云南粳稻品種(系)對(duì)稻瘟病的抗性鑒定與評(píng)價(jià)

董麗英，李國(guó)生，趙秀蘭，劉樹芳，李迅東，釧興寬，康洪燦，楊勤忠*

(1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.保山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南 保山 678000；3.滄源佤族自治縣植保植檢站，云南 臨滄 677400)

【研究意義】水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球約有1/2的人口以稻米為主食[1-2]。在水稻生產(chǎn)中，由稻瘟病菌(MagnaportheoryzaeCouch & Kohn)[3]引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)區(qū)危害最為嚴(yán)重的病害之一，全球超過(guò)85個(gè)國(guó)家的水稻種植區(qū)均有稻瘟病的危害，其對(duì)世界的糧食安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[4-7]。生產(chǎn)實(shí)踐證明，利用抗病基因進(jìn)行抗病品種的選育及合理地利用是水稻生產(chǎn)上控制該病害最經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的防治措施[5,8]。評(píng)價(jià)和篩選優(yōu)異的抗源材料用于水稻的抗病育種以解決品種抗性持久性的問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。【前人研究進(jìn)展】采用田間自然誘發(fā)結(jié)合室內(nèi)接種病原菌，開展水稻材料的稻瘟病抗性鑒定，已被廣泛用于水稻資源的抗抗病性評(píng)價(jià),以水稻材料的抗性水平，為抗病新品種的選育提供科學(xué)依據(jù)[9-11]。【本研究切入點(diǎn)】水稻是云南省的主要糧食作物，種植的面積約為68.36萬(wàn)hm2[12]，從海拔76～2500 m均有水稻分布；由于其獨(dú)特的立體氣候，在云南秈稻和粳稻均有種植，其中粳稻占60 %左右，以常規(guī)粳稻為主，在云南省的水稻生產(chǎn)中具有重要的地位。稻瘟病是云南省水稻產(chǎn)區(qū)的主要病害，全省常年發(fā)生面積20萬(wàn)hm2左右，年損失稻谷2～3萬(wàn)t[13]。開展云南已育成的粳稻品種(系)的稻瘟病抗性評(píng)價(jià)，明確云南粳稻品種(系)的抗性水平，對(duì)于有效控制水稻生產(chǎn)上稻瘟病的危害起著至關(guān)重要的作用。【擬解決的關(guān)鍵問題】明確云南省自20世紀(jì)60年代以來(lái)引進(jìn)及選育品種稻瘟病抗性水平，為云南水稻品種選育、布局以及利用抗病品種持續(xù)控制稻瘟病的發(fā)生提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

188個(gè)粳稻品種(系)包括云南省20世紀(jì)60年代引進(jìn)的西南175、黎明及2013年以前育成的粳稻品種(品系)(表1)。用9個(gè)采自云南省不同稻區(qū)且致病性較強(qiáng)的單孢菌株，對(duì)在病圃表現(xiàn)抗病的材料進(jìn)行接種分析(表2)。

1.2 田間病圃自然誘發(fā)鑒定

1.2.1 田間鑒定病圃選擇 病圃位于保山市隆陽(yáng)區(qū)(海拔1650 m)。188個(gè)粳稻品種(系)于2015年4月10日播種于鑒定圃秧田，并于5月20日移栽至大田，按株行距10 cm×20 cm 進(jìn)行移栽，每品種(系)移栽2行，每行10苗。田塊的四周移栽80 cm寬的蒙古稻作誘行，并于鑒定材料每行的兩端分別移栽1叢感病的蒙古稻作誘發(fā)。

