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山茶是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)的常绿小乔木或灌木,被尊为中国十大传统名花之一,栽培历史1 800多年,是世界著名的观赏花卉,具有极高的观赏价值,在城市绿化、庭院栽培、盆花生产等领域中得到广泛应用。山茶属植物绝大多数原产于中国,在日本、越南等地也有少数物种分布,在北美、欧洲、大洋洲(澳大利亚、新西兰)等地区广泛引种栽培[1-4]。
山茶花腐病是由山茶叶杯菌(Ciborinia camelliae)引起的真菌性病害,该病严重影响山茶花的观赏价值和经济价值[5]。山茶叶杯菌主要危害花朵,危害症状初期为褐色的斑点,后期蔓延至整朵花,致使受害花朵枯萎脱落。脱落后的花朵仍保持其形状和硬度,后期在花瓣基部产生菌核,菌核在夏、秋季处于休眠状态。翌年春天,随着气温升高,菌核萌发,形成子囊盘和子囊孢子等有性世代的结构,子囊孢子成熟后从子囊盘内散发出来,借助风力传播到健康的花朵上,进行新一轮侵染[6]。山茶花腐病最早于1919年在日本被发现[7],后来美国[8]、新西兰[9]和欧洲部分地区[10-12]也陆续报道了该病害。鉴于其危害的严重性,以及其扩散和蔓延的普遍性,山茶叶杯菌在2003年被欧洲和地中海植物保护组织( European and Mediterranean Plant Protection Organization,EPPO) 列入A2 类检疫性有害生物[13],2013年被列入我国进境植物检疫有害生物名录[14]。我国虽然仅有该病害零星发生的报道[2],但实际上该病已在山茶花重要产区扩散和蔓延,需引起高度重视。
新西兰的研究人员在1999—2014年采用孢子接种法对部分山茶种质资源进行了花腐病的抗性评价[10,15-16],但评价的种质资源多为国外品种且数量有限,我国绝大多数种质资源的抗性水平尚不明确。本研究拟确定接菌后适宜的抗性评价时间点,制定山茶花腐病病情严重度分级标准和抗性评判标准,建立山茶种质资源花腐病抗性评价技术,筛选出高抗花腐病的山茶种质资源,研究结果为制定高效、安全的山茶花腐病的防控措施提供依据。
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委托中国工业微生物菌种保藏中心从荷兰乌特勒支的微生物菌种保藏中心(Centraalbureau voor Schimmelcultures, CBS)订购花腐病的病原菌山茶叶杯菌(C. camelliae, 编号CBS 101527)。
本研究评价的56份山茶种质资源来源于中国林业科学研究院亚热带林业研究所国家山茶种质资源库(RISF)、金华市国际山茶物种园国家山茶种质资源库(JHICS)、浙江金华茶花苗圃(JHCNS)和肇庆棕榈谷花园有限公司生产基地(PETC)。
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将山茶叶杯菌转接到PDA平板上,20 ℃下培养15 d,用无菌打孔器从菌落的边缘打取直径为5 mm 的菌丝块,作为接种体。取无病虫害、无损伤、刚开放的攸县油茶(Camellia yuhsienensis Hance)、单体红山茶(C. uraku Kitamura)和皱果茶(C. rhytidocarpa Chang et S.Y. Liang)的离体花瓣作为试验材料,每种山茶取30片花瓣,设置3个重复,每个重复10片花瓣。用无菌昆虫针在花瓣的中央刺6个针孔,在针孔处接上接种体,接菌后的花瓣摆放在铺有无菌湿润滤纸的培养皿中,培养皿置于人工气候箱内培养。人工气候箱培养条件设置为:温度20 ℃,湿度80%,光照强度4 000 Lx,光周期12 L:12 D。试验以接种无菌水的离体花瓣为对照处理组。
接菌后0、24、48、72和96 h,分别观察接菌组和对照组花瓣的发病情况,使用单反相机(SELP1650 SONY CORP)拍照。使用Image J软件测量病斑面积和花瓣的总面积,计算病斑的相对面积,依据病斑相对面积确定抗性评价适宜的时间点。
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采集无病虫害、无损伤、刚开放的山茶花朵,采用1.2中的方法准备花瓣样品并接种山茶叶杯菌菌丝块,接菌后72 h,使用单反相机拍照记录试验结果。采用Image J软件测量病斑面积和花瓣面积,计算病斑相对面积。
采用SPSS 23.0对所有测定样品的病斑相对面积值做频次分布统计。参考谢艺贤等[17]病害抗性评价的分级标准,依据本研究中不同山茶种质资源病斑相对面积的频次分布数据,制定山茶花腐病病情严重度分级标准(表1)。
病害级别 Infection category 发病情况 Disease conditions 0级 Level 0 无病 No observable infection 1级 Level 1 病斑相对面积为15%以下
