptible materials and 26highly susceptible materials.85.71%of the resistant materials came from foreign germplasm,while 86.05%of the domestic germplasm were susceptible.The F 1population constructed by the immune material Snow White and the highly susceptible material Chongqing Shaguan was immune to clubroot disease and the resistance segregation ratio of F 2population was 3∶1,which indicated that the resistance gene of Snow White was controlled by a pair of domi-nant nuclear genes.

Key words:Radish;Clubroot disease;Resistance;Inheritance analysis

第11

根肿病又称根癌病，是由芸薹根肿菌（Plasmo-diophora brassicae Woron）侵染引起的一种土传病害，是造成十字花科作物经济损失最严重的病害之一，威胁和制约着十字花科蔬菜产业的发展[1]。20世纪50年代，十字花科根肿病在我国逐渐流行，至今已蔓延至我国大部分地区，尤其以西南、东南及华中地区危害最重[2]。据统计，根肿病在我国常年危害面积320~400万hm2，产量损失20%~30%[3]。

萝卜（Raphanus sativus L.）是我国重要的十字花科蔬菜作物之一，年平均种植面积约130万hm2，年产量约4.5万t[4]。四川省萝卜种植面积约10万hm2，为四川省第三大蔬菜，其不仅作鲜菜用，也是四川泡菜加工的重要原料之一，在四川现代农业“10+3”产业体系的“川菜”产业发展中占有举足轻重的地位。萝卜为根肿菌的主要寄主之一，目前辽宁、吉林、黑龙江、河南、重庆、湖北、四川一带均有萝卜根肿病发生，部分严重地块甚至出现绝收现象[5-10]。根肿菌休眠孢子在土壤中存活在20年以上，一旦污染土壤，采用一般的农业防治方法效果较差，而化学方法对环境污染严重，因此选育抗病品种被认为是最经济、安全且有效的防治方法[11]。

种质资源根肿病抗性鉴定与抗性基因遗传分析是培育抗病品种的理论基础。诸多研究表明，萝卜抗性资源主要集中在欧洲、日本，而中国萝卜普遍缺乏抗性基因[12-15]。Rowe[12]对68份萝卜资源进行抗性评价，证实日本及部分法国萝卜品种具有较强的根肿病抗性；Yang等[14]对349份萝卜资源进行抗性鉴定，发现85.06%的中国萝卜表现感病，而大部分国外材料表现抗病；Wang等[15]最新研究表明，82.50%中国萝卜和57.56%的韩国萝卜资源表现出感病。有关萝卜根肿病抗性遗传规律与抗性基因的研究较少，大部分学者认为萝卜根肿病抗性由一对显性主效基因控制[15-19]，目前已定位到2个主效基因位点Crs1[16]、RsCr6[19]，而仅有Gan等[20]认为萝卜根肿病抗性由隐性多基因控制，并定位到5个抗性QTLs。

综上，虽然有关萝卜根肿病抗性研究已取得一定进展，然而相对于其他白菜、甘蓝、油菜等十字花科作物来说还远远滞后[21]。同时，根肿菌存在广泛的生理小种分化现象，单一的抗原容易产生抗性丧失的风险[22-24]。因此，开展更广泛的萝卜种质资源根肿病抗性鉴定，培育对多个生理小种具有抗性的品种具有重要意义。笔者利用田间病圃鉴定筛选抗根肿病萝卜种质资源，然后通过室内接种法对遗传分离体进行抗性精准鉴定，分析抗性基因遗传规律，为后续品种选育应用、抗性基因定位及抗性机制深入研究奠定基础。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1供试菌种本试验室内接种的根肿菌均采自四川省眉山市萝卜根肿病发病田，经根肿菌Wil-liams鉴定系统[9]鉴定为4号生理小种，经SCD鉴定系统鉴定为Pb3生理小种（菌样：SCMS-164）[24]。1.1.2供试萝卜材料参与抗根肿病萝卜种质资源田间筛选鉴定的各类萝卜品种/自交系共计54份，均由四川省农业科学院水稻高粱研究所萝卜课题组提供，各材料详情见表1。

1.2方法

1.2.1萝卜种质资源根肿病抗性田间鉴定萝卜根肿病抗性种质资源田间筛选鉴定在四川省农业科学院水稻高粱研究所萝卜课题组建立的根肿病抗性鉴定圃内开展，病圃位于眉山市东坡区农光村，采用水稻与萝卜轮作模式。水稻采收后，于2019年9月，稻田免耕播种萝卜。试验采取随机区组设计，3次重复，每处理种子播种量不少于100粒，播种出苗20d后，施用少量尿素，保持田间土壤湿度在80%~90%，60d后进行萝卜根肿病抗性调查。

1.2.2室内接种鉴定菌液制备：采集眉山田间发病的萝卜，选择处于发病中期、无皲裂、无腐烂的病根，清洗干净表面泥土，用10%次氯酸钠灭菌5min，冲洗干净，晾干后，放于-20℃冰箱保存备用。室内接种鉴定时，取适量冻存病根，于培养箱25℃活化3d，再用组织研磨机打碎，8层纱布过滤，用血球计数板于显微镜下观察滤液休眠孢子浓度，将菌液浓度调至1×108个·mL-1备用。

试验处理与培养条件：选择饱满一致的萝卜种子，75%酒精灭菌90s，无菌水冲洗3次，置于发芽盘催芽，

基质于播种前1天浇透水，每处理播种1盘，3次重复，播种深度2cm左右，每穴播种2颗，每穴注射5mL菌液后覆盖基质，穴盘放入塑料托盘内，置于光照培养室，于25℃、12h光照条件下培养，接种后3d内不浇水，中途施用大量溶液水溶肥2次，55d后调查发病情况。

1.2.3病情分级及抗性评价标准病情分级参照甘彩霞等[8]分级标准，略有修改（图1）。

0级，萝卜根系生长正常，无肿瘤；1级，根系的

中国瓜菜第36卷

表1供试萝卜材料详情

Table1Details of radish materials for the experiment

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23 M24 M25 M26 M27 M28 M29 M30 M31 M32 M33 M34 M35 M36 M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45 M46 M47蜀萝9号

蜀萝11号

成都春不老

郫县小黄叶

重庆冰糖萝卜

太空翠玉

草兜萝卜

金沙坝萝卜

川萝1号

川萝2号

卓豪圆宝

扬州圆白

鹅蛋白

重庆酒罐萝卜

重庆砂罐萝卜

雪里贼不偷

夏抗40

萧山板菜萝卜

捷夏美45

CR捷如春4号

CR捷如秀

捷如美

春太郎

白雪公主

世农301

YR白玉春

东星1518

博丰808

藏萝1号

雪春

雪玉3号

潍县青

比梨甜

喜诺青

满堂红

心里美

郑禧1号

欧雅2号

半头胭脂

成都满身红

北川枇杷叶

泸优四号

郫县红萝卜

改良红丰2号

福娃1号

绵阳红圆

重庆胭脂红

白萝卜

青萝卜

紫萝卜

红萝卜

根圆形，白皮白肉，板叶

根卵圆形，白皮白肉，板叶

根卵圆形，白皮白肉，花叶

根卵圆形，白皮白肉，板叶

根圆形，白皮白肉，花叶

根卵圆形，白皮白肉，花叶

根梨形，白皮白肉，板叶

根梨形，白皮白肉，颈红，花叶

根梨形，白皮白肉，板叶

根长柱形，白皮白肉，板叶

根长柱形，白皮白肉，花叶

根长柱形，白皮白肉，板叶

根长柱形，白皮白肉，花叶

根长柱形，白皮白肉，板叶

根长柱形，白皮白肉，花叶

根长柱形，白皮白肉，板叶

根长柱形，皮上紫下白，白肉，花叶

根长柱形，白皮白肉，花叶

根长柱形，绿皮绿肉，花叶

根圆形，绿皮紫肉，花叶

根短柱形，皮上绿下白，白肉，花叶

根短柱形，皮上紫下白，白肉，板叶

根短柱形，红皮白肉，板叶

根圆形，红皮白肉，花叶

根圆形，红皮白肉，板叶

根短柱形，红皮红肉，板叶

中国四川

中国重庆

中国四川

中国贵州

中国江苏

中国山东

中国重庆

中国江苏

中国湖北

中国浙江

中国河北

日本

韩国

中国西藏

中国辽宁

中国山东

中国河北

中国山东

中国河北

中国河南

中国四川

中国辽宁

中国四川

中国重庆

编号材料名称代次品种类型特征来源

第11

M48M49M50M51M52M53M54

红心2号南充透心红黑龙萝卜黑萝卜红樱桃笑脸樱黄樱桃

F 1C C C F 1C C

红萝卜红萝卜黑萝卜黑萝卜樱桃萝卜樱桃萝卜樱桃萝卜

根短柱形，红皮红肉，花叶根短柱形，红皮红肉，板叶根长柱形，黑皮白肉，花叶根圆形，黑皮白肉，花叶根圆形，红皮白肉，花叶根圆形，皮上红下白，白肉，花叶根圆形，红皮白肉，花叶

中国四川中国四川意大利德国英国英国英国

编号材料名称代次品种类型特征

来源注：F 1表示供试材料为杂交一代品种；C 表示供试材料为常规品种；Sn 表示供试材料为自交系，n 表示自交代次。

表1（续）Table 1（Continued ）

图1

根肿病田间（上）与室内（下）抗性分级标准

Fig.1

Classification standard of resistance to clubroot in field （up ）and indoor （down ）

须根或侧根有较少细小肿瘤，主根未发生病害；2级，根系的须根或侧根有较多肿瘤，主根发病较轻，稍微肿大；3级，根系的主根发病较重，异常肿大，大部分须根、侧根有很多肿瘤；4级，根系的主根异常肿大，须根、侧根有很多肿瘤，根瘤总直径超出颈粗5倍以上，或根部出现腐烂，甚至植株死亡。

病情指数（DI ）＝∑（发病级代表值×各级病株

数）/（调查总株数×最高发病级代表值）×100；（1）

DI=0，免疫（IR ）；0＜DI ≤10，抗病（R ）；10＜DI ≤30，耐病（T ）；30＜DI ≤60，感病（S ）；DI ＞60，高感（HS ）。

发病率/%＝发病株数/观察总株数×100。（2）1.2.4

抗性基因遗传分析

于2020年4月，利用

免疫级抗性材料（白雪公主）与高感材料（重庆砂罐萝卜）正反交获得F 1，2021年4月，将F 1代材料自

交获得F 2。2021年7月对亲本、

F 1、F 2代材料开展室内接种鉴定，55d 后调查数据，然后利用Excel 对

病情调查结果进行χ2检验分析。

中国瓜菜第36卷

2结果与分析

2.1萝卜种质资源根肿病抗性田间鉴定

通过田间病圃鉴定发现，不同萝卜种质资源对根肿病抗性存在差异（表2）。54份萝卜种质资源发病率在0~100%，病情指数在0~93.73，其中共鉴定到免疫级抗性材料（IR）2份、抗病材料（R）5份，耐病材料（T）8份，感病材料（S）13份，高感材料（HS）26份。

从萝卜种质资源来源分析，发现根肿病抗性材料主要来自国外，占总抗性材料的85.71%，其中2份免疫材料分别来自日本与韩国，4份抗性材料来自欧洲，仅有1份抗性材料（捷夏美45）来自国内，而86.05%的国内萝卜表现感病。

从萝卜类型分析，发现抗病、耐病材料以长白萝卜（6份）、黑萝卜（2份）、樱桃萝卜（3份）为主，仅有1份圆白萝卜郫县小黄叶与1份红萝卜郫县红萝卜表现出一定耐病性，在青萝卜和紫萝卜中缺乏抗性种质资源。

