Effects of <i>Meloidogyne incognita</i> on Growth of Grafting Wax Gourd for Different Rootstocks

HAN Yingguang; LONG Haibo; LIAO Daolong; YUN Tianhai; HU Yanping

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.019

Chinese Journal of Tropical Crops >

2020 , Vol. 41 >Issue 1: 135 - 140

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.019

Crop Pests, Diseases and Their Control, Environmental Protection

Effects of Meloidogyne incognita on Growth of Grafting Wax Gourd for Different Rootstocks

HAN Yingguang ¹ ,
LONG Haibo ³ ,
LIAO Daolong ^,²^,⁴^,^* ,
YUN Tianhai ²^,⁴ ,
HU Yanping ²^,⁴

Expand

1. Hainan Province Wenchang Agricultural Technology Extension Service Center, Wenchang, Hainan 571300, China
2. Institute of Vegetables, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571100, China
3. Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China
4. Hainan Province Key Laboratory of Vegetable Biology, Haikou, Hainan 571100, China

* LIAO Daolong,E-mail： ldlshc@sina.com。

Received date: 2019-03-26

Request revised date: 2019-06-18

Online published: 2020-01-21

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Abstract

In order to clarify the influence of Meloidogyne incognita on the growth and development of grafted seedlings of wax gourd with different pumpkin rootstocks, the study was aimed to screen rootstock varieties resistant to M. incognita for the wax gourd and promote the industry sustainable development. The resistance level and plant biomass of the grafted wax gourd seedlings with different rootstocks during the whole growth period were studied by artificial inoculation of M. incognita. The results showed that the disease index, root-knot index, egg index, reproduction coefficient of the test materials increased with the progress of the growth period and the resistance level of the test materials changed. The grafted seedling of ‘Haizhen No. 2’ had resistance to M. incognita during the whole growth period. The grafted seedlings of ‘Yinlonghuangzi’ and ‘Haizhen No. 1’ showed high susceptibility. the self-root seedlings of ‘Qingyuan black skin wax gourd’ showed susceptibility to M. incognita . The fresh weights of the shoot and fruit of the grafted seedling of ‘Haizhen No. 2’ showed no significant differences to the uninoculated self-root seedling of ‘Qingyuan black skin wax gourd’ in the middle-late growth period, but significantly higher than that of the grafted seedlings of ‘Yinlonghuangzi’ and ‘Haizhen No. 1’ and self-root seedlings of ‘Qingyuan black skin wax gourd’. It was confirmed that M. incognita could significantly inhibit the growth and yield of the grafted seedlings with susceptible rootstocks, but had no significant effect on those of the grafted seedlings with disease-resistant rootstocks.

Key words： wax gourd; Meloidogyne incognita; rootstocks; resistance level; biomass

Cite this article

HAN Yingguang , LONG Haibo , LIAO Daolong , YUN Tianhai , HU Yanping . Effects of Meloidogyne incognita on Growth of Grafting Wax Gourd for Different Rootstocks[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020 , 41(1) : 135 -140 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.019

葫芦科蔬菜在海南遭受根结线虫（Meloidogyne spp.）严重危害,其中南方根结线虫（M. incognita）的危害尤为严重^[1],已成为制约热带农业的一个极为重要的因素^[2]。冬瓜（Benincasa hispida）在海南省的种植面积达8000 hm²,是我国冬季北运瓜菜的重要供应品种,近年来由于多年连作,以枯萎病和根结线虫为主的土传病害日益严重^[3],在主产区冬瓜根结线虫的发病率达到50%。目前生产上防治根结线虫主要采用化学药剂防治、轮作、间作防治、生物防治和使用抗病品种等方法,而使用抗病品种是最经济有效和无污染的方法^[4]。