The relative area of the lesion was less than 15%3级 Level 3 病斑相对面积为15%~25%
The relative area of the lesion was 15%~25%5级 Level 5 病斑相对面积为25%~40%
The relative area of the lesion was 25%~40%7级 Level 7 病斑相对面积为40%~75%
The relative area of the lesion was 40%~75%9级 Level 9 病斑相对面积75%以上,花瓣腐烂坏死
The relative area of the lesion was more than 75%, the petal rot and necrosisTable 1. Severity grading criteria of Camellia germplasm resources to flower blight.
接菌后72 h的山茶花瓣,采用病情严重度分级标准确定其发病级别,计算山茶种质资源的病情指数(Disease index,DI)。依据病情指数的大小制定山茶种质资源花腐病抗性评判标准(表2)。
抗性水平 Resistance level 病情指数 Disease index 免疫(I) Immune DI = 0 高抗(HR) Highly resistant 0 < DI ≤ 5 中抗(MR) Medium resistant 5 < DI ≤ 15 中感(MS) Medium susceptible 15 < DI ≤ 25 高感(HS) Highly susceptible DI > 25 Table 2. Resistance evaluation criteria of Camellia germplasm resources to flower blight.
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从1.1中描述的4个地点采集无病虫害、无损伤、刚开放的山茶种质资源的花朵,立即带回实验室,用于种质资源的抗性评价。采用1.2中描述的方法准备花瓣样品并接种山茶叶杯菌的菌丝块,人工气候箱内培养72 h后,拍照记录每片花瓣的发病情况。测量并计算病斑的相对面积,采用制定的病情严重度分级标准确定每片花瓣的发病级别,计算每份种质资源的病情指数,依据制定的抗性评判标准评判每份种质资源的抗性水平。病情指数DI的计算公式如下:
DI=∑(Ri × Tj) / 9N × 100
式中,DI为病情指数;Ri为病害级别;Tj 为病害级别的花瓣数;9为最高病害级别;N为某份种质资源调查的花瓣总数。
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从接种后花瓣病害症状来看,不同山茶种质资源对花腐病的抗性存在明显的差异。攸县油茶接种后0~96 h均未出现病斑,单体红山茶和皱果茶在接菌后0~24 h同样未观察到病斑,但随着时间的增加,病斑开始扩展(表3)。通过比较3份山茶种质资源在接菌后相同培养时间的病斑相对面积,发现在接菌后0 h和24 h,3份种质资源均未出现病斑,无法通过病斑的相对面积将它们的抗性水平区分开来;接菌后48 h,攸县油茶和皱果茶的病斑相对面积均为0.00%,也无法通过病斑相对面积将这两者的抗性水平区分开来;接菌后72 h和96 h,均是单体红山茶病斑相对面积明显大于皱果茶病斑相对面积,皱果茶病斑相对面积明显大于攸县油茶的病斑相对面积,即这2个时间点都能够通过病斑的相对面积将3份山茶种质资源的抗性水平区分开来。但是,接菌后72 h单体红山茶病斑相对面积是相同时间点皱果茶病斑相对面积的30.23倍,明显高于接菌后96 h单体红山茶和皱果茶病斑相对面积的比值,即在该时间点3份山茶种质资源的抗性水平区分最好。基于以上结果,本研究确定接菌后72 h为抗性评价的适宜时间点。
种质资源
Germplasm resources病斑相对面积 The relative area of lesions /% 0 h 24 h 48 h 72 h 96 h 攸县油茶 Camellia yuhsienensis Hance 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 单体红山茶 C. uraku Kitamura 0.00 0.00 14.45 55.93 61.11 皱果茶 C. rhytidocarpa Chang et S.Y. Liang 0.00 0.00 0.00 1.85 3.89 Table 3. The relative area of lesions at different time after inoculation of three germplasm resources.
