豇豆抗菜豆壳球孢菌(Macrophomina phaseolina)新抗源的鉴定

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:BMC Plant Biology 4.3

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  为解决豇豆因菜豆壳球孢菌(M. phaseolina)引发的炭腐病导致的产量损失问题,研究人员对 23 个豇豆基因型开展抗 M. phaseolina 筛选。发现 IT11K-61-82 等品种表现抗至中抗,且病害参数与产量负相关,为抗病育种提供了新资源。

  
炭腐病是威胁豇豆生产的重要病害,由菜豆壳球孢菌(Macrophomina phaseolina)引起,该病原菌可导致豇豆严重减产,在西非等地尤为突出。目前,化学防治成本高且不适合小农户,而培育抗病品种是最经济有效的手段。然而,病原菌不断进化产生新菌株,现有豇豆品种抗性不足,因此急需筛选稳定抗病的基因型。

加纳夸梅?恩克鲁玛科技大学与科学和工业研究理事会萨凡纳农业研究学院(CSIR-SARI)的研究人员开展了相关研究。他们对 23 个豇豆基因型(包括 18 个高代育种系和 5 个对照品种)进行田间和温室条件下的抗 M. phaseolina 筛选,分析病原菌对基因型的影响及其农艺性状和产量,旨在鉴定高抗且高产的豇豆品种,为抗病育种提供理论依据。研究结果发表在《BMC Plant Biology》。

研究采用的关键技术方法包括:①温室盆栽接种试验,在苗期和生殖期接种强毒力菌株 Mp_3Mc,通过改良评分标准(1-10 分)评估幼苗感染评分(SIS);②田间自然感染结合人工接种,采用随机区组设计,测定病害发生率(DI)、根系和茎秆严重度(RSS)及菌落形成单位指数(CFUI);③通过相关性分析和最频基因型排名(FGR)综合评价抗性等级,结合产量数据筛选抗病高产基因型。

结果分析


  1. 病害参数与抗性分级
    苗期 SIS 显示,Apaagbala(1.56 分)、IT11K-61-82(1.67 分)等表现抗性,而 IT14K-2030-2(8.39 分)和 IT14K-2113-4(8.28 分)高度感病。生殖期 RSS 和 CFUI 结果显示,抗性基因型 RSS≤2,CFUI<30,如 IT10K-837-1(RSS=1.50,CFUI=9.80);感病基因型 RSS≥3.75,CFUI>60,如 IT97K-499-35(RSS=4.50,CFUI=100.00)。

  2. 病害与产量的相关性
    DI、SIS、RSS、CFUI 均与发芽率、荚果产量、籽粒产量呈显著负相关(P<0.05)。苗期病害(如猝倒和种腐)对产量影响最大,发芽率每降低 10%,籽粒产量下降约 15%。抗感基因型间产量差异显著,抗病基因型 IT11K-61-82 籽粒产量达 1413 kg/ha,而感病的 IT14K-2113-4 仅 462 kg/ha。

  3. 抗性基因型筛选
    通过 FGR 综合排名,确定 IT11K-61-82、IT10K-837-1、SARI-3-11-100、IT84S-2049 为抗至中抗基因型,且兼具较高产量(1260-2309 kg/ha)。部分中感基因型如 IT07K-303-1(产量 2378 kg/ha)表现出耐受性,可在病害压力下维持产量。


结论与讨论


本研究证实,苗期 SIS、RSS 和 CFUI 等病害参数可有效用于豇豆抗炭腐病筛选,且各参数间呈强正相关(r>0.8,P<0.001)。鉴定出的 4 个抗病基因型为豇豆抗病育种提供了新抗源,其中 IT10K-837-1 兼具耐旱性,可能与细胞壁果胶含量较高有关。研究还发现,田间病害 severity 高于温室,可能与其他土壤病原菌(如丝核菌)协同作用有关。

该研究为豇豆抗炭腐病分子育种和品种改良奠定了基础,建议将抗病基因型与农艺性状优良品种杂交,进一步提升抗性与产量的协同性。同时,可利用标记辅助选择技术加速抗病基因聚合,为应对气候变化下的豇豆稳产提供保障。

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