DON毒素作為小麥赤霉病損失率評估及防治指標的研究

樊平聲，周明國，陳長軍，王建新

(1.江蘇省農業科學院蔬菜研究所，江蘇　南京　210014；2.南京農業大學 植物保護學院，江蘇　南京　210095)

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DON毒素作為小麥赤霉病損失率評估及防治指標的研究

樊平聲1，周明國2*，陳長軍2，王建新2

(1.江蘇省農業科學院蔬菜研究所，江蘇南京210014；2.南京農業大學 植物保護學院，江蘇南京210095)

摘要：本文通過自然發病調查和人工接種方法，對小麥赤霉病發病程度與產量損失率的關系，以及小麥赤霉病發病程度與病粒中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)毒素濃度的關系進行了研究，并對制定小麥赤霉病的化學防治指標進行了探討，為指導大田防治提供依據。結果表明：小麥赤霉病發生程度和DON濃度呈極顯著的正相關關系。小麥赤霉病病粒率(FDK)(X)與DON毒素濃度(Y)的關系式分別是Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001)和Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)。小麥赤霉病造成小麥產量減少，根據小麥赤霉病產量損失率制訂的防治指標為小麥乳熟期的病情指數2.4-8.7%，或者是FDK 2.8-7.5%。小麥赤霉病產生的DON毒素污染小麥，造成小麥價格下降，根據小麥赤霉病DON造成小麥價格損失，小麥赤霉病的防治指標是乳熟期病情指數0.4-3.2%，或者是FDK 0.6%-3.1%。說明小麥赤霉病含有DON毒素引進小麥價格下降造成的損失大于其產量下降的損失。小麥赤霉病含有DON毒素造成其損失增大，改變了小麥赤霉病化學防治指標。簡要表述該研究的意義，并放在摘要中的合適位置

小麥赤霉病GibberellazeaeSchwei，無性代FusariumgraminearumSchwabe是我國小麥生產中危害最嚴重的病害之一[1-2]。不但造成小麥產量的嚴重損失，而且由于赤霉病菌分泌脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivaleno，DON)毒素，因此該病還威脅人們的身體健康[3-9]。中國國家標準化管理委員會制訂國家標準限定糧食中DON毒素不能超過1000 μg/kg(GB 2761-2011)[5]。前人對小麥赤霉病的防治指標進行了研究。但有關小麥赤霉病的防治指標的研究都是根據小麥產量的損失率而制定的，而根據小麥赤霉病DON毒素造成的損失制定小麥赤霉病的防治指標，國內外未見報道。為此，作者對自然發病和人工接種小麥赤霉病發生危害進行研究，其目的是：(1)小麥赤霉病發生對小麥產量損失率的影響；(2)小麥赤霉病發生對DON毒素含量的影響的相關關系；(3)根據小麥赤霉病對小麥產量、DON毒素濃度造成損失的相關關系的研究中，評估DON毒素對小麥赤霉病的損失率，制定防治指標。

1材料與方法

1.1試驗材料的選擇

自然發病的小麥病穗采自安徽省鳳陽縣，在小麥乳熟期，從豫麥18和皖麥18品種中選擇不同發病程度的0-4級病穗各50穗，參照小麥分級標準[4]分級，待小麥成熟后分別收獲，手工脫粒，自然曬干。考察不同小麥品種的病粒率、千粒重和理論產量，并記錄結果。

接種試驗于江浦農場進行。五個對赤霉病具有不同抗性的小麥品(系)是Alondra，雙體022，雙體044，雙體083和雙體084。使用濃度為105個/ml的G. zeae單孢分離菌株的分生孢子接種。接種后晴天用手動噴霧器每隔兩小時對麥穗噴霧保濕。兩周后調查病害發生程度。