1.2.2 葉瘟分級(jí)及調(diào)查 調(diào)查于水稻分蘗盛期進(jìn)行，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按以下方法進(jìn)行[11]：0級(jí)：無(wú)病；1級(jí)：針頭褐點(diǎn)；2級(jí)：稍大褐色；3級(jí)：小圓至稍長(zhǎng)的灰色斑，邊緣褐色，病斑長(zhǎng)1～2 mm；4級(jí)：典型紡錘狀，病斑長(zhǎng)2 mm以上，通常在二條葉脈間，危害面積不超過(guò)葉面2 %；5級(jí)：典型病斑，危害面積為2.1 %～10 %；6級(jí)：典型病斑，危害面積為10.1 %～25%；7級(jí)：典型病斑，危害面積為25.1 %～50 %；；8級(jí)：典型病斑，危害面積為50.1 %～75 %；9級(jí)：大部分葉枯死，占葉面積的75 %～90 %；10級(jí)：全部莖葉枯死，整株枯死。其中0～1級(jí)為高抗(HR)；2～3級(jí)為抗(R)；4級(jí)為中抗(MR)；5級(jí)為中感(MS)，6～7級(jí)為感病(S)；8～10級(jí)別為高感(HS)。

表1 188個(gè)云南粳稻品種(系)田間葉、穗瘟抗性鑒定結(jié)果

續(xù)表1 Continued table 1

品種(品系)Cultivar(line)發(fā)病級(jí)別Disease scores葉瘟Leaf blast穗瘟Panicle blast品種名稱Cultivar(line)發(fā)病級(jí)別Disease scores葉瘟Leaf blast穗瘟Panicle blast楚粳26號(hào)17合系6號(hào)59楚粳27號(hào)00合系7號(hào)49楚粳28號(hào)37合系8號(hào)49楚粳29號(hào)47合系9號(hào)49楚粳30號(hào)33合系10號(hào)59楚粳31號(hào)00合系11號(hào)35昌粳8號(hào)50合系12號(hào)59昌粳9號(hào)70合系13號(hào)59昌粳10號(hào)00合系14號(hào)89昌粳11號(hào)70合系15號(hào)09昌粳12號(hào)00合系16號(hào)45鳳稻9號(hào)79合系17號(hào)49鳳稻10號(hào)79合系18號(hào)49鳳稻11號(hào)59合系19號(hào)69鳳稻12號(hào)79合系20號(hào)33合系21號(hào)35靖粳14號(hào)15合系22號(hào)79靖粳16號(hào)39合系23號(hào)69靖粳17號(hào)05合系24號(hào)39靖粳18號(hào)03合系25號(hào)49靖粳優(yōu)1號(hào)69合系26號(hào)79靖粳優(yōu)2號(hào)49合系27號(hào)09靖粳優(yōu)3號(hào)49合系28號(hào)59麗粳2號(hào)89合系29號(hào)59麗粳3號(hào)79合系30號(hào)39麗粳4號(hào)50合系31號(hào)49麗粳5號(hào)69合系32號(hào)49麗粳6號(hào)69合系33號(hào)49麗粳8號(hào)37合系34號(hào)55麗粳9號(hào)39合系35號(hào)69麗粳10號(hào)49合系36號(hào)45麗粳11號(hào)39合系37號(hào)79麗粳314號(hào)39合系38號(hào)49岫03-8號(hào)00合系39號(hào)69岫粳19號(hào)00合系40號(hào)35岫07-33號(hào)30合系41號(hào)49岫粳11號(hào)00合系42號(hào)39岫136-16號(hào)00滇粳優(yōu)2號(hào)39岫糯3號(hào)31滇粳優(yōu)2號(hào)39岫191-10號(hào)00滇系1號(hào)19岫191-23號(hào)00

