《Journal of Plant Pathology》：Assessing Malus germplasm for fire blight resistance through floral screening
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苹果（Malus domestica Borkh）是一种广泛栽培的温带果树作物。由细菌 Erwinia amylovora（Burrill）引起的火疫病严重影响了苹果生产。目前，主要的火疫病抗性表型鉴定方法是基于枝条接种，然而 E. amylovora 的主要
苹果（Malus domestica Borkh）是一种广泛栽培的温带果树作物。由细菌 Erwinia amylovora（Burrill）引起的火疫病严重影响了苹果生产。目前，主要的火疫病抗性表型鉴定方法是基于枝条接种，然而 E. amylovora 的主要入侵途径是通过花部感染。本研究选取了特定的 Malus 基因型，通过田间花部人工接种进行火疫病抗性表型鉴定，并与枝条接种研究进行了比较。研究人员分析了不同基因型在花部感染发生率、病害严重程度、病程发展速率以及溃疡形成方面的差异。观察到不同基因型之间的火疫病感染发生率存在较大变异。M. baccata ‘Hansen’s baccata #2’、‘Splendour’、M. ‘Robusta 5’、‘Red Delicious’、‘Scired’和‘Baujade’的花部感染发生率最低。一些基因型表现出‘慢速’感染，即小花在病害定殖于花台之前脱落。病害严重程度最低的基因型往往也是那些表现出‘慢速’感染的基因型。‘Hansen’s baccata #2’、‘Splendour’和‘Baujade’的花部感染发生率较低，但许多感染一旦发生则较为严重。本研究提出了将基因型划分为花部耐性或抗性/感病类别的分组方案。在许多不同的基因型中，温室枝条接种研究与人工花部感染研究之间未发现相关性。研究人员已鉴定出可用于阐明花部感染特异性火疫病抗性数量性状位点（QTL）研究的潜在基因型。本研究在田间花部感染中观察到了以下亲本来源基因型的火疫病耐性：M. prunifolia 19651、‘Red Delicious’、‘Robusta 5’、‘Novosibirski Sweet’、M. baccata、M. ×atrosanguinea 804、M. prunifolia pendula、‘Liestnaya Antonoffku’和‘Splendour’。‘Liberty’在综合花部和枝条筛选中的总体表现最佳。
1. 研究背景与科学问题
火疫病是由解淀粉欧文氏菌（Erwinia amylovora）引起的一种严重影响苹果（Malus domestica Borkh）生产的细菌性病害。该病害原产于北美，现已扩散至全球多个地区，包括欧洲、中东以及亚洲部分地区（如中国和韩国）。气候变化可能加剧有利于火疫病发生的环境条件，从而增加病害的发生率和严重程度。目前，新西兰等主要苹果产区的高密度种植模式虽提高了产量和果实品质，但也增加了对火疫病的易感性，因为树冠相邻、花簇密集，为病原菌的快速传播创造了微气候条件。现有防治措施高度依赖链霉素，但抗生素耐药性问题、市场准入限制以及减少投入的生产目标，使得培育和部署抗性品种成为控制该病害最可持续的长期策略。
当前，大多数商业苹果品种对火疫病敏感，而已知的抗性来源多为果实品质较差的海棠果。由于苹果的自交不亲和性与高度杂合性，难以通过简单的回交将单一抗性性状引入优良品种。因此，育种项目通常依赖于伪回交和轮回选择。目前，火疫病抗性的主要表型鉴定方法是基于温室条件下的枝条接种，并通过测量枝条的相对坏死长度来评估。然而，E. amylovora 在果园中的主要入侵途径是通过花部感染。已有研究表明，枝条接种与花部接种的表型结果在很多情况下缺乏相关性。因此，为了更准确地反映田间自然发病情况，并为育种提供更可靠的亲本选择依据，有必要开展专门针对花部感染的抗性评估。
2. 研究方法概述
本研究采用的主要关键技术方法包括：
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田间花部人工接种与表型鉴定：在新西兰生物经济科学有限公司（BSI）的研究果园中，对50个苹果品种及（预）育种选系进行试验，每棵树为一个重复，采用随机区组设计，共6个区组。每年（2020-2024年）对同一批树进行测试，以 Malus ×robusta ‘Robusta 5’和‘Royal Gala’分别作为抗性和感病对照。在每个树上标记10个刚开放中心花的花簇，喷洒浓度为1×106 cfu/mL的 E. amylovora 分离株（ICMP 236; Ea236）悬浮液180 μL，随后用铝箔袋包裹5天。在接种后5至29天期间，每隔5-7天评估一次花部感染发生率和病害严重程度（0-4级评分）。