1.2小麥赤霉病損失率測定

田間隨機樣本發病程度的考察：于小麥乳熟期，在大田采集的天然發病的小麥樣品中，記錄標記不同品種和處理的小麥發病級數并計算病情指數。

田間試驗采集樣本：在小麥乳熟期，在接種赤霉病菌的各小麥品種間，記錄標記小麥赤霉病發病程度并計算病情指數。

以上樣品在小麥成熟期收獲，實驗室考察各樣品麥谷中小麥赤霉病的穗粒數、病粒率、千粒重。

1.3小麥赤霉病樣品的選擇及DON毒素含量測定

小麥赤霉病發病麥谷的選擇：在田間采集和接種實驗小麥的不同發病品種，不同發病程度的麥谷中隨機抽取400粒小麥樣品，記錄樣品中小麥赤霉病的病粒率。

DON毒素的分離、提取與測定方法：把上述抽樣的樣品，參照Pingsheng Fan[6]方法分離、提取和測定麥谷中DON毒素濃度。

1.4統計分析

采用DPS軟件進行分析。

2結果及分析

2.1小麥赤霉病發生與產量損失率測定

小麥病粒率(X)和小麥產量(Y)呈極顯著(P<0.01)的負相關關系。在收獲后的小麥麥谷中，赤霉病病粒率(FDK)每增加1，小麥產量減少1.99-3.57kg/667m2(表1)。不同小麥品種(系)接種試驗表明，小麥乳熟期的病情指數同收獲后小麥麥谷中的病粒率呈極顯著的正相關線性關系(p<0.01)。病情指數越大，小麥中病粒率越多。本試驗中，不同小麥品種(系)的赤霉病的病情指數同麥谷千粒重呈極顯著的負相關(p<0.01)。小麥赤霉病乳熟期病情指數每增加1，小麥千粒重減少0.14-0.5g。據此估算，小麥品種的理論產量(Y)(kg/667m2)同赤霉病病情指數呈極顯著的負相關關系(p<0.01)。小麥赤霉病乳熟期病情指數增加1，小麥產量損失在1.77-5.4kg/667m2(表2)。

表1　小麥赤霉病病粒率與小麥產量的相關關系　單位：kg/667m2

2.2赤霉病發生與DON毒素濃度的相關關系

2.2.1小麥赤霉病病粒率與小麥DON毒素濃度的相關關系大田隨機取樣研究表明：皖麥18小麥赤霉病病粒率(X)與麥谷中DON毒素含量(Y)的關系Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)(圖1)。豫麥18赤霉病病粒率(X)與DON毒素濃度(Y)的關系式是Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001)(圖2)

表2　小麥赤霉病乳熟期病情指數與小麥產量的關系　單位：kg/667m2

圖1　豫麥18自然發病的赤霉病

圖2　皖麥18自然發病的小麥赤霉病病粒率

2.2.2小麥赤霉病病粒率DON毒素濃度的計算小麥赤霉病在自然發病的條件下，赤霉病病麥谷中的病粒率(FDK)和DON毒素濃度呈線性關系(圖1、圖2)。許多研究者用DON/FDK的值近似看作是病粒率為1%時的DON毒素濃度[7-9]，本研究中DON/FDK在0.31-0.91之間(表3)，說明在自然發病條件下麥谷中赤霉病病粒率1%時DON毒素濃度為0.31-0.91 mg/kg。

許多研究者認為可以把FDK/DON近似的等于麥谷中含有1 mg/kg DON毒素的病粒率[24-25]。本研究中接種試驗FDK/DON的值為1.1-3.1之間，自然發病條件下0.6-0.7，說明要產生1 mg/kg的DON毒素需要的病粒率是，0.6-3.1%之間(表3)。

表3　小麥赤霉病麥谷中病粒率和DON毒素濃度相關關系

2.3小麥赤霉病的防治指標制訂

2.3.1根據小麥赤霉病造成產量損失制訂的防治指標根據小麥赤霉病產量損失，防治指標可由公式[11]計算：

作物允許損失率=[C/YP(K/100)]×100%

其中C=防治費用，Y=小麥預期產量，P=小麥的市場價格，K=防治效果。

生產中，小麥赤霉病防治的傳統藥劑多菌靈，費用為3元/畝，化學藥劑多菌靈防治小麥赤霉病的效果在50%[9-11]，勞動力成本20-25元/667m2，小麥麥谷價格1.2元/kg。帶入公式估算在小麥500千克的高產栽培條件下，小麥赤霉病的產量允許損失率2-3%，即產量允許損失在10-15千克。

根據產量允許損失率10-15kg/667m2，結合表1，表2小麥赤霉病病情指數、病粒率和小麥產量相關關系，計算得到小麥赤霉病的防治指標：小麥乳熟期的病情指數為2.4-8.7%，或者是病粒率2.8-7.5%。(表4)。

表4　小麥赤霉病的產量損失制訂的防治指標

2.3.2根據小麥赤霉病菌產生的DON毒素制訂防治指標聯合國糧農組織和我國國家標準規定小麥作為糧食的標準是DON毒素含量不能超過1 mg/kg。當麥粒中DON毒素含量大于1而小于5 mg/kg時，小麥可以作為飼料，此時其價值損失約為30%。

目前國際上公認的化學防治對小麥赤霉病的毒素DON的防治效果約為48%[8-10]，根據這一結果，可以由公式1計算出小麥赤霉病的價值允許損失率為2-3%。根據聯合國糧農組織和我國對糧食中DON當毒素含量要求，麥谷中DON毒素超過1 mg/kg時，小麥價格損失已經超過30%，遠遠大于其產量損失。因此根據DON毒素含量對小麥所造成的價值損失，生產上應把小麥赤霉病的危害損失控制在毒素含量在1 mg/kg以內。因此，根據小麥赤霉病DON毒素所造成的損失制定的小麥赤霉病防治指標是：麥谷病粒率0.6%-3.1%之間，或者是乳熟期病情指數0.4-3.2之間(表5)。

