丝瓜（*Luffa cylindrica*）种质线虫抗性与营养生长的相关性：基于方差组分的研究方法

《Tropical Plant Pathology》：Correlation between nematode resistance and vegetative development in Luffa cylindrica accessions: an approach with variance components

　　

丝瓜（*Luffa cylindrica* (L.) Roem.），又称蔬菜丝瓜，是一种具有社会经济重要性的物种，其果实在不同领域具有开发潜力，并可作其他葫芦科植物的砧木。然而，由于该物种存在变异性，有必要为每种农场类型选择均匀的基因型。因此，本研究旨在评估和筛选对南方根结线虫（*Meloidogyne incognita*）和爪哇根结线虫（*M. javanica*）具有抗性的丝瓜种质。研究人员进行了营养生长变量与抗性变量之间的相关性分析，并估算了方差组分。共使用了来自联邦半干旱乡村大学（UFERSA）的15份种质。以‘Santa Cruz 47’秋葵（*Abelmoschus esculentus*）作为感病对照，以猪屎豆（*Crotalaria spectabilis*）作为抗性对照。试验采用随机区组设计，设置8次重复。分别对每份种质评估其抗*M. incognita*和*M. javanica*的能力。每株接种5000个卵和二期幼虫。估算卵和幼虫总数（TNN）以计算繁殖因子（RF）。测量了茎粗、根鲜质量（FRM）、地上部鲜质量（FSM）和干质量（DSM）、果实数量（NF）以及SPAD值。通过SELEGEN-REML/BLUP软件估算方差组分，并利用Pearson相关分析确定相关性。对于*M. incognita*，RF范围为0.20（B23）至9.41（B13）；对于*M. javanica*，RF范围为0.17（B19）至8.33（B24）。种质B15、B18、B19、B21和B22对两种线虫均表现抗性。*M. incognita*的遗传力范围为1.9%至36%，*M. javanica*的遗传力范围为0至25%。抗性变量（RF和TNN）与FRM和DSM之间存在显著相关性。这些材料，特别是所筛选出的抗性种质，表现出较低的繁殖因子和良好的营养生长性能，凸显了其作为砧木在受线虫侵染区域提升农艺表现的潜力。

丝瓜（*Luffa cylindrica*）线虫抗性与营养生长相关性：基于方差组分的研究解读

**研究背景与问题**

丝瓜（*Luffa cylindrica*）属于葫芦科丝瓜属，原产印度，因其在食品、医药和工业中的多种用途而在全球广泛栽培。在巴西，尽管丝瓜可自发生长，但种植规模较小，主要用于化妆品、手工艺品、吸收材料及热声绝缘材料。此外，由于其适应性强的特性，丝瓜被认为是甜瓜（*Cucumis melo*）和西瓜（*Citrullus lanatus*）等经济重要葫芦科作物的潜在砧木。然而，丝瓜面临生物胁迫，其中根结线虫（主要是*Meloidogyne incognita*和*M. javanica*）是影响葫芦科作物的重要土传病原物，侵染导致根系结瘤、植株发育受阻和产量损失，即使采用化学和生物防治策略也效果有限。近期有报道指出丝瓜上出现严重的线虫侵染症状，凸显了对该病害系统深入理解的必要性。利用抗性基因型被认为是管理线虫最有效且可持续的策略之一，但抗性来源的鉴定及其向商业品种的整合仍具挑战性，需要可靠的表型鉴定和对抗性遗传基础的深入理解。

丝瓜在农艺重要性状（包括植株结构、果实和纤维特性以及抗病性）上表现出显著的遗传变异，这为育种计划提供了宝贵资源。然而，这种变异性也可能导致表型异质性，不利于需要一致性的商业生产系统（尤其是纤维特性对工业应用至关重要的情形）。因此，评估抗性相关性状，同时估计方差组分和遗传力等遗传参数，对于理解植物-病原互作和指导选择策略至关重要。此外，性状间的相关性分析可支持间接选择，提高育种效率。前人研究已报道葫芦科基因型对根结线虫反应的变异，Ito等（2014）在巴西条件下评估葫芦科砧木时发现，丝瓜对*M. javanica*表现抗性，且在甜瓜上嫁接成功率达100%。基于此，本研究旨在评估和筛选对*M. incognita*和*M. javanica*具有抗性的丝瓜种质，并估计与抗性相关性状的遗传参数。

