CN113179780A - 一种西瓜嫁接方法及其在根结线虫防治中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种西瓜嫁接方法及其在根结线虫防治中的应用。本发明提供了一种西瓜嫁接方法，包括如下步骤：以具有根结线虫抗性的西瓜作为砧木，以栽培西瓜作为接穗进行嫁接。本发明不仅丰富了西瓜砧木的选择余地，具有明显的增产作用，对根结线虫的防治效果显著优于杀线虫药剂，同时改善了嫁接西瓜的风味与品质。此外，使用本发明防治根结线虫，减少了杀线虫药剂的使用，降低了生产成本，减少了农药残留，提升了西瓜种植收益与产品质量，保障了西瓜产业的可持续发展。

Description

一种西瓜嫁接方法及其在根结线虫防治中的应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种西瓜嫁接方法及其在根结线虫防治中的应用。
背景技术
西瓜(Citrullus Lanatus)是重要的经济作物，西瓜产业在我国农业生产中占有重要地位。据报道，我国西瓜的播种面积约占世界总面积的60％以上，产量占世界总产量的70％以上，播种面积与产量均居世界首位。西瓜是受根结线虫(Meloidogyne spp.)危害较重的作物，根结线虫刺激根组织形成大小不一的瘤状根结，导致西瓜根系吸收功能受阻，生长衰弱，抗病性下降，进而引起枯萎病等土传病害的复合侵染，从而加重发病。近年来，随着保护地栽培面积的不断扩大以及连年重茬，根结线虫给西瓜生产带来的经济损失不断增加，一般因根结线虫危害造成的损失达20％～30％，严重者达50％甚至绝收，对我国西瓜产业的可持续发展构成严重威胁。
目前西瓜生产上防治根结线虫的措施主要包括化学防治、生物防治、农业防治等。施用化学药剂不但增加生产成本，而且有的药剂属于长效剧毒农药，容易污染土壤和果实，不利于西瓜的无公害生产，生物防治和农业防治对人和环境的污染较小或没有污染，但效果不甚理想。利用抗性种质选育抗根结线虫砧木或品种是防治根结线虫的一条经济高效的途径。采用抗根结线虫砧木进行西瓜嫁接，在不影响西瓜产量和品质的前提下，既可克服连作障碍，减少根结线虫给西瓜生长带来的危害，又避免了使用剧毒农药的风险，挽回瓜农因根结线虫造成的经济损失，保证西瓜产业的可持续稳定发展，但目前国内外尚无抗根结线虫的西瓜砧木或品种在生产上推广应用。
利用抗性砧木进行嫁接栽培是控制西瓜根结线虫病害的有效措施，目前西瓜生产上应用的砧木主要为南瓜(Cucurbita moschata)和葫芦(Lagenaria siceraria)。南瓜对根结线虫较为敏感，南瓜与西瓜嫁接常产生一定比例的共生不亲和株，发生急性凋萎的几率较高，且利用南瓜作砧木，容易导致西瓜果实品质下降。葫芦对根结线虫的耐受性较低，耐高温能力不强，易染炭疽病，连续重茬种植，以葫芦为砧木的西瓜嫁接苗感染枯萎病的风险会大大增加。因此，从西瓜资源中筛选鉴定对根结线虫抗性较强的材料，进而选育抗根结线虫的西瓜砧木，对于解决或减轻根结线虫对西瓜的危害，具有重要的实践价值和潜在的应用前景。
发明内容
本发明针对根结线虫严重危害温室西瓜生产的突出问题，以及现有防控技术的不足，提供一种西瓜嫁接方法及其在根结线虫防治中的应用，主要涉及嫁接砧木的选择。
第一方面，本发明要求保护一种西瓜嫁接方法。
本发明要求保护的西瓜嫁接方法，可以包括如下步骤：以具有根结线虫抗性的西瓜作为砧木，以栽培西瓜作为接穗进行嫁接。
进一步地，所述根结线虫可为南方根结线虫。
进一步地，作为砧木的所述具有根结线虫抗性的西瓜可为西瓜品系XZ7(即PI296337)或西瓜品系XZ14(即PI482308)。
进一步地，进行所述嫁接的方式可为插接或劈接。
进一步地，作为接穗的所述栽培西瓜可为西瓜品种‘美丽’。
第二方面，本发明要求保护前文第一方面所述方法或通过前文第一方面所述方法得到的嫁接苗在防治西瓜根结线虫和/或促进西瓜增产和/或改善西瓜风味和品质中的应用。
