基于分子检测技术的番茄和茄子嫁接番茄砧木培育方法.pdf
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1、-19-Vegetables 2023.10试验研究基于分子检测技术的番茄和茄子嫁接番茄砧木培育方法程琳1,于彩云1,魏美甜1,张海娟2,王文涛3,毛瑞喜3,陈福东1,武玉芬1,韩宇睿1,王雪1,程斐4,许勇5,别之龙6(1.山东寿光蔬菜种业集团有限公司/山东省设施蔬菜分子育种重点实验室/山东省寿光蔬菜产业集团有限公司/农业农村部设施蔬菜种质创新重点实验室/山东省蔬菜工程技术研究中心,山东 寿光 262700;2.淄博市数字农业农村发展中心,山东 淄博 255020;3.山东省种子管理总站,山东 济南 250131;4.青岛农业大学,山东 青岛 266000;5.北京市农林科学院,北京 100
2、097;6.华中农业大学,湖北 武汉 430000)收稿日期:2023-06-08基金项目:2021年度山东省重点研发计划重大科技创新工程项目(2021LZGC017);2022年度山东省重点研发计划竞争性创新平台项目(2022CXPT011);2022年度山东省重点研发计划农业良种工程项目(2022LZGCQY003);2022年度泰山产业领军人才。摘要:为了获得能够同时作为番茄和茄子嫁接的砧木,选用自主培育的多抗番茄砧木组合26个,国内优良番茄嫁接砧木品种4个和国外引进番茄嫁接砧木3个,分别进行抗病基因包括抗根结线虫的Mi1和Mi-2、抗颈腐根腐的Frl、抗枯萎病的I-2/5和抗黄萎病的V
3、e1基因的分子标记检测;同时还测定了砧木品种根、茎的主要生理指标,包括壮苗指数(茎粗/株高)、根系质量和下胚轴长度等。结果表明:番茄砧木嫁接试验中,番茄接穗的嫁接成活率和移栽成活率均在95.0%以上,茄子接穗的嫁接成活率和移栽成活率均在85.0%以上。筛选出的HC483、HC484、HC490、HC493、HC494、HC495、500-2、B2和Y1共9个砧木品种综合表现较为突出,而且以这些番茄砧木培育得到的种苗长势旺盛、根系发达且抗多种病虫害。关键词:番茄;砧木;分子检测;嫁接Cultivation Method of Tomato and Eggplant Grafted Rootsto
4、cks Based on Molecular Detection TechnologyCHENG Lin1,YU Caiyun1,WEI Meitian1,ZHANG Haijuan2,WANG Wentao3,MAO Ruixi3,CHEN Fudong1,WU Yufen1,HAN Yurui1,WANG Xue1,CHENG Fei4,XU Yong5,BIE Zhilong6(1.Shandong Shouguang Vegetable Seed Industry Group Co.,Ltd./Shandong Province Key Laboratory of Molecular
5、Breeding of Facility Vegetables/Shandong Shouguang Vegetable Industry Group Co.,Ltd./Key Laboratory of Facility Vegetable Germplasm Innovation of Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Shandong Vegetable Engineering Technology Research Center,Shouguang 262700,China;2.Zibo Digital Agriculture Rura
6、l Development Center,Zibo 255020,China;3.Shandong Seed Administration Station,Jinan 250131,China;4.Qingdao Agricultural-20-Vegetables 2023.10试验研究University,Qingdao 266000,China;5.Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Beijing 100097,China;6.Huazhong Agriculture University,Wuhan 430000,
7、China)Abstract:In order to obtain rootstocks that can be grafted for both tomato and eggplant,26 combinations of self-cultivated multi-resistance tomato rootstocks,4 domestic excellent tomato grafted rootstocks and 3 imported tomato grafted rootstocks were selected to detect disease resistance genes