**研究发现与意义**

研究人员利用来自联邦半干旱乡村大学（UFERSA）葫芦科种质资源库的15份丝瓜种质，在田间条件下分别接种*M. incognita*和*M. javanica*，通过评估线虫繁殖因子（RF）和卵与幼虫总数（TNN）等抗性变量，结合营养生长性状（茎粗、根鲜质量、地上部鲜质量和干质量、果实数量、SPAD值）以及方差组分估计，筛选出抗性种质。结果表明，种质B15、B18、B19、B21和B22对两种线虫均表现抗性（RF < 1）。遗传力估计显示，抗性变量（TNN和RF）的遗传力中等（*M. incognita*为36%，*M. javanica*为25%），而多数营养生长性状的遗传力较低。相关性分析表明，根鲜质量（FRM）和地上部干质量（DSM）与抗性变量呈显著正相关。选择增益分析显示，经一轮选择后，*M. incognita*和*M. javanica*的抗性增益分别达62.64%和62.02%。本研究的重要意义在于：识别出稳定的抗性种质（尤其B18、B19、B21），这些种质可作为抗性来源用于育种计划或直接作为砧木在受线虫侵染区域提升农艺表现；将方差组分分析与性状相关性结合，为抗性育种提供了更全面的评估框架。该论文发表在《Tropical Plant Pathology》。

**关键技术方法概述**

本研究采用以下关键技术方法：从联邦半干旱乡村大学（UFERSA）葫芦科种质资源库获取15份丝瓜种质（样本队列来源注明）。通过人工接种5000个卵和二期幼虫（J2）分别评估对*M. incognita*和*M. javanica*的抗性。利用Hussey和Barker（1973）方法提取线虫，经蔗糖离心后计数，计算总线虫数（TNN）和繁殖因子（RF）。同时测量营养生长性状（茎粗、根鲜质量、地上部鲜质量与干质量、果实数量、SPAD值）。采用SELEGEN-REML/BLUP软件（模型21）估计方差组分和遗传力（h²g），并通过Pearson相关分析评估性状间关联。

**研究结果**

**偏差分析与遗传参数**：偏差分析显示，TNN和RF在两种线虫侵染下均存在显著差异，表明种质间抗性变异显著。对于*M. incognita*，TNN和RF的遗传力最高（h²g = 0.36 ± 0.16），茎粗（SD）遗传力较低（0.15），根鲜质量（FRM）接近零（0.019）。果实数量（NF）遗传力较高（0.32）。对于*M. javanica*，TNN和RF遗传力中等（0.25），SD和FRM较低，NF（0.24）和地上部鲜质量（FSM, 0.17）、干质量（DSM, 0.14）次之，SPAD遗传力为零。准确性估计方面，抗性变量准确性高（0.90和0.85），NF超过80%。环境变异系数（CVe）普遍大于遗传变异系数（CVg），提示环境影响较大。

**抗性分类**：*M. incognita*种质中，TNN范围1167.75至47053.57，RF范围0.20至5.0，9份种质抗性、6份感病。*M. javanica*中，TNN范围854.85至41689.69，RF范围0.17至8.33，6份种质抗性。种质B18、B19、B21植株间无变异，表现稳定抗性。

**种质内变异**：种质内抗性植株频率从40%到100%（*M. incognita*）和20%到100%（*M. javanica*），表明部分种质存在杂合性。

**相关性分析**：对于*M. incognita*，FRM与DSM（r=0.53）、TNN（r=0.62）、RF（r=0.62）呈正相关。对于*M. javanica*，DSM与NF呈负相关（r=-0.52），与SPAD正相关（r=0.68）；NF与SPAD负相关（r=-0.6）；DSM还与TNN和RF正相关（r=0.59）；TNN与RF完全正相关（r=1.0）。

**选择增益**：校正因子从2.012降至0.481（*M. incognita*），从2.236降至0.317（*M. javanica*），抗性选择增益分别达62.64%和62.02%。

**讨论与结论**

方差组分分析表明，多数性状的环境方差大于遗传方差，遗传力较低，说明直接选择可靠性有限。然而，中等遗传力的抗性变量（TNN和RF）结合高准确性（0.85–0.90），为选择提供了良好基础。正相关表明根系发育较好的植株可能更易受线虫侵染，因为线虫寄生诱导组织增生和细胞肥大，影响水分和养分吸收。负相关（如DSM与NF）则反映资源竞争。研究结论指出，丝瓜中存在对*M. incognita*和*M. javanica*具有抗性的种质，TNN和RF是最适合区分抗性的性状，可用于育种计划。特别是种质B18、B19和B21表现稳定抗性，可作为抗性来源或砧木。未来需通过自交促进遗传纯合，并进行生理生化评估以进一步验证。