砧用瓠瓜对枯萎病的抗性配合力及遗传分析

摘    要：探讨砧用瓠瓜对枯萎病的抗性遗传规律，明确砧用瓠瓜种质的育种利用价值，为瓠瓜抗枯萎病育种的亲本选择和杂种后代的抗病表型预测提供参考依据。利用对瓠瓜枯萎病表现不同抗性水平的4份砧用瓠瓜材料作为亲本，按Griffing完全双列杂交方法配制杂交组合，采用苗期伤根灌注法接种瓠瓜枯萎病病原菌，统计病情指数，分析抗病配合力；采用Hayman遗传分析方法探讨抗性遗传规律。结果表明，砧用瓠瓜枯萎病的抗性遗传符合“加性-显性-上位性”模型，以加性效应为主，显性程度为部分显性，显性方向为减效，抗病亲本中显性基因占比较大，抗病性狭义遗传力为77.68%；砧用瓠瓜材料H041的一般配合力为负向效应，且负向效应最大，极显著提高杂交后代的抗病性，以其为亲本配制的杂交组合具有较高的特殊配合力。因此，在枯萎病抗性育种中，应尽可能选用抗病性强的亲本进行杂交育种；H041可作为瓠瓜抗枯萎病育种的骨干亲本，在较早世代进行选择更有利于配制出杂种优势强的杂交种。

关键词：瓠瓜；枯萎病；配合力；加性-显性-上位性

中图分类号：S642.9                    文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）07-029-07

Analysis on combining ability and genetics of resistance to Fusarium wilt of rooted bottle gourd

ZHONG Chuan1， LIAO Jianjie1， 2， FANG Huarong1， YANG Yanjuan1， LI Changxia1， WANG Peng1

（1. Guangxi University， Nanning 530004， Guangxi， China; 2. Guangxi Minzu Normal University， Chongzuo 532200， Guangxi， China）

Abstract： The genetic pattern of resistance to calabash Fusarium wilt of rooted bottle gourd was explored， to provide reference for parental selection of calabash Fusarium wilt resistance and phenotypes prediction in hybrid progeny. Four materials with different resistance to calabash Fusarium wilt were used as parents to formulate hybrid combinations by Griffing complete diallel hybridization method. The pathogens of Fusarium wilt was inoculated the using root perfusion at seedling stage， and the disease index was calculated to analyze the resistance and combining ability. Hayman genetic analysis method was employed to explore the inheritance of resistance. The result showed that the inheritance of resistance to calabash Fusarium wilt was consistent with the additive-dominance-epistasis model， with additive effects as the main effect， partial dominance as the degree of dominance， and reduced dominance as the direction of dominance. The resistant parents contain more dominant genes than recessive genes， and the narrow heritability of resistance was 77.68%. The general combining ability（GCA）of H041 was negative， and the negative effect was the largest among the four materials， which could significantly improve the disease resistance of the hybrid offspring. Formulating hybrid combinations with H041 as the parent have a high specific coordination ability（SCA）. In summary， in the process of breeding for wilt resistance， the parents with strong disease resistance should be selected for hybrid breeding. H041 can be used as the backbone parent for the breeding for wilt resistance in bottle gourd， and selection in earlier generations is more conducive to formulating hybrids with strong heterosis.

Key words： Bottle gourd; Fusarium wilt; Combining ability; Additive-dominance-epistasis

尖孢镰刀菌（Fusarium. oxyspoorum）为瓜类枯萎病病原菌，根据分类依据将其分为尖孢镰刀菌葫芦专化型（F. oxyspoorum f. sp. lagenariae）、西瓜专化型（F. oxyspoorum f. sp. niveum）、黄瓜专化型（F. oxyspoorum f. sp. cucumerinum）等8个分化型，且各分化型对瓜类蔬菜的致病性存在差异[1]。瓠瓜枯萎病具有较强的侵染力，由尖孢镰刀菌葫芦专化型引起，主要从瓠瓜根部伤口入侵维管束，侵染植株后，由于毒素和导管堵塞等多因素共同作用，植株的输导机能受损，叶片从下向上逐渐变黄萎蔫，直至整株枯萎死亡[2]。当前，枯萎病是制约瓜类生产的重要土传病害之一。在重茬和连作区域，瓠瓜枯萎病发生尤为严重，会造成严重减产甚至绝收，给生产带来巨大的经济损失。采用嫁接栽培对瓜类枯萎病进行绿色防控是较为常用的手段，因此抗枯萎病的砧用瓠瓜选育是有效解决瓜类枯萎病危害问题的现实需要。瓠瓜根系发达，高抗黄瓜专化型、西瓜专化型等多种尖孢镰刀菌，甚至达到免疫水平，广泛用作黄瓜[3]、西瓜[4-5]、苦瓜[6]等瓜类作物的嫁接砧木。但是，不同瓠瓜对尖孢镰刀菌葫芦专化型的抗性水平差异较大，生产上应筛选抗葫芦专化型枯萎病的瓠瓜作为瓜类作物的嫁接砧木。因此，探究瓠瓜抗枯萎病遗传规律，分析杂交组合的配合力水平，对瓠瓜抗枯萎病杂交育种的亲本选配具有重要意义。

在实际生产中，杂交育种的关键是精准选择优良亲本，杂交后代表型取决于自交系亲本，配合力极其重要。配合力是预测杂交组合优劣的依据，测定亲本一般配合力，利于有目的地选择适宜配合力的亲本进行杂交育种，可提高定向育种效率，更快更好地实现育种目标，避免盲目配制浪费试验时间和成本。根据配合力筛选杂交亲本，广泛运用于甜瓜[7]、苦瓜[8]、西瓜[9]、黄瓜[10]和籽用西葫芦[11]等瓜类育种中，但主要集中在以产量和品质为目标性状的育种中，抗病育种相关的研究报道仍然较少。目前关于瓜类抗枯萎病的遗传规律仍不明确，因抗原材料、分析方法不同而呈现遗传多样化的特点，限制了瓜类作物抗枯萎病遗传育种研究进程和在实际生产中的应用。有关黄瓜抗枯萎病黄瓜专化型的遗传规律研究，包括单基因显性[12]、单基因隐性、寡基因和数量性状遗传[13]、多基因调控[14]、“两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因（MX2-ADI-AD）”混合遗传模型[15]等。西瓜枯萎病抗性遗传规律符合“加性-显性”模型，由多个隐性基因共同调控[16]。甜瓜抗枯萎病可能由单基因或多基因控制，Chikh-Rouhou 等[17]研究证明甜瓜枯萎病抗性由隐性多基因调控；陈渝文等[18]发现甜瓜枯萎病抗性是由2对主基因控制的数量性状，遗传规律符合“两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因”模型；而赵玉龙[19]则认为甜瓜枯萎病抗性为单基因显性遗传。在苦瓜抗枯萎病遗传特性研究中，赵秀娟等[20]认为苦瓜抗枯萎病受单一显性核基因控制；而刘子记等[21]的研究则发现苦瓜抗枯萎病由两对主基因共同调控，符合“加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因”遗传模型，呈现数量性状遗传的特征；琚茜茜等[22]发现苦瓜枯萎病抗性遗传符合-上位“MX2-ADI-AD”模型，由主基因和多基因共同控制，两对主基因的遗传显性度不同，分别为超显性和不完全显性。笔者所在团队的研究表明，瓠瓜抗枯萎病为多基因共同调控的数量性状[23]，遗传规律也符合“MX2-ADI-AD”模型，由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制[24]。

抗病砧用瓠瓜已广泛用于瓜类嫁接栽培，但主要针对非葫芦专化型的其他瓜类枯萎病，有关瓠瓜抗葫芦专化型枯萎病的抗性配合力研究较少，很大程度制约了瓠瓜抗枯萎病基因定位研究和育种工作的开展。笔者选择对瓠瓜枯萎病表现不同抗病水平的砧用瓠瓜做亲本，进行完全双列杂交，鉴定亲本及其杂种一代（F1）的抗病水平，分析抗性配合力及遗传规律，探讨砧用瓠瓜对枯萎病的抗性遗传规律，明确砧用瓠瓜种质的育种利用价值，为瓠瓜抗枯萎病育种的亲本选择、杂种后代的抗病表型预测提供理论依据，也为抗病基因定位研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017－2018年在广西大学农学院试验基地进行。供试砧用瓠瓜4份种质为广西大学农学院蔬菜团队经高代自交得到的纯合自交系，编号分别为H02（果实近圆形，感瓠瓜枯萎病）、H07（果实梨形，中抗瓠瓜枯萎病）、H041（果实梨形、抗瓠瓜枯萎病）、 H12（果实梨形，抗瓠瓜枯萎病）。采用Griffing完全双列杂交设计，获得正反交12个F1代种子。

供试的病原菌为尖孢镰刀菌葫芦专化型，从广西瓜类蔬菜产区南宁市五塘镇的瓠瓜枯萎病发病区域采集得到，通过分离纯化和保存作为接种源。

1.2 方法

病原菌接种采用苗期伤根灌注法，参考农业行业标准《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 瓠瓜》[25]鉴定抗病表型，具体操作步骤参考廖建杰[23]的方法。菌液浓度 1×106 CFU·mL-1，每株灌注10 mL菌液。各亲本和F1分别接种42株，3次重复。根据病情指数（DI）判定抗病水平，分为抗病（R，DI ≤25）、中抗（MR，25<DI ≤55）、感病（S，DI >55）。

DI=∑（各病级发病植株数×相对病级数值）/（供试株数×3）×100。

1.3 数据处理

采用DPS7.05软件进行数据处理，各亲本和F1的病情指数经反正弦转换后，按照Griffing完全双列杂交方法分析配合力和Hayman遗传分析方法的模型Ⅰ进行抗病遗传分析[26]。