續(xù)表1 Continued table 1

品種(品系)Cultivar(line)發(fā)病級(jí)別Disease scores葉瘟Leaf blast穗瘟Panicle blast品種名稱Cultivar(line)發(fā)病級(jí)別Disease scores葉瘟Leaf blast穗瘟Panicle blast滇系4號(hào)49岫191-7號(hào)00滇系6號(hào)79岫5-15號(hào)25劍粳3號(hào)47岫87-15號(hào)00劍粳6號(hào)39岫87-22號(hào)00劍粳7號(hào)39岫粳5號(hào)15靖粳7號(hào)89岫粳12號(hào)00靖粳8號(hào)10岫粳13號(hào)09靖粳9號(hào)30岫粳14號(hào)00靖粳9B號(hào)30岫粳15號(hào)00靖粳10號(hào)00云粳1號(hào)49靖粳11號(hào)09云粳2號(hào)39靖粳12號(hào)15云粳3號(hào)49靖粳13號(hào)37云粳4號(hào)67云粳5號(hào)29云粳30號(hào)47云粳6號(hào)49云粳31號(hào)39云粳7號(hào)47云粳32號(hào)29云粳8號(hào)49云粳33號(hào)39云粳9號(hào)85云粳優(yōu)1號(hào)59云粳10號(hào)39云粳優(yōu)3號(hào)19云粳12號(hào)17云粳優(yōu)5號(hào)59云粳135-2號(hào)39轟雜135號(hào)23云粳136號(hào)37粘粳7號(hào)79云粳14號(hào)19沾粳9號(hào)89云粳15號(hào)07銀光39云粳16號(hào)49玉粳13號(hào)00云粳17號(hào)29玉粳14號(hào)00云粳18號(hào)05云稻1號(hào)35云粳19號(hào)59云稻2號(hào)11云粳20號(hào)49昆粳4號(hào)59云粳21號(hào)59晉寧78-10239云粳219號(hào)39合靖9號(hào)39云粳22號(hào)17楚恢8號(hào)05云粳23號(hào)33滇靖8號(hào)25云粳24號(hào)37鶴16號(hào)27云粳25號(hào)37轟早生89云粳26號(hào)49西南17589云粳27號(hào)69滇榆一號(hào)89云粳29號(hào)45黎明89

1.2.3 穗瘟分級(jí)及調(diào)查 穗瘟的調(diào)查于鑒定圃中水稻蠟熟后進(jìn)行調(diào)查，按如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行(GB/T 15790-2009)：0級(jí)：無(wú)病；1級(jí)：個(gè)別枝梗發(fā)病，損失在5 %以下；3級(jí)：枝梗或主軸發(fā)病，損失在6 %～20 %；5級(jí)：主軸或穗頸發(fā)病，造成谷粒半癟，損失在21 %～50 %；7級(jí)：穗頸發(fā)病，大部分空癟，損失在51 %～70 %；9級(jí)：穗頸大部分發(fā)病，造成白穗，損失在71 %～100 %；其中0級(jí)為高抗(HR)；1級(jí)為抗(R)；3級(jí)為中抗(MR)；5級(jí)為感病(S)；7～9級(jí)為高感(HS)。

1.3 苗期室內(nèi)人工接種鑒定

1.3.1 水稻育苗、病原菌培養(yǎng)與接種 田間鑒定表現(xiàn)抗病水稻品種(系)在浸種催芽后，播于裝有秧田土的塑料育苗盒(12 cm×18 cm×5 cm)內(nèi)，每個(gè)品種(系)播種5粒，設(shè)3次重復(fù)。在溫室內(nèi)育苗，2葉期開始追施尿素0.5 g/盒，共施2次。將實(shí)驗(yàn)室保存于-20 ℃濾紙片上的單孢菌株轉(zhuǎn)移到PDA斜面培養(yǎng)基上進(jìn)行活化，并將活化后的病原菌轉(zhuǎn)接到燕麥片培養(yǎng)基上，于25 ℃下培養(yǎng)7 d，待菌絲長(zhǎng)滿培養(yǎng)基后，用滅菌水洗去氣生菌絲，并在30W的日光燈連續(xù)照射下培養(yǎng)3 d進(jìn)行產(chǎn)孢。用蒸餾水洗下分生孢子并加入0.02 %的Tween-20制成孢子懸浮液用于噴霧接種，孢子濃度為20～50個(gè)/150倍視野(2×105～5×105孢子/mL)。當(dāng)水稻苗長(zhǎng)到3.5葉期時(shí)進(jìn)行噴霧接種，接種后的苗置于保濕培養(yǎng)箱(日本池田理化產(chǎn))內(nèi)25 ℃暗培養(yǎng)24 h。然后從保濕培養(yǎng)箱中取出放在溫室(溫度25～30 ℃)內(nèi)，每天進(jìn)行定時(shí)清水噴霧以保持溫室的濕度，創(chuàng)造有利發(fā)病的條件。

