不同侵染時期對小麥赤霉病發生和籽粒中DON積累的影響

徐飛 宋玉立 王俊美

摘要 為明確不同侵染時期對小麥赤霉病發生和籽粒中DON的積累情況，在2015年和2016年于河南省焦作市溫縣黃莊鎮西虢村田間進行小麥（‘豫保1號和 ‘周麥18）不同生育期接種對病穗率、病情指數、病粒率和籽粒中DON毒素積累的影響試驗。結果表明：小麥赤霉病菌在抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55～57）至灌漿中期（DAA=14或15，Zadoks=75）都能侵染麥穗，但在始花期前3～4 d的齊穗期（DAA=-3或-4，Zadoks=59）至始花期后4 d的灌漿初期（DAA=4，Zadoks=71）處理的病穗率、病情指數和病粒率顯著高于其他處理（P<0.05），其中盛花末期（DAA=1，Zadoks=69）處理的侵染率最高，為小麥赤霉病菌侵染發病的關鍵生育期。此外，在套袋保濕2 d的條件下赤霉病菌在小麥始花期前6 d的抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55～57）和始花期后10 d的乳熟期（DAA=10，Zadoks=73）也能有較高的侵染率。在籽粒中DON積累方面，‘豫保1號所有處理的籽粒中DON含量與病穗率、病情指數和病粒率的趨勢一致，都是盛花末期（DAA=1，Zadoks=69）處理的籽粒中DON含量最高（P<0.05），且間隔時間離盛花末期（Zadoks=69）越近籽粒中DON含量越高；而‘周麥18齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）至灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）處理的沒有顯著性差異，說明小麥赤霉病菌在始花期后14 d的灌漿中期侵染也能引起籽粒中DON的大量積累。

關鍵詞 小麥； 赤霉病； 侵染時期； 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇

中圖分類號： S 435.121.45

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017472

Abstract In order to clarify the effect of the different inoculation timing on Fusarium head blight （FHB） and mycotoxin accumulation in wheat， field experiments were conducted in Wen County of Henan Province in 2015 and 2016. Treatments consisted of different inoculation timings， including early heading stage （DAA=-6，Zadoks=55-57）， heading stage （DAA=-3 or -4，Zadoks=59）， heading stage （DAA=-1 or -2，Zadoks=59）， early anthesis stage （DAA=0，Zadoks=61）， late anthesis stage （DAA=1，Zadoks=67-69）， early filling stage （DAA=4，Zadoks=71）， milking stage （DAA=9 or 10，Zadoks=73） and mid-filling stage （DAA=14 or 15，Zadoks=75）. The results indicated thatFusarium graminearum could infect wheat head during early heading stage （DAA=-6，Zadoks=55-57） to mid-filling stage （DAA=14 or 15，Zadoks=75）. The FHB incidence， FHB disease index and percentage of Fusarium-damaged kernels from the heading stage （DAA=-3 or -4，Zadoks=59） to early filling stage （DAA=4，Zadoks=71） were significant higher than the other treatment （P<0.05）.

Among them， the highest infection rate was at the late anthesis stage （DAA=1， Zadoks=69）， which was the key stage of infection. In addition， the infection rate ofF.graminearumwas also higher at early heading stage （DAA=-6， Zadoks=55-57） and the milking stage （DAA=9 or 10； Zadoks=73） under humid condition. The closer time from late anthesis stage （DAA=1 or 3，Zadoks=69） was， the higher FHB incidence， FHB disease index and percentage of Fusarium-damaged kernels were. The trend of the DON content was consistent with the FHB incidence， FHB disease index and percentage of Fusarium-damaged kernels from the heading stage （DAA=-3 or -4，Zadoks=59） to early filling stage （DAA=4，Zadoks=71） in ‘Yubao 1， but there was no significant difference in DON content during heading stage （DAA=-4，Zadoks=59） to mid-filling stage （DAA=14，Zadoks=75） in ‘Zhoumai 18. Therefore， the infection ofFusarium graminearum during the middle and late filling stage of wheat cultivar ‘Zhoumai 18 could also cause the great accumulation of DON in grains.