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山茶种质资源的病情指数和抗病水平分析发现,不同山茶种质资源花腐病的抗性存在明显差异,攸县油茶的病情指数最小,为0.00,其对花腐病抗性水平为免疫,单体红山茶的病情指数最大,高达55.93,其对花腐病抗性水平为高感(表4)。本研究评价的56份山茶种质资源中,免疫和高抗种质资源共8份,占参试种质资源的比例为14.29%,包括攸县油茶、大花红山茶(C. magniflora Chang)、‘彩丹’、杜鹃红山茶、‘葡萄酒’、皱果茶、‘迷茫的春天’和‘夏梦文清’ ;中抗种质资源24份,占参试种质资源的比例为42.86%,包括‘爱丽牡丹王’ ‘山崎大锦’ ‘夏日七心’、崇左金花茶(C. chuangtsoensis S. Y. Liang et L. D. Huang)、长尾红山茶(C. longicaudata Chang et S.Y. Liang)、‘春江虹蕊’、浙江红山茶(C. chekiangoleosa Hu)、‘花牡丹’ ‘菊冬至’等;中感种质资源14份,占参试种质资源的比例为25.00%,包括‘夏梦华林’ ‘园林之娇’、越南油茶(C. vietnamensis T. C. Huang ex Hu)、‘夏日衍平’ ‘富士之峰’ ‘春节’、博白大果茶(C. gigantocarpa Hu et Huang)等;高感种质资源10份,占参试种质资源的比例为17.86%,包括‘伊豆立寒’、中东金花茶(C. achrysantha Chang et S. Y. Liang)、‘小玫瑰’、单体红山茶、红皮糙果茶(C. crapnelliana Tutch )、金花茶(C. nitidissima Chi)等表4)。
序号
Serial number种质资源
Germplasm resources拉丁学名
Latin names采样时间
Date of sampling地点
Locations组别
Categories病情指数
Disease
index抗性水平
Resistance
level1 攸县油茶 C. yuhsienensis Hance 3月
MarchRISF 短柱茶组
Sect. Paracamellia0.00 I 2 大苞山茶 C. granthamiana Sealy 12月
DecemberJHCNS 古茶组
Sect. Archecamellia25.56 HS 3 皱果茶 C. rhytidocarpa Chang et S.Y. Liang 11月
NovemberRISF 瘤果茶组
Sect. Tuberculata1.85 HR 4 博白大果茶 C. gigantocarpa Hu et Huang 11月
NovemberJHICS 糙果茶组
Sect. Furfuracea22.22 MS 5 红皮糙果茶 C. crapnelliana Tutch 11月
NovemberJHICS 糙果茶组
Sect. Furfuracea48.15 HS 6 崇左金花茶 C. chuangtsoensis S. Y. Liang et L. D. Huang 7月
JulyRISF 金花茶组
Sect. Chrysantha9.26 MR 7 中东金花茶 C. achrysantha Chang et S. Y. Liang 4月
AprilRISF 金花茶组
Sect. Chrysantha31.11 HS 8 金花茶 C. nitidissima Chi 3月
MarchRISF 金花茶组
Sect. Chrysantha48.52 HS 9 大花红山茶 C. magniflora Chang 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia0.93 HR 10 彩丹 C. japonica ‘Caidan’ 4月
AprilRISF 红山茶组
Sect. Camellia1.11 HR 11 杜鹃红山茶 C. azalea Wei 7月
JulyRISF 红山茶组
Sect. Camellia1.11 HR 12 迷茫的春天 C. ‘Spring Daze’ 3月
MarchJHCNS 红山茶组
Sect. Camellia1.11 HR 13 夏梦文清 C. ‘Xiameng Wenqing’ 5月
MayPETC 红山茶组
Sect. Camellia4.81 HR 14 爱丽牡丹王 C. japonica ‘Alice Wood’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia5.19 MR 15 夏日七心 C. ‘Xiari Qixin’ 11月
NovemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia5.56 MR 16 丹心 C. japonica ‘Danxin’ 11月
NovemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia6.30 MR 17 长尾红山茶 C. longicaudata Chang et S.Y. Liang 3月
MarchJHICS 红山茶组
Sect. Camellia6.30 MR 18 春江虹蕊 C. ‘Chunjiang Hongrui’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia7.03 MR 19 迈诺萨 C. x williamsii ‘Mimosa Jury’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia8.15 MR 20 浙江红山茶 C. chekiangoleosa Hu 12月
DecemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia9.63 MR 21 鸳鸯凤冠 C. japonica ‘Yuanyang Fengguan’ 4月
AprilJHCNS 红山茶组
Sect. Camellia10.00 MR 22 黄达 C. japonica ‘Dahlohnega’ 3月
MarchJHCNS 红山茶组
Sect. Camellia10.74 MR 23 莉萨盖尔 C. ‘Lisa Gaier’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia11.48 MR 24 紫酱金花 C. japonica ‘Maroon and Gold’ 12月
DecemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia12.59 MR 25 花牡丹 C. japonica ‘Huamudan’ 12月
DecemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia14.81 MR 26 夏梦华林 C. ‘Xiameng Hualin’ 5月
MayPETC 红山茶组
Sect. Camellia15.93 MS 27 园林之娇 C. ‘Yuanlin Zhijiao’ 5月
MayPETC 红山茶组
Sect. Camellia18.89 MS 28 夏日衍平 C. ‘XiariYanping’ 11月
NovemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia19.26 MS 29 春节 C. ‘Spring Festival’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia22.22 MS 30 毛果山茶 C. trichocarpa Chang 11月
NovemberJHICS 红山茶组
Sect. Camellia26.67 MS 31 夏梦岳婷 C. ‘Xiameng Yueting’ 5月
MayPETC 红山茶组
Sect. Camellia27.41 HS 32 乔伊 C. japonica ‘Joy Kendrick’ 3月
MarchRISF 红山茶组
Sect. Camellia28.15 HS 33 单体红山茶 C. uraku Kitamura 12月
DecemberRISF 红山茶组
Sect. Camellia55.93 HS 34 葡萄酒 C. sasanqua ‘Sparkling Burgundy’ 11月
NovemberJHICS 油茶组
Sect. Oleifera0.74 HR 35 山崎大锦 C. sasanqua ‘Ô-nishiki’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera5.19 MR 36 梅之风 C. sasanqua ‘Ume-no-kaze’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera5.93 MR 37 白九重 C. sasanqua ‘Shiro-kokonoe’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera6.30 MR 38 厚礼 C. sasanqua ‘Showa Supreme’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera7.41 MR 39 千代鹤 C. sasanqua ‘Chiyozuru’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera8.15 MR 40 艳姿 C. sasanqua ‘Enishi’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera9.26 MR 41 荣光 C. sasanqua ‘Eiko’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera9.63 MR 42 东牡丹 C. sasanqua ‘Azuma-botan’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera10.37 MR 43 菊冬至 C. sasanqua ‘Kiku-toji’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera12.96 MR 44 福雀 C. sasanqua ‘Fuku-suzume’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera13.33 MR 45 油茶 C. oleifera Abel 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera22.22 MS 46 财神 C. sasanqua ‘Bonanza’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera15.26 MS 47 朝仓 C. sasanqua ‘Asakura’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera19.63 MS 48 桃园 C. sasanqua ‘Momozono’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera21.48 MS 49 富士之峰 C. sasanqua ‘Fuji-no-mine’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera21.48 MS 50 雪月花 C. sasanqua ‘Setsugekka’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera22.22 MS 51 越南油茶 C. vietnamensis T. C. Huang ex Hu 12月
DecemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera22.22 MS 52 七福神 C. sasanqua ‘Shichi-fukujin’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera24.48 MS 53 伊豆立寒 C. sasanqua ‘Izu-tachikan’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera28.15 HS 54 飞天玉 C. sasanqua ‘Feitianyu’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera14.44 MR 55 小玫瑰 C. sasanqua ‘Shishi-gashira’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera37.04 HS 56 稚儿樱 C. sasanqua ‘Chigo-zakura’ 11月
NovemberRISF 油茶组
Sect. Oleifera43.33 HS Table 4. The resistance levels of 56 Camellia germplasm resources to flower blight.