1.3.2 分級(jí)調(diào)查 接種7 d后按照下列標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查發(fā)病情況[14]。0級(jí)：無(wú)任何病斑；1級(jí)：褐點(diǎn)型病斑，直徑≤ 1 mm，不具產(chǎn)孢能力；2級(jí)：橢圓形病斑，1<直徑≤ 2 mm，病斑周圍具褐色邊緣，中央灰白色，具產(chǎn)孢能力；3級(jí)：橢圓形病斑，直徑為2<直徑≤ 3 mm，病斑周圍具褐色邊緣，中央灰白色，具產(chǎn)孢能力；4級(jí)：典型梭形或紡錘形病斑，病斑無(wú)融合或略微融合；5級(jí)：病斑類型與4級(jí)相同，但由于病斑間融合，葉片上半部出現(xiàn)枯萎。其中0～2級(jí)為抗病反應(yīng)(R)，3～5級(jí)為感病反應(yīng)(S)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粳稻品種(系)葉瘟的抗性鑒定

在保山稻瘟病鑒定圃，共計(jì)鑒定了188個(gè)粳稻品種(系)，各材料的葉瘟發(fā)病情況見表1所示。在這些品種(系)中，高抗葉瘟的品種(系)(0～1級(jí))占鑒定品種(系)的29.26 %；表現(xiàn)抗葉瘟的品種(系)(2～3級(jí))占鑒定品種(系)的28.72 %；中抗葉瘟的品種(系)占15.96 %；中感葉瘟的品種(系)(5級(jí))占鑒定品種(系)的10.11 %；感病葉瘟的品種(系)(6～7級(jí))占鑒定品種(系)的10.64 %；高感葉瘟的品種(系)(8級(jí)別)占鑒定品種(系)的5.32 %；未發(fā)現(xiàn)葉瘟發(fā)病為9～10級(jí)的品種，各級(jí)別品種(系)的數(shù)量見圖1。

2.2 粳稻品種(系)穗瘟的抗性鑒定

188個(gè)品種(系)穗瘟鑒定的結(jié)果見表1。其中對(duì)穗瘟表現(xiàn)高抗(0級(jí))占全部鑒定品種(系)的17.02 %；對(duì)穗瘟表現(xiàn)抗病(1級(jí))的品種(系)占全部鑒定品種(系)的1.60 %；對(duì)穗瘟表現(xiàn)中抗(3級(jí))的品種(系)占全部鑒定品種(系)的3.72 %；表現(xiàn)感(5級(jí))穗瘟的品種(系)占全部鑒定品種(系)的11.70 %；表現(xiàn)高感穗瘟(7～9級(jí))的品種(系)占全部鑒定品種(系)的65.96 %；各級(jí)別的品種(系)數(shù)量見圖1。

2.3 水稻品種(系)的室內(nèi)抗性鑒定評(píng)價(jià)及抗源篩選

在葉瘟和穗瘟評(píng)價(jià)中，38個(gè)品種(系)在田間對(duì)葉、穗瘟表現(xiàn)出較好的抗性(0～3級(jí))，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)這些品種(系)的抗性水平(表2)，利用收集自不同稻區(qū)且致病性較強(qiáng)的9個(gè)稻瘟病菌單孢菌株對(duì)32份材料作了進(jìn)一步的室內(nèi)評(píng)價(jià)鑒定，結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，楚粳13號(hào)、鳳稻16號(hào)和岫03-8號(hào)等13個(gè)品種(系)對(duì)所用的菌株均表現(xiàn)抗病；楚粳19號(hào)、楚粳31號(hào)和鳳稻19號(hào)等6個(gè)品種(系)均表現(xiàn)出了較好的抗性；鳳稻17號(hào)、靖粳9號(hào)B和轟雜35等3個(gè)品種(系)對(duì)9個(gè)菌株中的5個(gè)表現(xiàn)感病，而靖粳9號(hào)對(duì)8個(gè)菌株感病，表現(xiàn)出對(duì)所使用菌株極高的感病頻率，表明雖然在保山病圃表現(xiàn)出好的抗性，但在生產(chǎn)上使用時(shí)存在易感病的風(fēng)險(xiǎn)。室內(nèi)和室外對(duì)品種(系)抗性評(píng)價(jià)的結(jié)果分析表明，楚粳13號(hào)、鳳稻16號(hào)和岫03-8號(hào)等13個(gè)表現(xiàn)高抗和抗的品種(系)可作為抗病育種中重要的抗源材料加以利用。

