大麥品種(系)苗期根腐病抗性篩選與鑒定分析

呂二鎖，張鳳英，劉志萍，郭呈宇，巴 圖

（內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031）

大麥在我國分布廣泛，是我國第四大糧食作物，其種植面積僅次于水稻、小麥和玉米[1-2]。大麥根腐病是由平臍蠕孢菌(Bipolaris Sorokiniana)侵染引起，異名根腐長蠕孢菌，它是禾旋孢腔菌的無性階段，是造成大麥根腐、葉斑、苗枯及穗枯的真菌性病害，在溫暖、相對濕度較高的環(huán)境下病害發(fā)生嚴(yán)重，對大麥的產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大[3-4]。該病的發(fā)生表現(xiàn)出逐年上升趨勢，是一種較難防治的土壤與種子傳播病害，已成為大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙之一[5]。農(nóng)藝措施對降低大麥根腐病的發(fā)生效果較差，化學(xué)防治也不能完全解決根腐病病害和毒素危害，還會造成環(huán)境污染與生態(tài)破壞[6]，故而通過提高大麥品種根腐病抗性，培育抗根腐病品種，是預(yù)防和減輕該病害發(fā)生的最經(jīng)濟(jì)有效的手段[7]。

大麥不同品種的抗病性存在顯著差異，一個優(yōu)良的大麥品種應(yīng)兼具抗病性和豐產(chǎn)性。對已育成的大麥品種和引進(jìn)品種進(jìn)行根腐病抗病反應(yīng)型鑒定，篩選出抗病性強(qiáng)、穩(wěn)定、持久優(yōu)良的親本材料，是較為經(jīng)濟(jì)有效的途徑。本研究采用孢子懸浮液接種法，對96份大麥品種(系)進(jìn)行苗期根腐病抗病性的鑒定與篩選，以期為大麥根腐病抗性鑒定與抗原篩選及其抗病育種提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及菌株

試驗(yàn)材料為內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院大麥研究室提供的96份大麥優(yōu)良高代品系及種質(zhì)資源材料（表 1），其中對照為 NDB112（CK1）和蒙啤麥 3 號（CK2）。供試菌株為中國農(nóng)科院植保所大麥病害實(shí)驗(yàn)室經(jīng)致病性鑒定所獲得的具有代表性、致病力強(qiáng)的根腐平臍蠕孢菌，本試驗(yàn)選用其中分離自內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)的2個致病力不同的菌株，分別為1號（編號為 ZBTX-12014）、2號（編號為 ZBTX-15661）菌株，前者致病力強(qiáng)，后者致病力中等、發(fā)生范圍廣。

1.2 試驗(yàn)方法

將供試材料種植于口徑寬12 cm、高16 cm的花盆內(nèi)，每盆1種材料，每個材料種植7粒種子，作好標(biāo)記，并將標(biāo)記牌插入花盆內(nèi)，播種后用水浸透土壤待其萌發(fā)（土壤成分：營養(yǎng)土與普通沙壤土按體積比1∶1混合）。

接種方法：在大麥幼苗生長至2～3葉期時，將已培養(yǎng)好的根腐病菌株配制成孢子懸浮液，其濃度控制標(biāo)準(zhǔn)為10×10倍鏡下視野內(nèi)有20個孢子，對參試大麥幼苗采用孢子懸浮液噴霧法接種根腐病菌，接種后放于接種桶中，蓋好塑料布，黑暗保濕18～24 h，溫度保持在20～22℃，濕度保持在90%～100%，之后轉(zhuǎn)入自控溫室，室溫（20±2）℃，光照14 h，光照度 1 000 W 金鹵燈 530～710 μE/(m2·s)，濕度50%～70%，潛育發(fā)病9～12 d，待大麥幼苗葉片現(xiàn)斑時進(jìn)行病情調(diào)查和記錄。

表1 供試材料及編號

1.3 病情調(diào)查及評價

病情調(diào)查時，記載各供試材料的發(fā)病株數(shù)、發(fā)病程度，統(tǒng)計病情指數(shù)；依據(jù)調(diào)查結(jié)果對參試材料進(jìn)行病情級別劃分及根腐病抗性評價。