3討論

3.1小麥赤霉病對小麥產量損失率測定和防治指標的制訂

小麥赤霉病造成小麥產量減產，本研究發現與小麥赤霉病產量與赤霉病病情指數呈極顯著的負相關，同時，小麥赤霉病的病情指數與麥谷中的病粒率和千粒重也呈極顯著的正相關或負相關關系。本研究根據小麥赤霉病造成小麥產量損失而制訂的防治指標為病粒率2.8-7.5%，或者是小麥乳熟期的病情指數為2.4-8.7%。這和前人研究者的小麥赤霉病的防治指標是病情指數在4.31-5.76之間[12]相差不大。

表5　根據小麥赤霉病DON毒素造成損失制訂的防治指標

3.2小麥赤霉病產生的DON毒素造成小麥損失率和防治指標制訂

小麥赤霉病產生的DON毒素，嚴重威脅人們的身體健康，并造成小麥價值的急劇降低。本研究根據麥粒中DON毒素污染造成小麥價值損失的小麥赤霉病的防治指標是病粒率在0.6%-3.3%之間，或者是乳熟期病情指數是0.4-3.2%。這一結果未見前人報道。

小麥赤霉病病粒率與麥粒中DON毒素濃度相關關系研究較多，同一地塊栽培的相同品種的麥田中，發生小麥赤霉病的麥粒中DON毒素濃度在不同年度并不相同，DON毒素濃度與小麥病粒率的線性相關關系的斜率在最高年份于最低年份的相差11.59倍。麥谷中DON毒素濃度在0.5和1.25 mg/ kg時的小麥病粒率分別是從0.53-7.14%和從1.86%-17.86%[13]。有研究發現對赤霉病抗病性強的小麥品種中需要2-4%的病粒率或2-8%病情指數可以產生1 mg/kg的DON毒素，而在感病品種上，則需要0.8-1.5%的病粒率或0.82-1.5%的病情指數才能產生1 mg/kg的DON毒素[3]。

3.3DON毒素污染造成的損失大于小麥產量的損失

小麥赤霉病引起小麥減產甚至絕收，小麥赤霉病的病粒中DON毒素造成麥谷污染問題已經成為比產量損失更大，其不但造成小麥商品價值降低，而且還威脅人們身體健康，應該引起人們高度重視。

4結論

4.1小麥赤霉病的發生嚴重影響小麥產量，造成小麥病粒率的增加、千粒重的下降。

4.2小麥赤霉病病粒DON毒素造成病小麥商品價值下降。小麥乳熟期病情指數達到0.4-3.2%，麥谷中DON毒素濃度將達到1 mg/kg而不能作為糧食流通。

4.3小麥赤霉病造成的產量損失和小麥赤霉病DON毒素污染所造成的價值損失是不一致的，本研究說明小麥赤霉病造成麥粒中DON毒素污染的損失已經超過其危害造成的產量損失。

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·研究簡報·

關鍵詞：DON毒素；小麥赤霉病；損失率；防治指標

Study on the control index of wheat dead blight caused byGibberellazeae

FANPing-sheng1，ZHOUMing-guo2*，CHENChang-jun2，WANGJian-xing2(1.InstituteofVegetableCrop，JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014，China；2.CollegeofPlantProtection，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China)

Abstract：Wheat head blight (WHB) is caused by Gibberella zeae (Schwein.) Petch， also known by the name of its anamorph Fusarium graminearum Schwabe. In order to provide scientific basis for the control of wheat head blight， establish its control index based on deoxynivalenol (DON) concentration under natural and inoculated conditions， the correlationship among the percentage of Fusarium damage kernel (FDK)， WHB disease severity and toxin DON in wheat grain were studied. The results indicated that the percentage of FDK and toxin DON concentration had significantly positive correlation. The formula between the percentage of FDK(X) and the DON content (Y) were observed with Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001) and Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)， respectively. The chemical control index was also discussed. According to the yield losses， the economic threshold of FDK for different varieties of wheats were 2.8-7.5%， while the economic threshold of disease index were 2.4-8.7% (Table 4). Based on the DON toxin content in the wheat grain， the economic threshold of DON/FDK (1mg/kg) for different wheat varieties were 0.6-3.1 while the economic threshold of disease index were 0.4-3.2%.

Key words：deoxynivalenol (DON); Wheat head blight WHB; loss rate；control index

文章編號：1008-0457(2015)05-0081-05國際

DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2015.05.016

中圖分類號：S432.4+4

文獻標識碼：A

通訊作者：*E-mail：mgzhou@njau.edu.cn。

基金項目：江蘇省農業自主創新基金CX(15)1044資助項目。

收稿日期：2015-09-17；修回日期：2015-10-10