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温室枝条接种与表型鉴定：从2002年至2024年，每年对精英苹果选系和品种进行枝条火疫病敏感性筛选。将最多12份繁殖体嫁接至‘M793’砧木上，在可控环境玻璃室中生长。待大部分新梢长度至少达到30 cm时，用浸过1×109 cfu/mL E. amylovora 悬浮液的剪刀剪断顶部两片展开叶的一半进行接种。28天后测量总梢长和接种点以下的坏死长度，计算相对坏死比例（NSP）。
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数据分析方法：利用二项式广义线性混合模型（GLMM）分析感染率、慢速感染比例和溃疡发生频率；通过计算病情进展曲线下面积（AUDPC）并经过对数转换后进行固定效应模型分析，评估病害严重程度；使用AsReml-R软件包开发混合线性模型，对枝条筛选数据进行最佳线性无偏预测（BLUP）估计；采用皮尔逊（Pearson）相关检验和斯皮尔曼秩相关（Spearman's rank correlation）检验，分析两种筛选方法所得指标间的关联性。
3. 研究结果
感染率：不同基因型间的花部感染发生率差异显著，且基因型效应远大于年份间变异。M. baccata ‘Hansen’s baccata #2’、‘Splendour’、‘Robusta 5’、‘Red Delicious’、‘Scired’和‘Baujade’等基因型的花部感染发生率最低。许多低感染率的基因型其谱系中包含‘Hansen baccata # 2’或‘Robusta 5’。
慢速感染：部分基因型（如T204和A467R02T34）的感染花簇中，慢速感染的比例很高，即病害从未超过病害评分2（仅限于子房或花梗）。相反，‘Baujade’、‘Fiesta’等基因型几乎没有慢速感染。高火疫病风险对不同基因型的慢速感染概率影响不同，例如增加了‘Scired’的慢速感染机会，但降低了‘Scifresh’的慢速感染机会。
病害严重程度（基于AUDPC）：基于所有接种花簇的分析显示，平均AUDPC与感染花簇比例高度相关（r=0.92）。大多数平均AUDPC最小的品种也往往是慢速感染比例高的品种。然而，对于‘Hansen’s baccata #2’、‘Splendour’和‘Baujade’，当仅分析有症状的花簇时，其疾病严重程度排名显著上升，表明这些基因型一旦被感染，病变会变得严重，暗示其抗性可能主要作用于阻止初始感染阶段。
花部感染后的溃疡发展：不同基因型在溃疡发生率和大小上存在显著差异。商业品种中，‘Red Delicious’、‘Splendour’和‘Scired’的溃疡发生率最低且尺寸最小。值得注意的是，基因型A465R05T148虽然花部感染率高，但极少发展成溃疡，表明其可能具有抑制病原从花部向枝干扩散的机制。
枝条接种与花部接种的比较：在24个共同基因型中，花部感染百分比与枝条感染百分比之间无相关性（r=0.243, p=0.3276）。但枝条感染的平均比例与花部感染后的溃疡发生率（r=0.570; p=0.006）和溃疡大小（r=0.629, p=0.002）呈正相关。例如，‘PremA129’在枝条筛选中表现为良好抗性，但花部感染率高。相反，‘Liberty’和T204在两种筛选中均表现出良好的耐受性。
4. 讨论与结论
本研究证实，枝条接种与花部接种的火疫病抗性表型结果总体上缺乏相关性，这与先前研究一致。这表明，针对枝条的抗性机制可能无法完全代表花部感染的自然抗性。因此，为了更有效地培育田间抗性品种，育种项目应考虑同时或优先进行花部抗性筛选。
研究结论部分总结如下：本研究鉴定出一系列具有低花部感染发生率或能抑制病害从花部向枝干扩展的基因型，其亲本来源包括 M. prunifolia 19651、‘Red Delicious’、‘Robusta 5’、‘Novosibirski Sweet’、M. baccata、M. ×atrosanguinea 804、M. prunifolia pendula、‘Liestnaya Antonoffku’和‘Splendour’。这些基因型可作为未来研究花部特异性火疫病抗性数量性状位点（QTL）的宝贵资源。尽管大多数强抗性表型仍存在于海棠果中，需多代回交改良果实品质，但诸如‘Liberty’、‘Red Delicious’和‘Splendour’等商业品种也展现出较好的花部抗性，可直接用于育种计划。研究强调，未来的遗传作图工作应重点转向花部抗性标记的开发，而非仅聚焦于枝条抗性，以实现抗性基因的聚合和持久抗性的培育。