1.3.1 大麥根腐病嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)。參照Fetch等制定的大麥苗期葉片根腐病嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)[8]。0級：無病斑侵染；1級：病斑很少且小、淺褐色，沒有褪綠暈圈；2級：病斑少、淺褐色，病斑周圍沒有褪綠暈圈或褪綠組織很少；3級：病斑少、圓形或橢圓形，淺褐色，病斑周圍常會出現(xiàn)輕微褪綠暈圈；4級：病斑較少，橢圓或卵圓形，淺褐色，病斑周圍常會出現(xiàn)狹窄褪綠暈圈；5級：病斑數(shù)中等，橢圓或長橢圓形，淺褐色，病斑周圍有明顯的狹窄褪綠暈圈；6級：病斑較多，橢圓形或長橢圓形，淺褐色，病斑中等大小，周圍出現(xiàn)明顯的彌散狀褪綠暈圈，褪綠暈圈連片或不連片；7級：病斑較多，褐色至深褐色，長橢圓形或長條形，病斑中等偏大，周圍出現(xiàn)明顯的彌散狀褪綠暈圈，病斑及褪綠組織間連片較多；8級：病斑大且多，褐色至深褐色，長橢圓形或長條形，多數(shù)延葉脈縱向擴(kuò)展，有明顯彌散狀褪綠暈圈，病斑及褪綠組織連片較多；9級：病斑大且多，深褐色、灰色至灰黑色，當(dāng)濕度大時表面出現(xiàn)灰黑色霉?fàn)钗?，有明顯的彌散狀褪綠暈圈，病斑連片多。

1.3.2 大麥苗期根腐病抗病類型劃分標(biāo)準(zhǔn)。免疫（I）：當(dāng)病情嚴(yán)重度為0級時，病株病斑面積占葉片總面積的0%。高抗（R）：當(dāng)病情嚴(yán)重度為1～3級時，病株病斑面積占葉片總面積的1%～10%；中抗（MR）：當(dāng)病情嚴(yán)重度為4～5級時，病株病斑面積占葉片總面積的11%～25%；中感（MS）：當(dāng)病情嚴(yán)重度為6～8級時，病株病斑面積占葉片總面積的26%～50%；高感（S）：當(dāng)病情嚴(yán)重度為9級時，病株病斑面積占葉片總面積的51%～80%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析采用Excel 2003和DPS 16.05分析軟件；聚類分析采用歐氏距離之最長距離法。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試材料對“1號菌株”的抗病性表現(xiàn)

在供試的96份大麥材料中，表現(xiàn)抗病的品種（系）有27份，占總供試材料的28.12%，其中高抗材料10份，約占總抗病材料的37.04%，分別為15PJ-004、13PJ-075、13PJ-063、12PJ-015、12PJ-051、NDB112（CK1）、蒙啤麥 3號（CK2）等；中抗材料 17份，約占總抗病材料62.96%，分別為15PJ-013、13PJ-108、13PJ-059、13PJ-013、甘0416-1等。表現(xiàn)感病品種（系）有69份，占供試材料的71.88%，其中：中感材料有67份，約占感病材料的97.10%；表現(xiàn)高感的僅有2份（A354-7、早熟一號），約占感病材料的2.90%。

2.2 供試材料對“1號菌株”抗病性聚類分析

對96份供試大麥品種（系）發(fā)病嚴(yán)重度（分析變量）進(jìn)行抗病性聚類分析，如圖1所示，當(dāng)取最長距離為0.5時，供試材料抗病性可分為3類。第1類嚴(yán)重度7級、8級和9級材料，為匈84、Jubelete、早熟一號、A354-7等，共59份材料，占供試材料61.46%；第2類為嚴(yán)重度5級、6級材料，共15份，占供試材料的15.62%，其中：嚴(yán)重度5級分別為15PJ-008、Z022Q038R、G038T029U、Z192V123W、Пphmopckhh142，共5份，嚴(yán)重度6級分別為15PJ-005、甘9821、甘HF-05-1-11、甘墾啤0520等10 份；第 3類為嚴(yán)重度2級、3級和4級材料，分別為15PJ-004、1 3PJ-075、13PJ-063、12PJ-015、13PJ-108、甘 0416-1、13PJ-013等，共22份材料，占供試材料的22.92%。

2.3 供試材料對“2號菌株”的抗病性表現(xiàn)

在供試的96份大麥材料中，表現(xiàn)抗病品種（系）有40份，占總供試材料的41.67%，其中：高抗材料15份，約占總抗病材料37.5%，分別為15PJ-004、13PJ-075、13PJ-063、12PJ-015、12PJ-051、NDB112（CK1）、蒙啤麥 3號（CK2）、13PJ-108等；中抗材料25份，約占總抗病材料62.5%，分別為15PJ-008、Z022Q038R、G038T029U、Z192V123W、Пphmopckh h142、Z13300770、Z133V007W 等。表現(xiàn)感病品種（系）有56份，占供試材料的58.33%，其中：中感材料有55份，約占感病材料的98.21%；表現(xiàn)高感的僅有1份（早熟一號），約占感病材料的1.79%。