第三方面，本发明要求保护西瓜品系XZ7(即PI296337)或西瓜品系XZ14(即PI482308)作为嫁接砧木在获得具有根结线虫抗性和/或能够促进增产和/或改善风味和品质的西瓜嫁接苗中的应用。
第四方面，本发明要求保护西瓜品系XZ7(即PI296337)或西瓜品系XZ14(即PI482308)作为砧木，西瓜品种‘美丽’作为接穗，在获得具有根结线虫抗性和/或能够促进增产和/或改善风味和品质的西瓜嫁接苗中的应用。
在本发明中，所述防治西瓜根结线虫和所述具有根结线虫抗性具体可体现为：提高对所述根结线虫的防治效果(％)和/或降低病级指数(RKI)。
其中，RKI＝∑(s×n)/N(s：各根结级别的代表值，n：各根结级别的株数，N：调查总株数)，据此计算各处理组合防治效果，防治效果(％)＝(RKI对照-RKI处理)/RKI对照×100％。
在本发明中，所述改善风味和品质主要体现在提高果实的维生素C含量。
在上述第二至四方面中，所述根结线虫可为南方根结线虫。
本发明具有如下优势：
(1)本发明通过田间病圃与盆栽接种相结合的抗线虫鉴定技术，从西瓜属种质资源中筛选到抗南方根结线虫的种质材料XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)，为西瓜抗线虫基因的定位、克隆以及西瓜线虫抗性的遗传改良提供了有用的遗传材料。
(2)本发明通过嫁接亲和力测定与共生亲和力测试，确定了插接和劈接两种适宜的嫁接方法，保障了砧木与接穗高度的亲和性与匹配度，为西瓜的高产高效优质栽培奠定了基础。
(3)本发明筛选到的西瓜品系XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)，在根结线虫抗性鉴定中表现抗南方根结线虫，在田间防效试验中，二者较对照具有明显的增产作用，对根结线虫的防效显著优于南瓜嫁接与杀线虫药剂，体现了本发明在防治根结线虫上的高效性。
(4)本发明以筛选到的西瓜品系XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)作砧木，栽培西瓜为接穗，实现了西瓜的共砧嫁接，本发明不仅丰富了西瓜嫁接生产上砧木品种的选择余地，同时改善了嫁接西瓜的风味与品质，克服了南瓜砧对西瓜风味品质的负面影响。
(5)本发明利用西瓜共砧防治根结线虫危害，减少了西瓜生产中杀线虫药剂以及其它化学农药的使用，不仅降低了生产成本，提高了种植收益，同时减少了产品中的农药残留，符合绿色农产品的市场需求，促进了无公害西瓜的产业化发展。
附图说明
图1为根结线虫病原鉴定。
图2为田间病圃抗线虫鉴定根部发病症状。XZ7即PI296337，XZ14即PI482308两者在田间表现抗南方根结线虫。XZ41(即PI482276)和青研砧木1号为感南方根结线虫对照。
图3为南方根结线虫接种液制备及其浓度标定。
图4为盆栽接种抗线虫鉴定根部发病症状。XZ7即PI296337，XZ14即PI482308，两者盆栽表现抗南方根结线虫。青研砧木1号为感南方根结线虫对照。
图5为西瓜砧木嫁接及其嫁接苗生长状况。
各图中，标注的“青砧1号”即表示“青研砧木1号”。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
西瓜品系XZ7和XZ14：分别为记载于“W.Patrick Wechter,et al.Identificationof Resistance to Fusarium oxysporum f.sp.niveum Race 2in Citrullus lanatusvar.citroides Plant Introductions.HORTSCIENCE 47(3):334-38.2012”一文中的西瓜品系PI296337和PI482308。
实施例1、西瓜抗根结线虫种质资源的鉴定筛选
1、种质资源搜集
从国内外搜集西瓜属种质资源218份，包括Citrullus lanatus 24份，Citrullusamarus 132份，Citrullus colocynthis 4份，Citrullus mucosospermus 50份，Citrullusecirrhosus 2份，Citrullus rehmii 2份，Citrullus naudinianus 4份。