由于现有的冬瓜栽培品种中均未发现抗性品种,生产中常采用嫁接的方法来提高抗性^[5],因此筛选抗南方根结线虫的种质资源和砧木,已经成为目前环保且可行的抗线虫途径之一。多位学者对瓜类砧木开展了根结线虫抗性鉴定评价,筛选了一批抗性砧木品种^{[6,7,8,9,10,11,12]}。但由于各试验采用的抗性鉴定条件和评价指标存在差异,其鉴定结果差异较大,相互之间难以横向比较,而且抗性评价均集中在砧木幼苗期,尚未对嫁接苗全生育期开展抗性鉴定,因此在生产中难以直接应用。

本研究在嫁接砧木对冬瓜产量和抗性鉴定的基础上^[3],采用人工接种的方法,进一步探讨南方根结线虫对不同南瓜砧木的冬瓜嫁接苗生长发育的影响,为生产提供应用科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

砧木品种为‘银龙黄籽’（厦门市银龙种苗有限公司）、‘海砧1号’（海南省农业科学院蔬菜研究所）、‘海砧2号’（海南省农业科学院蔬菜研究所）,3个品种均为南瓜类砧木品种。接穗品种为‘清远黑皮冬瓜’（文昌昌洒发发瓜菜合作社）。南方根结线虫二龄幼虫（J2）采用刘维志^[2]的方法从番茄侵染根结线虫病株中提取,制备二龄幼虫悬浮液,浓度1000条/mL。

1.2 方法

1.2.1 冬瓜种植及接种试验于2016年11月—2017年4月在海南省农业科学院澄迈永发试验基地进行。所用南瓜砧木和冬瓜种子均于2016年11月1日催芽播种,2016年11月10日开始嫁接,冬瓜自根苗于2016年11月9日开始催芽播种。2016年12月1日,种苗生长至2叶1心时移栽在直径30 cm×30 cm塑料盆中,以灭菌的椰糠、细沙、沤熟鸡粪按体积比5:2:3混合后作为基质;2016年12月7日每品种选48株,采用根际打孔法^[13]接种南方根结线虫,每株接种2000条。另选取48盆不接种的清远黑皮冬瓜自根苗（CK）为对照。水肥管理采用滴管,每株施用0.3 kg奥绿缓控释肥（N:P:K=14:14:14）和0.1 kg红牛硫酸钾。其中奥绿缓控释肥移栽时开始施入,平均分3次施用,每隔15 d施用一次;红牛硫酸钾于移栽后65 d施入,分3次施入,每隔15 d施用一次。

1.2.2 测量指标及计算在植株接种南方根结线虫后35、60、85以及110 d取样测量植株生物量,每次随机取样9株,记录茎叶鲜质量、根系鲜质量、单果质量;同时统计根系根结数量、根结指数（GI）、卵粒指数（EI）、繁殖系数（RF）,参照《日光温室蔬菜根线线虫病绿色防控技术规程》^[13]进行分级,并计算病情指数（DI）。0级：无根结,根系健康,1级：仅有少量根结,根结占全根系的10%以下,3级：根结明显,根结占全根系的11%~25%。5级：根结特别明显,根结占全根系的26%~50%。7级：根结数量很多,占全根系的51%~75%。9级：根结数量特多,占全根系的75%以上。

病情指数(DI)=Σ(病级数值×相应级别的植株数)/调查总数×最高病级数值×100。

根结指数(GI)=单株根结数/单株根鲜重。

卵粒指数(EI)=单株卵粒数/单株根鲜重。

繁殖系数(RF)=单株卵粒数/单株卵接种量。

1.3 数据处理

试验数据使用Excel 2010软件进行统计,采用DPS统计软件进行单因素分析。

2 结果与分析

2.1 不同砧木嫁接苗各生长期南方根结线虫的病情指数

由表1可知,随着生长期的延长,不同砧木嫁接苗和自根苗的病情指数均呈上升趋势,但增长程度具有差异,表现为：‘海砧1号’嫁接苗>‘银龙黄籽’嫁接苗>‘清远黑皮’自根苗>‘海砧2号’嫁接苗（图1）。根据白春明等^[14]抗性分级标准,其中‘海砧1号’和‘银龙黄籽’嫁接苗在接种60、110 d的病情指数分别由68和64,上升至96和88,表现为高度感病。‘清远黑皮冬瓜’自根苗在接种85 d后病情指数超过50,整体表现为感病。‘海砧2号’嫁接苗的病情指数由36仅上升至48,表现为抗病。

