大麥黃花葉病抗性差異對大麥主要農藝性狀的影響程度分析

徐 肖，潘雨涵，沈會權，呂 超，郭寶健，許如根

(1. 揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/糧食作物現代產業技術協同創新中心，教育部植物功能基因組學重點實驗室，揚州大學大麥研究所，江蘇揚州 225009；2.江蘇沿海地區農業科學研究所，江蘇鹽城 224001)

大麥黃花葉病主要危害東亞及西歐等冬大麥產區，是由禾谷多黏菌傳播大麥黃花葉病毒(Barley Yellow Mosaic Vrius，BaYMV)和大麥溫和花葉病毒(Barley Mild Mosaic Virus，BaMMV)引起，BaYMV和BaMMV可單獨或復合侵染大麥，以BaYMV侵染為主[1]。大麥黃花葉病于1940年首次在日本發生[2]，1978年首次在德國發生[3]，隨后英國、法國及荷蘭等多個西歐國家[4]均有報道；20世紀50年代首次在中國浙江省珠海農場出現，70年代在湖北、安徽、江蘇和浙江等長江中下游大麥產區大面積發病[5]。已有研究表明[6-7]，大麥黃花葉病可導致感病植株矮化、單株穗數減少、千粒重降低。大麥黃花葉病的危害程度與大麥品種發病的嚴重度有關，病害嚴重度較輕時，氣溫升高植株隱癥，對大麥株高及產量影響不顯著；病害嚴重度較重時，大麥植株株高降低、分蘗性減弱、單株穗數減少、空癟粒增加；部分發病嚴重的植株會在拔節期枯死，黃花葉病不但影響感病品種的產量，也影響其品質。關于大麥黃花葉病對大麥產量的影響，國內外已有較多報道[8-12]，但關于大麥黃花葉病抗性差異對大麥主要農藝性狀影響程度的報道較為少見。因此，本研究以江蘇省抗大麥黃花葉病主推品種揚農啤5號與日本引進感病品種日引3號及其構建的重組自交系為材料，研究大麥黃花葉病抗性差異對大麥主要農藝性狀的影響程度，以期為大麥黃花葉病的抗性鑒定及選育抗性穩定的大麥品種提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以抗大麥黃花葉病品種揚農啤5號與感病品種日引3號及其構建的253個F6重組自交系群體為材料，該群體由揚州大學大麥研究所構建。

1.2 試驗設計

于2013-2015年連續3年秋季將參試材料種植于揚州大學大麥黃花葉病病圃，每材料種植1行，行長1.2 m，行距0.2 m，每行點播40粒，其中2013年和2015年均設重復3次，2014年未設重復；于2015年按與病圃相同的種植方式將參試材料種植于揚州大學實驗農場無病田，3次重復。田間管理與當地其他農田一致。

1.3 性狀調查

1.3.1 大麥黃花葉病抗性調查

于播種次年春季病害始發期調查參試材料大麥黃花葉病抗性，每行材料均連續調查10株，每隔7 d調查1次，連續調查3次。

2014年調查時期：2月22日、3月1日和3月8日；2015年調查時期：3月3日、3月10日和3月17日；2016年調查時期：3月1日、3月8日和3月15日。參照黃培忠等[13]的標準，分4個等級評價大麥黃花葉病抗性。1級：葉片正常，呈綠色，無病斑；2級：葉片基本正常，有少許黃花病斑，但斑點未連成線；3級：葉片病斑的斑點連成線，葉片黃化，但植株不萎縮；4級：葉片出現大面積病斑，植株矮化、枯萎死亡。

采用病程梯圖下面積(Area Under the Disease Progress Stairs，AUDPS)[14]進行病情評價。病程梯圖下面積可以將多期病害調查值聯合起來，更準確地評估病害的發病程度。病程梯圖下面積計算公式：

其中，n為總調查次數，xi為第i次調查的嚴重度，ti為第i次調查的時間。

1.3.2 主要農藝性狀調查

成熟后，在每行參試材料中隨機取6株，按照《大麥種質資源描述規范和數據標準》[15]調查株高、主穗長、穗下節間長、單穗粒數、單株穗數和千粒重6個性狀。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 16.0軟件進行t測驗、方差分析和相關分析。

2 結果與分析

2.1 親本主要農藝性狀在病圃與無病田的表現

由表1可知，抗病親本揚農啤5號各性狀在病圃和無病田間無明顯差異；感病親本日引3號各性狀在病圃和無病田間差異均達到顯著水平(P<0.05)，其中，株高、主穗長和穗下節間長在病圃與無病田的差異均達極顯著水平(P<0.01)。

2.2 RIL群體主要農藝性狀在病圃與無病田的表現

由表2可知，除單株穗數和千粒重外，病圃RIL群體主要農藝性狀均值均較無病田相應性狀有不同程度的降低，尤以株高降幅最大，達到22.95%。無病田RIL群體的平均株高達96.42 cm，株高偏高，導致大部分株系灌漿期發生倒伏，千粒重降低。分析病圃植株6個農藝性狀的變異系數，發現主穗粒數在RIL群體內變異最為廣泛，變異系數達23.28%。

表1 親本主要農藝性狀在病圃與無病田的表現Table 1 Performance of main agronomic traits between two parents in diseased and disease-free fields