8、 respectively,such as molecular marker detection of Mi1 and Mi-2 genes against root-knot nematodes,Frl gene against root rot,I-2/5 gene against wilt and Ve1 gene against verticillium wilt.At the same time,the main physiological indexes of roots and stems were measured,including seedling strength ind
9、ex(stem diameter/plant height),root mass and hypocotyl length.The results showed that the survival rate of tomato scion grafting and transplanting was more than 95.0%and that of eggplant scion grafting and transplanting was more than 85.0%with tomato rootstocks.A total of 9 rootstock cultivars inclu
10、ding HC483,HC484,HC490,HC493,HC494,HC495,500-2,B2 and Y1,showed outstanding comprehensive performance,and the seedlings cultivated from this tomato rootstocks had strong vigor,developed roots and resistance to multiple diseases and pests.Keywords:tomato;rootstock;molecular detection;grafting由于连年种植相同
11、或相近作物导致土壤中积累了病原菌和害虫;同时,种植过程中肥水施用不合理,引起土壤退化,使得设施蔬菜的连作障碍日益加重,严重影响了蔬菜的生产。目前,克服连作障碍的方法有土壤消毒、轮作、无土栽培和嫁接换根等方法,其中嫁接换根是最便捷和最经济的解决办法1。在欧洲和日本等发达国家,番茄和茄子生产中的嫁接育苗已经普及。嫁接育苗不仅可以防治枯萎病、黄萎病、青枯病和根结线虫等土传病害,还可以增强植株抗寒性和抗旱性等逆境耐受能力,增强植株吸收养分的能力,防止植株早衰,保证作物高产稳产。番茄和茄子是重要的设施蔬菜作物,嫁接苗的市场需求大,仅寿光市茄子年育苗量就超过2亿株,因此培育适宜嫁接番茄和茄子的砧木,有着广
12、阔的市场需求。目前,国内茄子嫁接育苗采用的砧木主要有野生茄子日本赤茄、托托斯加和托鲁巴姆等,其中用的最多的是托鲁巴姆;番茄嫁接一般采用托鲁巴姆或野生番茄作为砧木。在生产中,托鲁巴姆作为嫁接砧木有明显缺陷:(1)托鲁巴姆种子野生性强,存在休眠,需要用激素处理打破休眠,另外托鲁巴姆的种子很小,前期生长缓慢,要达到嫁接要求,需要比接穗提前2个月以上播种,期间需要二次移栽,工作量大,育苗时间长;(2)托鲁巴姆与番茄的亲和力差,嫁接番茄后大小脚现象严重,不利于植株生长。番茄嫁接常用的其他砧木则多为野生种,虽然抗性好,长势强,但是由于自身自交不亲和等原因,繁种的产量不高,在生产上大量推广受到限制。目前荷兰
13、等国家在生产上已经采用多抗的普通番茄品种作为砧木嫁接茄子和番茄,不仅制种产量高,而且可以大大缩短育苗时间,表明该项技术切实可行。因此,本研究通过对目标砧木品种进行抗病基因检测,并对幼苗生长指标和嫁接番茄和茄子后的效果进行比较,旨在提供一种番茄砧木的培育方法,通过该方法可获得根系发达、长势旺盛,且抗枯萎病、黄萎病、颈腐根腐病4和根结线虫的番茄砧木,为番茄和茄子嫁接提供优良砧木。1 材料和方法1.1 试验材料选用33个砧木品种,包括山东寿光蔬菜种业集团有限公司(以下简称“种业集团”)自主培育的多抗番茄砧木组合26个;以国内优良番茄嫁接砧木品种4个(B2、B7、B8、B10)、国外引进番茄嫁接砧木3
14、个(Y1、Y2、Y3)作为对照,供试砧木品种编号和来源见表1。樱桃番茄品种556、茄子品种765为接穗品种。-21-Vegetables 2023.10试验研究1.2 试验方法试验在种业集团蔬菜小镇日光温室中进行。采用72孔穴盘育苗,8月14日播种,每个砧木品种播种5盘,接穗茄子品种765播种60盘;10 d后播种接穗樱桃番茄556,播种70盘。待砧木品种长出真叶,对33个品种进行叶片取样,每个砧木品种分别取12株,用分子标记法鉴定是否具有抗枯萎病基因2、抗黄萎病基因3、抗颈腐根腐病基因4和抗根结线虫基因5。播种后15 d和30 d,分别进行1次幼苗生理指标检测,包括根干质量、株高、茎粗、下胚
15、轴长度,每个砧木品种测量12株。用刻度尺测量自根茎交界处的株高和下胚轴长度,用游标卡尺贴近穴盘基质表面测量茎粗。由于播种后15 d幼根较小,根干质量只在播种后30 d测定:将根系用清水浸泡后多次清洗至无杂质,从根茎结合处切开,杀青(温度为105,时间为10 min)、烘干(温度为75)至恒质量,称取干质量6。9月22日采用斜接套管法嫁接,在嫁接7 d后统计嫁接成活率。嫁接成活率成活株数/嫁接总株数100%。将嫁接苗定植到土传病害严重的土壤中进行栽培试验,土壤不进行消毒和杀菌处理,在定植后710 d统计定植苗成活率。定植苗成活率田间正常生长的嫁接苗株数/田间定植株数100%。1.3 数据分析采用
16、Excel软件制图,SPSS 16.0统计软件进行方差分析。2 结果与分析2.1 33个砧木品种的抗病基因检测结果如表2所示,自主培育的HC491、HC492、HC494、HC499、HC500、HC500-2同时含有根结线虫、颈腐根腐病、枯萎病、黄萎病4种抗性基因,HC481、HC483、HC487、HC504、B8、Y1、Y2、Y3均含有根结线虫、颈腐根腐、枯萎病3种抗性基因,HC490、HC493、HC501、HC502均含有根结线虫、枯萎病、黄萎病3种抗性基因。2.2 33个砧木品种生理指标比较分析2.2.1 33个砧木品种播种后15 d和30 d的株高比较分析如表3所示,在播种后15
17、 d,砧木品种HC481、表1 品种介绍编码品种来源类型编码品种来源类型HC481HTC2050481种业集团 栽培番茄HC498HTC2050498种业集团栽培番茄HC482HTC2050482种业集团 栽培番茄HC499HTC2050499种业集团栽培番茄HC483HTC2050483种业集团 栽培番茄HC500HTC2050500种业集团栽培番茄HC484HTC2050484种业集团 栽培番茄HC500-2 HTC2050500-2种业集团栽培番茄HC485HTC2050485种业集团 栽培番茄HC501HTC2050501种业集团栽培番茄HC486HTC2050486种业集团 栽培番茄
18、HC502HTC2050502种业集团栽培番茄HC486-2 HTC2050486-2 种业集团 栽培番茄HC503HTC2050503种业集团栽培番茄HC487HTC2050487种业集团 栽培番茄HC504HTC2050504种业集团栽培番茄HC488HTC2050488种业集团 栽培番茄B2砧爱1号京研益农(北京)种业科技有限公司栽培番茄HC489HTC2050489种业集团 栽培番茄B7澳砧1号寿光南澳绿亨农业有限公司野生番茄HC490HTC2050490种业集团 栽培番茄B8澳砧2号寿光南澳绿亨农业有限公司野生番茄HC491HTC2050491种业集团 栽培番茄B10澳砧5号寿光南澳
19、绿亨农业有限公司野生番茄HC492HTC2050492种业集团 栽培番茄Y1ASTROLITE荷兰The Rootstock Company野生番茄HC493HTC2050493种业集团 栽培番茄Y2ECHELON荷兰The Rootstock Company野生番茄HC494HTC2050494种业集团 栽培番茄Y3TRC21501荷兰The Rootstock Company野生番茄HC495HTC2050495种业集团 栽培番茄接穗樱桃番茄556种业集团栽培番茄HC496HTC2050496种业集团 栽培番茄接穗茄子品种765瑞克斯旺(中国)种子有限公司栽培茄子HC497HTC20504
20、97种业集团 栽培番茄-22-Vegetables 2023.10试验研究缩短了嫁接育苗时间。2.2.2 33个砧木品种根干质量比较分析如表3所示,播种后30 d自主培育的砧木品种根干质量存在显著差异,除Y3外,对照品种相对稳定。砧木品种HC481、HC482、HC483、HC484、HC485、HC486-2、HC487、HC493、HC494、HC495、HC500-2根干质量均大于0.05 g,其中HC483、HC484、HC494、HC500-2、Y3根干表2 33个品种的分子标记检测结果编码抗根结线虫基因抗颈腐根腐病基因Frl抗枯萎病基因I-2/5抗黄萎病基因Ve1Mi1Mi1-2H
21、C481HC482HC483HC484HC485HC486HC486-2HC487HC488HC489HC490HC491HC492HC493HC494HC495HC496HC497HC498HC499HC500HC500-2HC501HC502HC503HC504B2B7B8B10Y1Y2Y3注:表中“”表示抗性纯合,“”表示感病纯合,“”表示杂合。HC484、HC488、HC494、HC500、HC500-2、HC501、B2、Y1株高较高(9.00 cm),均显著高于对照B7、B8、B10和Y2,生长发育较快;在播种后30 d,砧木品种HC481、HC484、HC488、HC490、HC
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