圖1 188份云南粳稻品種在保山病圃葉瘟和穗瘟的級(jí)別分布Fig.1 Distribution of 188 japonica cultivars(lines) to leaf blast and panicle blast

品種(品系)Cultivar(line)發(fā)病級(jí)別Disease grades稻瘟病菌株M. oryzae strains葉瘟Leaf blast穗瘟Panicle blast30620007-11-2C-136309-1-72aY88-27809-3-23A09-6-5D09-10-5A楚粳13號(hào)00RRRRRRRRR楚粳14號(hào)00RRRRRRRRR楚粳19號(hào)00RRRRSRRRR楚粳27號(hào)00RRRRRRRRR楚粳31號(hào)00RRRRSRRRR昌粳10號(hào)00---------昌粳12號(hào)00---------鳳稻16號(hào)00RRRRRRRRR鳳稻17號(hào)00RRRRSSSSS靖粳10號(hào)00RRRRSRRR-岫03-8號(hào) 00RRRRRRRRR岫粳19號(hào)00RRRSRRRRR岫粳11號(hào) 00RRRRRRR-R岫136-16號(hào)00RSRRRRRRR岫191-10號(hào)00RRRRRRRRR岫191-23號(hào)00RRRRRRRRR岫191-7號(hào)00RRRRRRRRR岫87-15號(hào)00RRRRRRRRR岫87-22號(hào)00RRRSRRRR-岫粳12號(hào)00RR-RRRRRR岫粳14號(hào)00---------岫粳15號(hào)00---------玉粳13號(hào)00R--------玉粳14號(hào)00R--------靖粳8號(hào)10RRSRSRRRR靖粳9號(hào)30SRSSSSSSS靖粳9B號(hào)30SRRRSRSSS岫07-33號(hào)30RRRRSRSRS楚粳22號(hào)11RRRRRRRRR云稻2號(hào)11RRRRSRRRR岫糯3號(hào)31RRRRRRRRR鳳稻19號(hào)03RRSRSRRRR靖粳18號(hào)03RRSRSRRRR楚粳21號(hào)13RRRRRRRRR轟雜13523SRSRRRSSS楚粳30號(hào)33SRRRSRRRS合系20號(hào)33RRRRRRRRR云粳23號(hào)33SRRRRRRRR

注：“R”表示抗病；“S”表示感病；“-”表示未測(cè)定。

Notes: ‘R’ referred to resistant; ‘S’ referred to susceptible; ‘-’ referred to non-determined.

3 討 論

采用田間自然誘發(fā)對(duì)水稻材料進(jìn)行抗性鑒定是有效開展抗病育種、新育成品種的抗性評(píng)價(jià)及重要抗源發(fā)掘的重要手段[9-10]。本研究對(duì)云南近40年育成的188個(gè)粳稻品種(系)對(duì)稻瘟病葉、穗瘟的抗性進(jìn)行鑒定，其中有147個(gè)品種(系)感或高感穗瘟，占全部鑒定品種(系)的77.78 %。通過(guò)田間病圃鑒定，篩選出38份葉瘟和穗瘟均表現(xiàn)抗病的品種；并進(jìn)一步結(jié)合室內(nèi)接種分析，從188個(gè)材料中篩選出了楚粳13號(hào)、鳳稻16號(hào)和岫03-8號(hào)等13個(gè)抗性表現(xiàn)好的抗源材料可供抗病育種利用。但值得注意的是，近年來(lái)新育成的品種如鳳稻23號(hào)、靖粳16號(hào)、云粳20號(hào)和麗粳11號(hào)等品種在抗性鑒定圃中均高感稻瘟病，表明這些品種在推廣種植時(shí)存在大面積感病的風(fēng)險(xiǎn)。這也反映出在當(dāng)前的抗病育種中存在抗性資源利用少、稻種抗性遺傳基礎(chǔ)狹窄的問題。利用地方品種資源和野生稻拓寬栽培稻遺傳基礎(chǔ)是解決水稻品種遺傳基礎(chǔ)狹窄、抗逆性弱的有效途徑[15-17]。進(jìn)一步充分挖掘有效抗源并合理地應(yīng)用于水稻抗病育種，可更好解決現(xiàn)有品種遺傳基礎(chǔ)狹窄、抗性弱的瓶頸問題，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。