2.3 親本及RIL群體的大麥黃花葉病抗性表現

由表3可知， 3年9個時期揚農啤5號病級均為1級，表現為高抗；日引3號病級在3級左右，均為高感。不同年份、不同調查時期親本間的抗性均存在極顯著差異。分析RIL群體大麥黃花葉病病級的變幅和變異系數，發現大麥黃花葉病病級在群體內存在廣泛的變異，3年9個時期群體的病級平均值均介于雙親之間。2016年群體大麥黃花葉病病級的平均值均高于其他年份，發病最重，說明2015-2016年冬季及春季的氣候比較適合大麥黃花葉病的發生。

2.4 RIL群體大麥黃花葉病病級的方差分析

由表4可知，RIL群體大麥黃花葉病抗性在年份間、同一年份不同調查時期間、基因型間及基因型與年份互作間的差異均達到極顯著水平，說明群體大麥黃花葉病的抗性除受RIL的遺傳差異影響外，還受調查年份和調查時期的氣候因素影響。

2.5 RIL群體主要農藝性狀與大麥黃花葉病AUDPS的相關分析

由表5可知，3年試驗期間，RIL群體AUDPS與株高、穗下節間長、單株穗數及千粒重4個性狀間均呈負相關，并且與株高、單株穗數和千粒重的相關性均達到顯著或極顯著水平。RIL群體AUDPS與穗下節間長的相關性除2015年不顯著外，其他年份間均達到顯著或極顯著負相關；與主穗粒數均呈正相關，且在2015年時達到極顯著差異水平。說明大麥黃花葉病抗性與主要農藝性狀的相關性的方向在不同年份間基本一致，但相關程度差異較大。

表2 RIL群體主要農藝性狀在病圃與無病田的表現Table 2 Performance of main agronomic traits of the RIL population in diseased and disease-free fields

表3 不同年份不同調查時期親本及RIL群體的病級表現Table 3 The performance of disease severity of RIL population and parents in different years and periods

表4 2014年和2016年RIL群體不同時期病級的方差分析Table 4 ANOVA of the disease severity in RIL population in 2014 and 2016

表5 不同年份RIL群體主要農藝性狀與AUDPS的相關分析Table 5 Correlation analysis between main agronomic traits and AUDPS of RIL population

3 討 論

3.1 大麥黃花葉病發病程度與年份間氣候環境的關系

本研究中，不同年份不同調查時期親本間的抗性均存在極顯著差異，且這主要是因為黃花葉病抗性鑒定的3個年份冬季及春季的氣候條件存在一定差異，這與前人研究得出的大麥黃花葉病發病程度與年份間氣候條件及土壤溫濕度等關系密切[16-18]的結果一致。大麥黃花葉病毒(BaYMV)和大麥溫和花葉病毒(BaMMV)寄生于禾谷多黏菌的休眠孢子，大麥出苗后，病毒在冬前氣溫適宜和土壤墑情較好時會借助禾谷多黏菌從根部侵染至植株體內，隨水分運輸到植株葉片[16-18]，并于次年春季返青拔節期氣溫回升至15 ℃ 左右時，開始危害感病大麥葉片，心葉首先出現病斑，導致葉片黃化、植株矮化、分蘗減少，籽粒產量降低，甚至不結實；溫度升至20 ℃以上時，病害癥狀減輕，逐漸隱癥。禾谷多黏菌是一種專性寄生于大麥根部的土傳性真菌，最適生長溫度為10～16 ℃，低于5 ℃時休眠孢子不萌發，高于28 ℃時游動孢子不移動。因此，大麥黃花葉病發病的嚴重程度與大麥出苗后土壤溫度和水分關系密切，適期早播，有利于大麥根系的生長及病毒入侵，適宜的土壤水分也是大麥黃花葉病病毒侵入的重要條件之一，氣候干旱或過于濕潤均不利于大麥黃花葉病的侵染。另外，有研究顯示，堿性或中性土壤較適宜大麥黃花葉病的發生[19]。

3.2 大麥黃花葉病對大麥主要農藝性狀的影響

本研究表明，大麥黃花葉病可導致大麥株高、穗下節間長、穗長及每穗粒數減低或減少，這與前人研究結果一致[20]。但本研究還表明，病圃單株穗數和千粒重均增加，與前人研究結果不同，主要是因為病圃與無病田的土壤條件存在差異，無病田土壤為黏土，前期發苗性差，后期長勢旺，導致冬前分蘗少、單株成穗數少、株高偏高、倒伏嚴重、千粒重偏低；而病圃是沙壤土，前期發苗性好，后期長勢穩，幾乎無倒伏，灌漿充實。但具體原因尚需多年田間定位試驗驗證。

3.3 大麥黃花葉病抗性與大麥主要農藝性狀的相關性

李建波[21]于2013-2014年利用DH群體對大麥主要農藝性狀與大麥黃花葉病AUDPS進行相關分析發現，AUDPS與株高、主穗長、穗下節間長、主穗粒數、單株穗數及千粒重均呈負相關。而本研究中，AUDPS與株高、穗下節間長、單株穗數及千粒重呈負相關，但與主穗長及主穗粒數呈正相關，且3年試驗期間的相關性較一致，這可能與參試材料不同有關，但具體原因尚需進一步驗證。