Key words wheat； Fusarium head blight； timing of inoculation； deoxynivalenol

小麥赤霉病是小麥上的重要病害，它不僅對小麥產量造成損失，而且病籽粒中還帶有脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）毒素，對人畜健康造成嚴重危害[1-5]。小麥籽粒中毒素濃度超標不僅在我國存在，在世界各國小麥種植區都有報道[3-5]。

為了有效控制小麥赤霉病的發生發展和籽粒中DON的積累，明確小麥赤霉病菌的侵染時期非常重要。多項研究表明，小麥抽穗揚花期是小麥赤霉病菌最易侵染麥穗的時期[6]，同時也是小麥赤霉病防治的關鍵時期[7-11]。但小麥赤霉病菌在小麥花期前后侵染情況如何以及籽粒中DON的積累情況如何鮮有報道。作者用室內培養的小麥赤霉病菌孢子懸浮液在小麥抽穗期、始花期、盛花末期、灌漿初期和乳熟期等不同生育期進行噴霧接種，調查赤霉病最終病情，測定籽粒中DON毒素積累情況，旨在明確小麥赤霉病菌侵染和小麥籽粒DON積累的關鍵生育期，為小麥赤霉病的防治時期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試小麥品種

供試小麥品種為‘豫保1號和‘周麥18，均為小麥赤霉病的感病品種，其中‘豫保1號為河南省農業科學院植物保護研究所選育的半冬性品種，親本為‘豫麥2號/‘周8826；‘周麥18為河南省周口農業科學院選育的半冬性品種，也是河南省小麥品種區試的對照品種，親本為‘內鄉185/‘周麥9號。兩個品種均由河南省農業科學院植物保護研究所保存和提供。

1.2 田間試驗設計

試驗地點在河南省焦作市溫縣黃莊鎮西虢村（經度：112.959 4°，緯度：34.980 2°，海拔：112.8 m）。2015年于10月8日播種，2016年6月5日收獲，供試小麥品種為‘周麥18；2016年于10月10日播種，2017年6月6日收獲，試驗小麥品種為‘豫保1號和‘周麥18。每個處理小區寬2 m，長6 m，行距20 cm，隨機區組排列，每個處理3次重復，播種量為135～150 kg/hm.2，按常規措施進行田間管理，使用除草劑和殺蟲劑，但不使用殺菌劑。

1.3 接種物的培養與田間接種

試驗菌株為5株毒素化學型均為15ADON的禾谷鐮刀菌Fusarium graminearum，分別為14LY9-2-4、14AY1-2、14YY1-3、14KF3-8、14ZK1-4。將-80℃凍存的禾谷鐮刀菌菌株在新鮮的PDA平板上活化，25℃黑暗條件下培養3 d，打取10塊直徑5 mm邊緣菌絲塊轉接到150 mL的羧甲基纖維素酯液體培養基（CMC）中，置于恒溫搖床上，25℃ 150 r/min 搖培5 d，每個菌株10瓶（150 mL CMC/250 mL三角瓶）。分別將供試菌株的分生孢子懸浮液用雙重紗布過濾，用血球計數板計數，記錄各菌株分生孢子懸浮液濃度并置于-20℃的冰箱保存。田間噴霧接種前將各菌株等孢子量混合，用水調至分生孢子濃度為5×10.4個/mL[13-14]。