2、田间病圃抗线虫鉴定筛选
a.田间病圃选择
选择根结线虫发病严重的西瓜地块，在西瓜发病时采集病根与根际土样，进行根结线虫种群鉴定与分离。根结线虫种群鉴定采用雌虫会阴花纹形态和苹果酸脱氢酶(MDH)、酯酶(EST)同工酶表型进行鉴定。根结线虫分离采用淘洗-过筛法，分别称取100g土样用水流冲洗，将悬浮液依次通过60、200和500目样本筛，收集500目筛网上的残物，淋洗、过滤后收集于小烧杯内，在体视解剖镜下统计线虫数量。经鉴定，该种群为南方根结线虫(图1)，抽检土样100g干土中平均根结线虫数量达105.7条，属根结线虫重度病圃，且根结线虫在田间分布均匀，符合田间病圃选择标准，适宜作为抗线虫鉴定的田间病圃。
b.无菌化育苗
所有材料均采用穴盘育苗，种子经55-60℃温汤浸种消毒，28℃恒温催芽，待种子露白后播种于穴盘，内装经高温(120℃)灭菌的市售基质，待幼苗长至3叶1心时进行田间移栽，每品种在田间定植78株，随机排列，3次重复，每小区定植26株，缓苗后进行正常的田间管理。
c.抗线虫鉴定
采收后用铁锹挖出完整根系，轻轻抖落根系上的泥土，统计根结线虫发病率，计算病级指数(RKI)。根结级别划分标准：0级为所有的根上都没有根结，1级为0％＜有根结的根系百分数＜10％，2级为10％≤有根结的根系百分数＜25％，3级为25％≤有根结的根系百分数＜50％，4级为50％≤有根结的根系百分数＜75％，5级为75％≤有根结的根系百分数≤100％。RKI＝∑(s×n)/N(s：各根结级别的代表值，n：各根结级别的株数，N：调查总株数)。群体抗性类型评价标准：免疫(IM)，RKI＝0；高抗(HR)，0＜RKI≤1；抗病(R)，1＜RKI≤2；中抗(MR)，2＜RKI≤3；感病(S)，3＜RKI≤4；高感(HS)，4＜RKI≤5。通过5年的田间病圃抗线虫鉴定，筛选出西瓜的2个品系XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)在田间表现抗南方根结线虫(图2)。
3、盆栽接种抗线虫鉴定
a.无菌化育苗
采用穴盘育苗，种子经55-60℃温汤浸种消毒，28℃恒温催芽，待种子露白后播种于穴盘，内装经高温(120℃)灭菌的基质(泥炭土∶蛭石＝1∶1)，待幼苗长至2叶1心时从育苗穴盘移入装有灭菌基质的盆钵中继续培养。
b.接种液制备与接种
将用于繁殖线虫的番茄根系冲洗干净，剪成1-2mm的小段，置于振荡罐中，然后按1:100的比例加入1％的NaOCl溶液，放入振荡器充分振荡2min，随后依次通过60、200和500目的网筛冲洗，最后用去离子水冲洗至线虫孵化杯中，置26℃恒温箱中孵化，逐天收集孵化的2龄幼虫，利用细胞计数皿在显微镜下统计线虫数并确定其浓度(图3)。待幼苗长至3～4片真叶时开始接种，接种采用2龄幼虫接种法，在西瓜根系周围用玻璃棒打2个孔，将收集孵化的2龄幼虫用移液器注入孔中，接种量为2000个幼虫·株-1，接种后进行正常的肥水管理。
c.抗线虫鉴定
接种8周后轻轻洗去根系的基质，调查记载每株根系的根结数和卵块数。根结数和卵块数的调查统计利用10倍相差显微镜，根结数和卵块数按0～5级指标评价：无根结或卵块为0级，1～2个根结或卵块为1级，3～10个为2级，11～30个为3级，31～100个为4级，大于100个为5级。根结指数(GI)和卵块指数(EI)的计算公式为G(E)I＝Σ(si·ni)/N(si:根结数或卵块数级别，ni：相应级别的株数，i：根结数或卵块数分级的各个级别，N：调查总株数)，病情指数(DI)计算公式为：
Figure BDA0003088909750000051
最后依据病情指数将各材料对根结线虫的寄主反应分为7级：免疫(IM)，0＜DI≤1；高抗(HR)，1＜DI≤2；抗(R)，2＜DI≤3；中抗(MR)，3＜DI≤4；中感(MS)，4＜DI≤5；感(S)，5＜DI≤6；高感(HS)，DI＞6。通过盆栽接种抗线虫鉴定，西瓜品系XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)表现抗南方根结线虫，且抗性稳定(图4)。