表1 不同砧木嫁接苗不同生长期的病情指数

Tab. 1 Disease index of the grafted wax gourd with different rootstocks in the different growth periods

材料 Material	病情指数 Disease index				抗性水平 Resistance level
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d	抗性水平 Resistance level
‘银龙黄籽’嫁接苗	40	64	72	88	高感
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	16	44	52	64	感病
‘海砧1号’嫁接苗	44	68	84	96	高感
‘海砧2号’嫁接苗	12	36	44	48	抗病

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图1 不同砧木嫁接苗接种南方根结线虫110 d后的根系状况

A：‘海砧1号’嫁接苗;B：‘银龙黄籽’嫁接苗;C：‘海砧2号’嫁接苗;D：‘清远黑皮冬瓜’自根苗。

Fig. 1 Root status of the wax gourd for different rootstocks by inoculated M. incognita after 110 d

A: The grafted seedling of ‘Haizhen No.1’; B: The grafted seedling of ‘Yinlonghuangzi’; C: The grafted seedling of ‘Haizhen No.2’; D: Self-root seedling of ‘Qingyuan black skin wax gourd’.

2.2 南方根结线虫对不同砧木嫁接苗根系根结指数、卵粒指数和繁殖系数的影响

如表2、表3和表4所示,不同砧木嫁接苗在整个生长期的根结指数、卵粒指数和繁殖系数随着生长期的延长而增加,且在不同材料之间存在着显著的差异性。‘银龙黄籽’和‘海砧1号’两个砧木冬瓜嫁接苗在3个性状指标方面均显著高于‘清远黑皮冬瓜’自根苗和‘海砧2号’嫁接苗,而‘清远黑皮冬瓜’自根苗则在3个性状指标方面显著高于‘海砧2号’嫁接苗。接种后60 d,‘海砧1号’和‘银龙黄籽’的嫁接苗根结指数分别达到了1.42和1.40,卵粒指数分别达到146.05和131.92,繁殖系数分别为3.22和3.25;到第110天时,根结指数分别上升至5.10和4.85,卵粒指数分别达到505.61和507.49,繁殖系数分别为12.67和13.83。‘清远黑皮冬瓜’自根苗和‘海砧2号’嫁接苗在接种后110 d时,根结指数分别为1.81和0.92,卵粒指数分别为301.00和211.74,繁殖系数分别为8.33和7.32。由此可见‘海砧2号’表现出一定抗病性。

表2 不同砧木嫁接苗各生长期的根结指数

Tab. 2 Root-knot index of the grafted wax gourd with different rootstocks in the different growth periods

材料 Material	根结指数Root-knot index
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d
‘银龙黄籽’嫁接苗	0.85±0.09^a	1.40±0.09^a	3.66±0.37^a	5.10±0.54^a
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	0.30±0.10^b	0.29±0.03^b	0.96±0.05^b	1.81±0.14^b
‘海砧1号’嫁接苗	0.90±0.10^a	1.42±0.07^a	3.64±0.43^a	4.85±0.49^a
‘海砧2号’嫁接苗	0.14±0.06^c	0.23±0.03^b	0.72±0.03^c	0.92±0.04^c

	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).
	注：同一列不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。

表3 不同砧木嫁接苗各生长期的卵粒指数

Tab. 3 Egg index of the grafted wax gourd with different rootstocks in the different growth periods

材料 Material	卵粒指数 Egg index
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d
‘银龙黄籽’嫁接苗	113.10±9.69^a	146.04±1.49^a	352.15±56.84^ab	505.61±20.66^a
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	47.29±6.90^c	54.35±2.45^b	232.46±45.35^bc	301.00±21.04^b
‘海砧1号’嫁接苗	87.09±10.81^b	131.92±20.84^a	435.34±91.38^a	507.49±81.06^a
‘海砧2号’嫁接苗	30.54±3.99^c	38.67±2.09^b	176.27±25.75^c	211.74±9.31^b

	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).
	注：同一列不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。

表4 不同砧木嫁接苗各生长期的繁殖系数

Tab. 4 Reproduction coefficient of the grafted wax gourd with different rootstocks in the different growth periods

材料 Material	繁殖系数 Reproduction coefficien
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d
‘银龙黄籽’嫁接苗	1.37±0.07^a	3.22±0.31^a	8.70±0.98^ab	12.67±0.29^a
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	0.68±0.06^b	1.60±0.14^b	7.70±1.57^ab	8.33±0.76^b
‘海砧1号’嫁接苗	1.47±0.13^a	3.25±0.46^a	11.55±2.56^a	13.83±1.91^a
‘海砧2号’嫁接苗	0.48±0.03^b	1.19±0.08^b	6.20±1.21^b	7.32±0.77^b

	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).
	注：同一列不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。

2.3 南方根结线虫对不同砧木嫁接苗根系鲜重的影响

不同处理在各个时期的植株根系存在一定的差异性（表5）。根系鲜质量方面,感病材料‘海砧1号’和‘银龙黄籽’嫁接苗之间差异明显。‘海砧1号’嫁接苗在接种110 d后根系上根结较多,其重量显著高于其他嫁接苗和自根苗,达到122.6 g。‘银龙黄籽’嫁接苗有较多根结,但根系相对不发达,根系鲜重与未接种的‘清远黑皮冬瓜’自根苗（CK）无明显差异,小于其他处理材料。抗病材料‘海砧2号’与‘清远黑皮冬瓜’自根苗各生长期根系鲜重均无显著差异,在接种110 d后,根系鲜重分别达到102.4、106.2 g。

表5 南方根结线虫对不同砧木嫁接苗根系鲜重的影响

Tab. 5 Effect of M. incognita on fresh weight of root of the grafted wax gourd with different rootstocks

材料 Material	根系鲜重Fresh weight of root/g
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d
‘银龙黄籽’嫁接苗	25.19±1.50^b	57.6±2.4^b	82.7±2.0^c	98.2±3.5^bc
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	28.74±1.21^b	62.1±2.7^ab	94.4±2.3^ab	106.2±5.4^b
‘海砧1号’嫁接苗	32.90±1.74^a	65.8±2.7^a	96.4±1.5^a	122.6±4.2^a
‘海砧2号’嫁接苗	34.25±1.39^a	61.8±0.9^ab	88.2±2.9^b	102.4±5.6^bc
CK	29.12±1.02^b	58.3±2.3^b	78.8±1.2^c	95.3±3.1^c

	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).
	注：同一列不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。

2.4 南方根结线虫对不同砧木嫁接苗地上部分生物量的影响

在茎叶和单果鲜质量方面,抗病的‘海砧2号’嫁接苗生长中后期显著高于感病‘银龙黄籽’嫁接苗、‘海砧1号’嫁接苗以及‘清远黑皮冬瓜’自根苗,但与未接种的‘清远黑皮冬瓜’自根苗（CK）无显著差异（表6）。接种南方根结线虫110 d后,‘海砧2号’嫁接苗单果鲜重达到11.5 kg,显著高于‘海砧1号’嫁接苗的6.3 kg、‘银龙黄籽’嫁接苗的5.8 kg以及‘清远黑皮冬瓜’自根苗的8.5 kg。

表6 南方根结线虫对不同砧木嫁接苗茎叶和单果鲜重的影响

Tab. 6 Effect of M. incognita on fresh weight of shoots and fruits of the grafted wax gourd for different rootstocks

材料 Material	茎叶鲜重Fresh weight of shoots/g				单果鲜重 Fresh weight of fruits/kg
材料 Material	35 d	60 d	85 d	110 d	85 d	110 d
‘银龙黄籽’嫁接苗	326.62±21.50^b	563.01±73.18^c	719.80±64.57^d	761.8±56.5^c	2.50±0.15^c	5.80±0.43^c
‘清远黑皮冬瓜’自根苗	341.99±15.47^b	744.40±28.17^ab	1044.20±30.75^b	1365.2±122.0^b	4.20±0.23^b	8.50±0.49^b
‘海砧1号’嫁接苗	387.34±24.89^a	684.90±41.10^b	846.00±36.07^c	840.8±78.9^b	2.60±0.15^c	6.30±0.42^c
‘海砧2号’嫁接苗	417.77±26.89^a	805.20±23.29^a	1312.20±103.15^a	1697.6±143.9^a	5.30±0.75^a	11.50±0.04^a
CK	345.45±10.23^b	785.30±25.36^ab	1346.00±46.25^a	1754.3±89.5^a	5.60±0.20^a	12.30±0.88^a

	Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference (P<0.05).
	注：同列不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。

3 讨论

通过本研究发现,不同处理材料的根系病情指数、根结指数、卵粒指数以及繁殖系数都随着生长期的延长而提高,但增长幅度差异较大。‘海砧2号’嫁接苗病情指数增加的幅度显著小于‘银龙黄籽’和‘海砧1号’嫁接苗。从整个生长期综合评价可以得出,‘海砧2号’嫁接苗为抗病,‘银龙黄籽’和‘海砧1号’嫁接苗为高感,这也印证了廖道龙等研究中鉴定^[3]。本试验中‘清远黑皮冬瓜’自根苗抗病表现优于‘银龙黄籽’和‘海砧1号’嫁接苗,这与沈镝等观点相似,其认为13种瓜类作物中,冬瓜平均病级指数最小,对根结线虫早期表现出一定耐病性^[15]。

南方根结线虫侵染导致感病寄主根系鲜质量非自然增加,可能是由于根结线虫侵染植株根系后,根部形成的根结成为线虫取食的营养物,大量的营养物质通过韧皮部从植株其他部位转运到根结内,从而导致根部根结的膨大而使根鲜重超出了正常根的重量^[12]。本研究中各处理根系鲜重及其增加速度均大于不接种自根苗,这与金国良等^[12]和李文超等^[16]研究结果相似。但由于不同嫁接砧木根系本身存在差异,根系鲜重难以横向比较;例如在接种110 d后,抗病嫁接砧木‘海砧2号’根系与感病‘银龙黄籽’和‘清远黑皮冬瓜’自根苗并无显著差异,最主要的原因可能在于‘海砧2号’根系相对更为发达。

感病‘银龙黄籽’和‘海砧1号’嫁接苗受南方根结线虫侵染后生长缓慢,茎叶鲜质量和果实鲜质量显著低于抗病‘海砧2号’嫁接苗和未接种‘清远黑皮冬瓜’自根苗对照。尤其在接种110 d后,‘海砧1号’嫁接苗茎叶鲜重（840.8 g）低于接种60 d时的鲜重（846.0 g）,出现停止生长和早衰的现象。南方根结线虫的侵染直接损坏了根细胞的结构,破坏了根活力并阻碍矿质营养的运输,从而抑制了植株地上部的生长,造成产量损失。‘海砧2号’嫁接苗与未接种的‘清远黑皮冬瓜’自根苗在茎叶鲜质量和果实鲜质量方面无显著差异,进一步证实‘海砧2号’嫁接苗具有良好的根结线虫抗性,可应用于生产实际。

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