接種處理時期根據與揚花初期相距的天數（days after anthesis，DAA）和生育期（Zadoks）[12]分別標注。接種處理時期包括：抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55～57）、齊穗期（DAA=-3或-4，Zadoks=59）、齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59）、始花期（DAA=0，Zadoks=61）、盛花末期（DAA=1，Zadoks=69）、灌漿初期（DAA=4，Zadoks=71）、乳熟期（DAA=10，Zadoks=73）和灌漿中期（DAA=15，Zadoks=75）共8個時期。在相應的接種時期，使用手持式小型氣壓式噴霧器，將禾谷鐮刀菌分生孢子懸浮液（濃度為5×10.4個/mL），按50 mL/m.2進行均勻噴霧。接種時間選擇在下午4：00以后，接種前先噴水保濕，用水量為750 L/ hm.2。每個小區接種后選取4點，每點10穗，共40穗，用塑料袋套袋保濕，2 d后去掉塑料袋，并用紅色繩子系住作為標記。小麥蠟熟期前（揚花后21 d）調查病情，自然條件下（接種后沒有套袋保濕處理）選取3點，每點框出0.667 m.2的樣方，調查記載框內的病穗數和病級；套袋保濕的處理每個小區選取40個穗，也同樣記錄病穗數和病級[15]。病級記載標準為：0級，無發病小穗；1級，零星小穗發病，發病小穗數占總小穗數的25.0%以下；2級，發病小穗占總小穗數的25.0%～50.0%；3級，發病小穗占總小穗數的50.1%～75.0%； 4級，發病小穗占總小穗數的75.0%以上。病穗率和病情指數計算方法如下：

病穗率=病穗數總穗數×100%；

病情指數=∑（各病級穗數×病級數）總穗數×4×100。

小麥成熟后（DAA=40），每個小區取3個樣方（每個樣方為0.667 m.2），使用小型脫粒機脫粒，晾干后分別裝在網袋中并稱量；每袋中取兩個500粒麥粒分別稱量，調查病粒數，計算病粒率；每袋樣本取出粉碎，然后稱取粉碎后的樣本5 g裝入50 mL離心管中進行DON測定。每個小區麥粒樣品粉碎后，嚴格清理以避免相互污染，最后放入4℃冰箱中保存。

將5 g樣品粉末加入50 mL離心管中，再加入25 mL蒸餾水，用力振蕩3 min，并使用Whatman No.1濾紙過濾，收集濾液，然后稀釋10、100、1 000和10 000倍備用。使用RIDASCREEN.DON酶聯免疫法嘔吐毒素定量檢測（R5906）試劑盒檢測樣品中DON毒素，操作步驟按照ELISA試劑盒說明書進行[13-14]。標準樣品濃度為0、3.7、11.1、33.3、100 μg/L。在酶標儀上同時測定標準樣品和待測樣品450 nm處的吸光度值，每個樣品重復測定3次。當濾液中DON毒素濃度過高或者過低而超出檢測范圍時，使用其不同倍數的稀釋液。使用R-Biopharm德國拜發應用軟件RIDA.SOFT Win（Z9999）進行結果評估。并按照單次檢測的Logit/log曲線進行分析，然后計算3次檢測結果的平均值。

2 結果與分析

2.1 2015年自然條件下‘周麥18 不同生育期接種對赤霉病病穗率和病情指數的影響

2015年試驗中，小麥品種‘周麥186個接種時期的生育期分別是，4月22日為齊穗期（DAA=-2，Zadoks=59），4月24日為始花期（DAA=0，Zadoks=61），4月26日為盛花末期（DAA=2，Zadoks=68），4月28日為灌漿初期（DAA=4，Zadoks=71），5月4日進入乳熟期（DAA=10，Zadoks=73），5月9日為灌漿中期（DAA=15，Zadoks=75）。4月22日-6月6日的平均溫度為23℃，降雨量為15.6 mm，分布在灌漿中期。自然條件下田間試驗調查結果表明，齊穗期（DAA=-2，Zadoks=59），始花期（DAA=0，Zadoks=61），盛花末期（DAA=2，Zadoks=68），灌漿初期（DAA=4，Zadoks=71）處理的病穗率分別為69.2%，84.8%，80.4%和90.7%，病情指數分別為24.5，34.1，29.3，30.8，它們的病穗率間和病情指數間沒有顯著差異（P>0.05）。乳熟期（DAA=10，Zadoks=73）和灌漿中期（DAA=15，Zadoks=75）處理的病穗率分別為16.7%和9.6%，病情指數分別為4.4和2.6，它們的病穗率和病情指數顯著低于其他生育期處理的病穗率和病情指數（P<0.05）（圖1）。