实施例2、西瓜抗根结线虫种质的嫁接适应性测试
1、育苗
砧木3份，分别为实施例1筛选出的西瓜品系XZ7和XZ14，以及南瓜青研砧木1号(CK)，接穗为甘肃省武威地区温室西瓜主栽品种‘美丽’。砧木采用营养钵育苗，接穗直接撒播在苗床上，砧木较接穗提前5d播种，出苗后进行正常的肥水管理，培育壮苗。
2、嫁接方法的筛选
通过适宜嫁接方法的筛选，确定采用插接和劈接两种方法进行嫁接。插接：先将砧木的真叶和生长点挖掉，用竹签从一侧子叶的主叶脉基部向另一侧子叶方向朝下斜插5～7mm深；再选适当的接穗，在子叶下8～10mm处下刀斜切至胚轴的2/3处，切口长约5mm左右，再从对面下刀，将接穗削成楔形，拔出竹签，插入接穗，夹好嫁接夹，栽入10×10cm的营养钵中，摆入扣了拱棚的苗床中。劈接：用刀片挑出砧木的真叶及生长点，顺两子叶的连接线的一半处向下直切8mm，接穗削法同插接，将削好的接穗插入砧木的切口中，用嫁接夹固定，栽入营养钵中，放入扣了拱棚的苗床中(图5)。嫁接后拱棚内白天温度控制在25-28℃，夜间保持在20℃左右，保温保湿遮荫，4天后逐步通风透光，待嫁接苗成活后，进行正常的肥水管理。
3、嫁接亲和力测定
嫁接亲和力用嫁接后的成活率表示，嫁接后砧木很快就与接穗愈合，成活率高，则表明该砧木与接穗的嫁接亲和力高。嫁接后2周待嫁接苗成活后，统计嫁接苗成活率，进行亲和力测定。试验结果如表1所示，3个砧木与西瓜嫁接后，嫁接成活率均在93％以上，从嫁接方法看，采用劈接法嫁接成活率略高于插接法，方差分析显示二者差异未达显著水平，说明两种嫁接法均适合西瓜嫁接。
表1、西瓜嫁接成活率测定结果
Figure BDA0003088909750000061
4、共生亲和力测试
嫁接苗成活后进行田间移栽，此后进行正常的生产管理。试验结果显示，嫁接苗在田间缓苗快，生长迅速，长势较好，节间短，雌花多，易坐瓜，说明西瓜品系XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)与西瓜的共生亲和力较好，适宜作西瓜的嫁接砧木。
实施例3、西瓜抗根结线虫嫁接砧木的产量测定与品质测试
1、试验处理
试验共设3个处理组合，均为嫁接栽培，砧木分别为XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)、青研砧木1号(CK)，接穗均为‘美丽’，在整个生长季不施用杀线虫药剂。田间按顺序排列，三次重复，小区面积7.2m2，每小区每个处理组合定植26株，每个处理组合共种植78株。
2、产量测定
试验结束后称取每个处理每个小区的小区产量，统计平均小区产量与平均单瓜重，计算折合亩产量。从表2可以看出，西瓜砧木XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)平均单瓜重与小区产量均高于对照青研砧木1号，XZ7(即PI296337)和XZ14(即PI482308)折合亩产较对照分别增产1463.8kg和1408.1kg，表现出了较高的增产作用。
表2、西瓜嫁接砧木产量测定结果
Figure BDA0003088909750000071
3、品质测试
从表3可以看出，除维生素C外，可溶性固形物、可溶性糖和粗纤维在不同嫁接组合间不存在显著差异，说明3个砧木对西瓜的这3个指标无明显影响，与对照青研砧木1号相比，西瓜砧木XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)的维生素C含量分别增加了51.6％和46.8％，方差分析达显著水平，但XZ7(即PI296337)与XZ14(即PI482308)间差异不显著。
表3、西瓜嫁接砧木品质测试结果
Figure BDA0003088909750000072
实施例4、西瓜抗根结线虫嫁接砧木的应用
1、试验地概况