由于氣候類型、水稻品種布局的差異，不同稻區(qū)間存在稻瘟病菌致病種群結(jié)構(gòu)的差異以及稻瘟病菌的易變性[1, 4, 7]，在一個(gè)病圃中表現(xiàn)抗病的品種(系)并不代表其能在生產(chǎn)上所有的區(qū)域進(jìn)行大面積的推廣。鳳稻17號(hào)在保山病圃中對(duì)葉瘟、穗瘟均表現(xiàn)出了很好的抗性，但室內(nèi)接種表明該品種對(duì)5個(gè)菌株表現(xiàn)感病，在生產(chǎn)上應(yīng)用存在感病的風(fēng)險(xiǎn)。該品種近年在云南的東川、羅平等地種植后的感病現(xiàn)象就說(shuō)明了這個(gè)問題。因此，要更加準(zhǔn)確地進(jìn)行育成品種(系)的抗性評(píng)價(jià)，一方面可采用多點(diǎn)設(shè)圃進(jìn)行鑒定，另一方面可同時(shí)結(jié)合室內(nèi)不同稻區(qū)稻瘟病菌的接種分析，明確品種(系)的抗性，為新品種的合理布局和推廣提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，多稻區(qū)表現(xiàn)抗病的材料或?qū)Φ疚敛∪后w表現(xiàn)廣譜抗性的基因用于抗病育種或品種抗性的改良，將大大降低育成品種在生產(chǎn)上快速感病的風(fēng)險(xiǎn)[9-10, 14]。

開展水稻品種的稻瘟病抗性評(píng)價(jià)分析，品種的葉瘟和穗瘟之間存在一定的相關(guān)性，但也有部分品種例外，出現(xiàn)葉穗瘟表現(xiàn)抗感相反的結(jié)果[9-10,18-20]。本研究對(duì)188份材料的稻瘟病抗性進(jìn)行鑒定，有15個(gè)品種(系)的葉瘟抗性和穗瘟抗性表現(xiàn)有差異，其中楚粳23號(hào)、楚粳25號(hào)和鳳稻21號(hào)等11個(gè)品種(系)抗葉瘟但感染穗瘟；而昌粳8號(hào)、昌粳9號(hào)、昌粳11號(hào)和麗粳04號(hào)則中感或感葉瘟但抗穗瘟。這與否是由于田間苗期和抽穗期稻瘟病菌致病種群存在差異，還是預(yù)示著這些品種(系)在葉瘟和穗瘟的抗性上存在不同的抗性基因，如持有穗瘟抗性基因Pb1的水稻品種在苗期表現(xiàn)感病但卻抗穗稻瘟[21];或者在這些品種(系)中抗葉瘟的基因不一定抗穗瘟等問題，尚有待于進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

本研究采用田間自然發(fā)病結(jié)合室內(nèi)人工接種稻瘟病菌單孢菌株的方法，對(duì)云南的188份水稻品種(系)進(jìn)行稻瘟病抗性評(píng)價(jià)分析，明確了這些品種的稻瘟病抗性水平；篩選獲得的12份在田間和室內(nèi)接種均表現(xiàn)抗病的品種(系)可作為有效的抗源用于抗病育種。