2.2 2016年自然條件下‘周麥18 不同生育期接種對赤霉病病穗率、病情指數、病粒率和籽粒中DON含量的影響

2016年試驗中，‘周麥18在8個接種時期的生育期分別是，4月18日處于抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55），4月21日處于齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59），4月24日仍處于齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59），4月25日為始花期（DAA=0，Zadoks=61），4月26日為盛花期（DAA=1，Zadoks=67），4月28日為灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71），5月4日進入乳熟期（DAA=9，Zadoks=73），5月9日為灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）。4月18日-6月6日的平均溫度為22℃，降雨量為53.9 mm，分布在灌漿中期和收獲期。自然條件下田間試驗調查結果表明，齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59）、始花期（DAA=0，Zadoks=61）和灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71）處理的病穗率較高，分別為35.1%，31.7%和31.3%，且相互之間沒有顯著性差異（P>0.05）；齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）處理的病穗率次之，為14.6%；抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55），乳熟期（DAA=9，Zadoks=73）和灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）處理的病穗率顯著低于其他處理的病穗率（P<0.05）（圖2e）。在病情指數方面，灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71）>始花期（DAA=0，Zadoks=61）>揚花前1天的齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59）和盛花期（DAA=1，Zadoks=67）>揚花前4天的齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）>灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75），抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55）和乳熟期（DAA=9，Zadoks=73）（圖2e）。收獲后籽粒取樣室內檢測結果表明，‘周麥18 盛花期（DAA=1，Zadoks=67）處理的病粒率最高，為18.8%，與始花期（DAA=0，Zadoks=61）和灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71）處理的病粒率沒有顯著性差異，但顯著高于其他處理的病粒率（P<0.05）。揚花前4 d的齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）、揚花前1 d的齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59）、乳熟期（DAA=9，Zadoks=73）和灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）處理的病粒率之間沒有顯著性差異（P>0.05），分別為8.8%，11.6%，11.1%和8.1%。抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55）處理的病粒率最低為4.5%。在籽粒中DON含量上，所有處理的籽粒中DON含量在7.5 ～22.5 mg/kg之間。除抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55）外，其他處理的籽粒中DON含量沒有顯著性差異（P>0.05）（圖2f）。

2.3 2016年保濕條件下‘周麥18 不同生育期接種對赤霉病病穗率和病情指數的影響

‘周麥18接種后套袋保濕2 d的條件下田間試驗調查結果表明，各個處理的病穗率和病情指數都比自然條件下高，病穗率為13.8%～88.8%，病情指數為3.8～64.7（圖2d）。齊穗期（DAA=-1，Zadoks=59）、始花期（DAA=0，Zadoks=61）和盛花期（DAA=1，Zadoks=67）處理的病穗率較高，分別為75.0%，88.8%，87.5%，它們之間沒有顯著性差異；齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）和灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71）處理的病穗率次之；再次為揚花前6 d的抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55）和乳熟期（DAA=9，Zadoks=73）處理的病穗率；灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）處理的病穗率最低。在病情指數上，盛花期（DAA=1，Zadoks=67）處理的病情指數最高，為64.7，與始花期（DAA=0，Zadoks=61）處理的病情指數沒有顯著性差異，但顯著高于其他處理的病情指數。齊穗期（DAA=-4，Zadoks=59）和灌漿初期（DAA=3，Zadoks=71）處理的病情指數分別為44.7和47.2，它們之間沒有顯著性差異。抽穗盛期（DAA=-6，Zadoks=55）、乳熟期（DAA=9，Zadoks=73）和灌漿中期（DAA=14，Zadoks=75）處理的病情指數較低，分別為17.8，10.0和3.8。

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（責任編輯：楊明麗）