该试验安排在甘肃省武威市凉州区发放镇贾家墩村日光温室，该地块为西瓜重茬地，连续种植嫁接西瓜10年以上，1年3～4茬连作栽培，粘性土壤，根结线虫发生严重，线虫种群鉴定属南方根结线虫，经测定土壤中根结线虫种群密度为112.6条/100g干土。
2、试验处理
试验共设6个处理组合，其中编号1、2、3为嫁接栽培，砧木分别为XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)、青研砧木1号(CK)，接穗均为‘美丽’，整个生长季不施用杀线虫药剂，编号4、5、6均为‘美丽’自根栽培，4号采用100倍植物线虫散从花期到结果期灌根4次，5号采用1000倍植物益生源(20140728.1PF:240714-1-2)从西瓜坐瓜后进行植株喷施，每隔10天喷一次，共喷3次，6号在缓苗后每次随水冲施800倍阿维菌素。田间按顺序排列，三次重复，每小区每个处理组合定植26株。
3、田间防效
试验结束后调查各处理组合根结线虫发病情况，统计病情级别及各级别发病株数，计算病级指数(RKI)，RKI＝∑(s×n)/N(s：各根结级别的代表值，n：各根结级别的株数，N：调查总株数)，据此计算各处理组合防治效果，防治效果(％)＝(RKI对照-RKI处理)/RKI对照×100％。比较6个处理组合的小区产量发现，西瓜砧木XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)与西瓜嫁接具有明显的增产作用，较对照增产分别达25.63％、23.92％，显著高于其它各处理组合，施用阿维菌素较对照增产13.81％，施用植物线虫散和植物益生源对西瓜增产作用不大(均低于4％)。从西瓜根系的病级指数看，施用植物线虫散和植物益生源以及青研砧木1号嫁接的病级指数相当，处于4.64-4.91之间，对根结线虫表现高感，施用阿维菌素病级指数为3.36，防治效果达31.15％，对根结线虫防治效果较好，西瓜砧木XZ7(即PI296337)、XZ14(即PI482308)病级指数仅为1.47、1.56，防治效果分别达69.88％、68.03％，二者对根结线虫的防效显著优于其它各处理组合(表4)。
表4、不同处理组合田间防治根结线虫试验结果
Figure BDA0003088909750000081
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。

Claims (9)

1.一种西瓜嫁接方法，包括如下步骤：以具有根结线虫抗性的西瓜作为砧木，以栽培西瓜作为接穗进行嫁接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根结线虫为南方根结线虫。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：作为砧木的所述具有根结线虫抗性的西瓜为西瓜品系PI296337或西瓜品系PI482308。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：进行所述嫁接的方式为插接或劈接。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：作为接穗的所述栽培西瓜为西瓜品种‘美丽’。
6.权利要求1-5中任一所述方法或通过权利要求1-5中任一所述方法得到的嫁接苗在防治西瓜根结线虫和/或促进西瓜增产和/或改善西瓜风味和品质中的应用。
7.西瓜品系PI296337或西瓜品系PI482308作为嫁接砧木在获得具有根结线虫抗性和/或能够促进增产和/或改善风味和品质的西瓜嫁接苗中的应用。
8.西瓜品系PI296337或西瓜品系PI482308作为砧木，西瓜品种‘美丽’作为接穗，在获得具有根结线虫抗性和/或能够促进增产和/或改善风味和品质的西瓜嫁接苗中的应用。
9.根据权利要求6-8中任一所述的应用，其特征在于：所述根结线虫为南方根结线虫。
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