本研究评价了山茶属短柱茶组(Sect. Paracamellia)、瘤果茶组(Sect. Tuberculata)、红山茶组(Sect. Camellia)、油茶组(Sect. Oleifera)、古茶组(Sect. Archecamellia)、金花茶组(Sect. Chrysantha)和糙果茶组(Sect. Furfuracea)共7组的种质资源,这7个组的平均病情指数依次为0.00、1.85、13.25、16.57、25.56、29.63和35.19。短柱茶组和瘤果茶组的抗性最强,表现为免疫和高抗;红山茶组的抗性较强,表现为中抗;油茶组抗性水平较弱,表现为中度感病;古茶组、金花茶组和糙果茶组的抗性最弱,都表现为高感花腐病。
同一组内不同种间的抗性水平也存在差异。红山茶组虽然总体抗性水平为中抗,但是在该组中既有高抗的大花红山茶、‘彩丹’、杜鹃红山茶、‘迷茫的春天’和‘夏梦文清’,也有中抗的‘夏日七心’ ‘丹心’、浙江红山茶等种质资源,还有高感花腐病的‘夏梦岳婷’ ‘乔伊’和单体红山茶;油茶组总体抗性水平为中感,但油茶组中也有高抗品种‘葡萄酒’,并且还有中抗的‘山崎大锦’ ‘梅之风’ ‘白九重’ ‘厚礼’ ‘千代鹤’ ‘荣光’等种质资源;金花茶组总体抗性水平为高感,但该组内也有中抗种质资源崇左金花茶(表4)。
在同一亲本的不同杂交组合中,杂交品种的抗性也表现不同。以杜鹃红山茶为亲本的杂交品种中, ‘夏梦文清’(杜鹃红山茶 × ‘帕克斯先生’)、‘夏日七心’(杜鹃红山茶 × ‘帕克斯先生’)、‘夏梦华林’(红山茶品种‘都鸟’ × 杜鹃红山茶)、‘园林之娇’(杜鹃红山茶 × 红山茶品种‘达婷’)、‘夏日衍平’(‘媚丽’ × 杜鹃红山茶)和‘夏梦岳婷’(‘客来邸 ’ × 杜鹃红山茶)的病情指数分别为4.81、5.56、15.93、18.89、19.26和27.41 。‘夏梦文清’表现为高抗花腐病,‘夏日七心’表现为中抗花腐病,‘夏梦华林’ ‘园林之娇’和‘夏日衍平’表现为中感花腐病,‘夏梦岳婷’表现为高感花腐病(表4)。与亲本杜鹃红山茶相比,除了‘夏梦文清’外,其它5个杂交品种的抗花腐病的水平均有所降低,表明杂交品种的抗性水平发生分离,可能是双亲亲本共同影响子代的抗病性。
Evaluation of Resistance to Flower Blight of Camellia Germplasm Resources
- Received Date: 2022-07-25
- Accepted Date: 2022-09-15
- Available Online: 2023-08-20
Abstract: