对巴西豇豆品种进行抗Meloidogyne incognita和M. javanica能力的筛选

《Crop Design》：Screening of Brazilian cowpea cultivars for resistance to Meloidogyne incognita and M. javanica

巴西牛募品种对根结线虫（M. incognita和M. javanica）抗性研究显示，BRS Imponente和BRS Milênio高度抗M. incognita，另有11个品种表现抗性，BRS Milênio对M. javanica呈中度抗性，为育种提供遗传资源。

　　根结线虫（Meloidogyne spp.）是全球范围内导致作物减产和食品质量下降的主要病原体之一。在许多农业生产区域，这些微小的寄生虫对作物产量构成了严重威胁，其影响程度因作物种类和地理环境的不同而有所差异。其中，豆角（Vigna unguiculata (L.) Walp）作为一种重要的食用豆类，在发展中国家尤其受到根结线虫的严重影响。豆角不仅是许多小农户和当地社区的重要食物来源，还广泛用于畜牧业饲料，并在生态系统中发挥着关键作用，例如覆盖作物，从而提高土壤肥力并抑制杂草生长。近年来，随着生产范围从巴西东北部扩展到中部地区，豆角的全国年产量达到了约683万吨，这一增长趋势凸显了其在农业经济中的重要地位。

然而，随着豆角种植面积的扩大，根结线虫的威胁也日益加剧。这些病原体不仅影响作物的生长和产量，还可能对食品质量和生态环境造成潜在影响。根结线虫（Meloidogyne incognita 和 Meloidogyne javanica）是豆角种植区域中最常见的两种根结线虫，其引起的产量损失范围广泛，从5%到72%不等。在巴西的生产条件下，这两种根结线虫对其他豆科作物如大豆的影响也相当显著，导致产量下降10%-40%。尤其是在豆角被引入到作物轮作系统中后，根结线虫的寄生活动变得更加频繁，从而对农业生产的稳定性构成挑战。

面对根结线虫的威胁，植物抗性管理被认为是控制这类病原体的首选策略，特别是在控制Meloidogyne incognita方面。遗传抗性在豆角中主要由显性等位基因Rk所赋予，该等位基因能够通过负调控与活性氧浓度相关的基因、毒素诱导基因以及防御相关基因，对无毒种群的Meloidogyne incognita产生强效抵抗。此外，还存在另一个显性等位基因Rk2，当与Rk等位基因结合时，能够对有毒种群的Meloidogyne incognita提供抵抗，并对Meloidogyne javanica提供中等程度的抵抗。除了这些等位基因，研究人员还已经定位了三个数量性状位点（QTLs），包括QRk-vu11.1、QRk-vu9.1和QRk-vu1.1。其中，QRk-vu11.1位于Rk基因座所在的基因组区域，而另外两个QTL则位于不同的基因组区域。这些QTL具有加性效应，能够增强对有毒分离株的Meloidogyne incognita和Meloidogyne javanica的抗性。这一遗传背景为本研究中所评估的豆角品种提供了选择依据，因为这些抗性来源仍然是育种工作的重要参考，并应继续作为控制基因型和未来研究中的基准，用于识别新的抗性等位基因或QTL。

尽管遗传抗性能够有效控制根结线虫，但频繁地将这些抗性基因暴露于根结线虫种群中，可能会导致选择出更具毒性的种群。例如，在美国加利福尼亚州，已经记录了对Rk基因座具有毒性的根结线虫种群。因此，持续寻找新的抗性来源，以应对这些病原体的进化，成为豆角育种工作的重要目标。在巴西，关于改良豆角品种对根结线虫抗性的研究相对较少，因此本研究的目的是：（I）评估巴西豆角品种对Meloidogyne incognita和Meloidogyne javanica的抗性；（II）识别具有抗性和中等抗性的品种，作为潜在的抗性来源；（III）通过选择适合的品种，支持育种项目中对根结线虫抗性基因的引入。

在本研究中，共有22个豆角品种被筛选，其中包括18个巴西商业品种，来自Embrapa Meio Norte的豆角种质库，3个尼日利亚品种和1个美国品种。作为抗性标准，研究使用了尼日利亚的IT84S-2049、IT89KD-288和IT93K-503-1品种，以及CB27品种。除了豆角品种，还加入了番茄（Solanum lycopersicum L.）品种Santa Clara作为易感对照，以验证接种物的有效性。在温室生物测定中，所有22个豆角品种均被接种了12,000个Meloidogyne incognita卵，而20个豆角品种则被接种了10,000个Meloidogyne javanica卵。在接种60天后，研究人员评估了多个指标，包括结瘤指数（GI）、新鲜根重、每克根中的线虫数量、最终种群数量以及繁殖因子。这些指标能够全面反映豆角品种对根结线虫的反应情况，从而为抗性评估提供科学依据。

在针对Meloidogyne incognita的测试中，所有评估的参数均表现出显著的变异（P < 0.05）。每个实验中参数的均值和变异情况如表2所示。在结瘤指数（GI）的评分中，所有豆角品种的GI值均在0到7之间（图1A）。在第一和第二实验中，有17个和16个豆角品种的GI值小于或等于3（GI ≤ 3），因此被归类为抗性品种（图1A和图6）。这表明这些品种在面对Meloidogyne incognita的侵袭时，能够有效抑制其寄生活动，从而减少对作物的损害。

在针对Meloidogyne javanica的测试中，只有BRS Milênio表现出中等程度的抗性。这表明该品种在面对另一种根结线虫时，具有一定的防御能力，但相较于Meloidogyne incognita，其抗性表现较为有限。此外，一些品种在面对Meloidogyne incognita的结瘤形成时也表现出抗性，如BRS Rouxinol和BRS Juruá。这些品种虽然没有表现出极端的抗性，但仍然在一定程度上能够抵抗根结线虫的侵袭，这为未来的研究提供了新的方向。

本研究的发现为豆角作物改良项目提供了重要参考，特别是在开发对Meloidogyne incognita和Meloidogyne javanica具有增强抗性的品种方面。通过评估不同品种的抗性表现，研究人员能够识别出具有抗性和中等抗性的品种，为育种工作提供数据支持。此外，这些抗性来源对于农业生产的可持续性至关重要，因为它们能够减少对化学农药的依赖，从而降低环境污染和生产成本。在未来的育种工作中，这些抗性基因和QTL的利用将继续发挥重要作用，为开发新的抗性策略提供科学依据。

在农业实践中，根结线虫的管理不仅依赖于单一的抗性策略，还需要结合多种措施，例如轮作、土壤处理和生物防治等。然而，随着农业生产的规模化和集约化，这些传统方法的应用受到一定限制，因此遗传抗性管理成为一种更有效和可持续的解决方案。通过选择具有抗性的品种，研究人员能够减少根结线虫对作物的损害，提高作物的产量和质量。此外，这些抗性品种的推广也有助于改善农业生态系统的稳定性，促进农业生产的可持续发展。

在本研究中，研究人员采用了系统的实验方法，以确保评估结果的准确性和可靠性。通过温室生物测定，研究人员能够模拟自然条件下的根结线虫侵袭过程，并观察不同品种对线虫的反应情况。这一方法不仅能够提供定量数据，还能够揭示不同品种之间的抗性差异，从而为育种工作提供科学指导。此外，研究人员还使用了多种指标，包括结瘤指数、新鲜根重、每克根中的线虫数量、最终种群数量和繁殖因子，这些指标能够全面反映根结线虫对作物的影响程度，为抗性评估提供多维度的数据支持。

在分析实验数据时，研究人员发现不同品种的抗性表现存在显著差异。对于Meloidogyne incognita，BRS Imponente和BRS Milênio被归类为高度抗性品种，而BRS Aracê、BRS Inhuma、BRS Itaim、BRS Maratao?、BRS Novaera、BRS Pajeú、BRS Paragua?u、BRS Pingo de Ouro、BRS Potengi和BR 17 Gurguéia则被归类为抗性品种。此外，BRS Rouxinol和BRS Juruá在抑制结瘤形成方面也表现出一定的抗性。这些结果表明，巴西的豆角品种中存在多个抗性基因或QTL，能够有效抵抗根结线虫的侵袭。因此，这些品种可以作为育种项目中的重要资源，用于引入新的抗性基因或QTL，以提高豆角作物的抗病能力。