免疫材料白雪公主与高感材料重庆砂罐萝卜均为高代自交系（图2），用于后续遗传体构建。2.2萝卜根肿病抗性基因的遗传分析

为保证遗传分析的准确性，采用更稳定的室内接种鉴定法对遗传体进行抗性鉴定。由图3、表3可知，接种55d后的抗病亲本（R）未出现任何病征，而感病亲本（S）发病率为100%，且发病等级均在3~4级，抗性材料白雪公主与高感材料重庆砂罐萝卜正反交F1均表现出免疫级抗性，说明抗性基因具有完全显性质量性状的特征。在500株F2（R×S）体中，385株表现为抗病，115株表现为感病；在1506株F

2（S×R）体中，1116株表现为抗病，390株表现为感病。正反交组合均符合单基因显性遗传3∶1分离比（抗、感比例在p=0.05水平时χ2≤3.84），说明白雪公主含有1对根肿病抗性基因。

表2萝卜种质资源根肿病抗性田间鉴定结果

Table2Identification result of resistance to clubroot of radish germplasm

材料编号M1

M10

M11

M12

M13

M14

M15

M16

M17

M18

M19

M20

M21

M22

M23

M24

M25

M26

M27平均发病率/%

87.59±2.47

75.25±2.67

90.48±0.48

22.04±3.50

54.82±0.78

74.65±9.49

93.42±4.93

93.18±2.10

92.62±2.38

93.33±3.33

91.57±1.89

93.89±5.61

69.29±2.72

95.90±3.58

100.00±0.00

94.99±5.01

60.32±2.32

23.55±1.78

11.66±0.83

39.70±3.97

87.95±5.35

74.38±0.65

32.36±4.05

0.00±0.00

74.74±2.11

38.49±3.84

0.00±0.00

平均病情指数

64.39±1.41

56.20±1.05

78.81±1.87

13.51±0.65

34.30±0.34

54.78±2.59

73.79±0.96

72.96±2.10

88.97±3.79

88.85±4.03

68.86±0.57

91.00±7.13

46.55±0.79

80.12±7.21

91.00±2.78

93.73±6.27

47.05±2.48

21.85±2.07

8.20±0.28

21.67±1.67

52.95±7.58

50.27±4.62

18.15±1.63

0.00±0.00

46.54±0.60

23.78±2.60

0.00±0.00

抗性评价

材料编号

M28

M29

M30

M31

M32

M33

M34

M35

M36

M37

M38

M39

M40

M41

M42

M43

M44

M45

M46

M47

M48

M49

M50

M51

M52

M53

M54

平均发病率/%

75.09±3.08

94.35±3.01

51.33±2.96

55.31±3.73

95.86±1.76

95.72±2.49

88.20±3.32

88.22±5.11

69.29±5.39

90.01±3.18

76.59±1.69

95.93±3.19

87.86±5.85

90.91±6.20

55.83±3.35

20.15±2.32

91.06±5.23

89.26±4.54

85.06±4.29

73.64±3.68

82.35±0.38

92.61±0.55

2.88±1.44

30.11±2.03

19.50±1.36

19.35±2.51

6.70±0.68

平均病情指数

66.02±2.33

78.57±4.98

30.57±0.62

29.37±6.32

86.29±1.22

75.66±3.86

67.50±3.55

65.98±0.95

46.55±5.61

66.19±3.51

68.82±3.24

81.93±8.17

67.63±7.61

70.06±5.06

40.67±4.53

16.90±0.87

69.28±5.11

68.21±1.86

65.53±4.95

51.70±3.33

57.04±2.94

86.87±1.91

1.95±1.04

19.78±3.38

7.21±0.56

8.45±1.29

3.87±0.14

抗性评价

萝卜种质资源根肿病抗性鉴定与抗性基因遗传分析

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