在针对Meloidogyne javanica的测试中，只有BRS Milênio表现出中等程度的抗性。这一结果表明，尽管该品种在面对Meloidogyne incognita时表现出较强的抗性，但在面对另一种根结线虫时，其抗性表现较为有限。这可能与不同根结线虫的生物学特性、寄生机制和对植物抗性基因的响应有关。因此，未来的研究需要进一步探讨不同根结线虫对豆角品种抗性的影响，以寻找更全面的抗性策略。

本研究的结果对于巴西的农业实践具有重要意义。随着豆角种植面积的扩大，根结线虫的威胁也日益增加，因此需要通过育种项目开发新的抗性品种，以确保豆角作物的稳定生产。此外，这些抗性品种的推广还可以提高豆角在农业生态系统中的价值，促进农业生产的可持续发展。在未来的农业政策制定中，这些抗性品种的利用将被视为一种重要的手段，以减少对化学农药的依赖，提高农业生产的环保性和经济性。

在农业研究中，遗传抗性管理不仅能够提高作物的抗病能力，还能够为农业生态系统的可持续性提供支持。通过选择具有抗性的品种，研究人员能够减少根结线虫对作物的损害，提高作物的产量和质量。此外，这些抗性品种的推广还可以改善土壤肥力，提高农业生产的效率。在未来的农业实践中，这些抗性品种的利用将成为一种重要的趋势，以确保农业生产的可持续性和稳定性。

本研究的成果不仅为豆角作物的抗性管理提供了科学依据，还为农业研究提供了新的方向。通过评估不同品种的抗性表现，研究人员能够识别出具有抗性和中等抗性的品种，为育种工作提供数据支持。此外，这些抗性来源对于农业生产的可持续性至关重要，因为它们能够减少对化学农药的依赖，从而降低环境污染和生产成本。在未来的育种工作中，这些抗性基因和QTL的利用将继续发挥重要作用，为开发新的抗性策略提供科学依据。

在农业实践中，根结线虫的管理不仅依赖于单一的抗性策略，还需要结合多种措施，例如轮作、土壤处理和生物防治等。然而，随着农业生产的规模化和集约化，这些传统方法的应用受到一定限制，因此遗传抗性管理成为一种更有效和可持续的解决方案。通过选择具有抗性的品种，研究人员能够减少根结线虫对作物的损害，提高作物的产量和质量。此外，这些抗性品种的推广还可以提高豆角在农业生态系统中的价值，促进农业生产的可持续发展。

在农业研究中，遗传抗性管理不仅能够提高作物的抗病能力，还能够为农业生态系统的可持续性提供支持。通过选择具有抗性的品种，研究人员能够减少根结线虫对作物的损害，提高作物的产量和质量。此外，这些抗性品种的推广还可以改善土壤肥力，提高农业生产的效率。在未来的农业实践中，这些抗性品种的利用将成为一种重要的趋势，以确保农业生产的可持续性和稳定性。

本研究的成果不仅为豆角作物的抗性管理提供了科学依据，还为农业研究提供了新的方向。通过评估不同品种的抗性表现，研究人员能够识别出具有抗性和中等抗性的品种，为育种工作提供数据支持。此外，这些抗性来源对于农业生产的可持续性至关重要，因为它们能够减少对化学农药的依赖，从而降低环境污染和生产成本。在未来的育种工作中，这些抗性基因和QTL的利用将继续发挥重要作用，为开发新的抗性策略提供科学依据。

本研究的发现对于农业实践具有重要意义。随着豆角种植面积的扩大，根结线虫的威胁也日益增加，因此需要通过育种项目开发新的抗性品种，以确保豆角作物的稳定生产。此外，这些抗性品种的推广还可以提高豆角在农业生态系统中的价值，促进农业生产的可持续发展。在未来的农业政策制定中，这些抗性品种的利用将被视为一种重要的手段，以减少对化学农药的依赖，提高农业生产的环保性和经济性。