2.4 供試材料對“2號菌株”抗病性聚類分析

對96份供試大麥品種（系）發(fā)病嚴(yán)重度（分析變量）進(jìn)行抗病性聚類分析，結(jié)果如圖2所示，當(dāng)取最長距離為1.2時，供試材料抗病性可分為3類。第1類為嚴(yán)重度7級、8級和9級，分別為匈84、Jubelete、早熟一號、KH-GYONGYOS、岡 2 等，共 40份材料，占供試材料的41.67%；第2類為嚴(yán)重度4級、5級和 6級材料，分別為甘墾啤 0215、Z192V123W、Пphmopckhh142、 土 爾 其 大 麥 、Z027Q090R、2001-17等，共41份材料，占供試材料的42.71%；第3類為嚴(yán)重度1級、2級和3級材料，分 別 為 15PJ-004、13PJ-075、13PJ-063、12PJ-015、13PJ-108、NDB112（CK1）、蒙啤麥 3 號（CK2）等，共15份材料，占供試材料的15.62%。

圖1 96份大麥高代及資源材料根腐病抗性聚類分析（菌株1鑒定結(jié)果）

圖2 96份大麥高代及資源材料根腐病抗性聚類分析（菌株2鑒定結(jié)果）

3 結(jié)論與討論

近些年，國內(nèi)外已有許多針對大麥根腐病的研究報道[9]，內(nèi)容包括在大田發(fā)病時的溫濕度要求、發(fā)病的危害程度及抗病評價過程中大麥苗的培養(yǎng)、菌株的培養(yǎng)、相應(yīng)的接種方法、接種后保濕方法與評價標(biāo)準(zhǔn)等。很多研究人員也采用了各種接種根腐病病原菌的方法，其中包括土壤接種法[10-11]、種子接種法[12]、下胚軸傷口接種法、根部接種法[13]及孢子懸浮液法[6]。研究發(fā)現(xiàn)，孢子懸浮液是許多病原菌的重要接種方式，該方法簡便、高效，用孢子懸浮液接種是研究抗性鑒定的一種可靠方法[14]。病原菌的接種濃度大小也是一個影響品種抗病性的關(guān)鍵因素，菌液濃度過小則發(fā)病速度變慢，不易得出鑒定結(jié)果，影響抗病育種過程；菌液濃度過大，則發(fā)病快，病情過于嚴(yán)重，不易區(qū)分各個材料的抗病等級，因此適宜的接種濃度是抗性鑒定過程中的一個重要因素。本研究中接種濃度參照中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院藺瑞明研究團(tuán)隊(duì)篩選的適應(yīng)濃度，用0.05%Tween 20配成濃度為1×104個/mL孢子懸浮液。

大麥根腐病是一種真菌性病害，在全球麥區(qū)均可造成不同程度的減產(chǎn)，其發(fā)生范圍廣、危害重，開展抗病育種是解決該病害最直接、最有效的途徑，培育抗病品種是最有效的抗病措施[15]。本試驗(yàn)選用2個有代表性的根腐病菌株，對96份優(yōu)良大麥品種(系)及資源進(jìn)行苗期根腐病抗性篩選與鑒定。結(jié)果表明，接種1號菌株的抗病性表現(xiàn)為：抗病品種(系)有27份，占總供試材料的28.12%，感病品種(系)有69份，占供試材料的71.88%；接種2號菌株的抗病性表現(xiàn)為：抗病品種(系)有40份，占總供試材料的41.67%，感病品種 (系)有56份，占供試材料的58.33%。2次接種鑒定結(jié)果基本一致。

試驗(yàn)中供試材料的培養(yǎng)和接種均在室內(nèi)隔離條件下完成，試驗(yàn)條件穩(wěn)定一致，但2次接種鑒定結(jié)果也存在一些差異，這可能與不同病原菌的地理分布、致病力(毒性)強(qiáng)弱及調(diào)查時人為觀察、記錄誤差所致。研究發(fā)現(xiàn)，分離自同一地區(qū)的病原菌菌株間也存在遺傳多樣性，且依據(jù)DNA多態(tài)性進(jìn)行聚類比對，發(fā)現(xiàn)病原菌群體劃分的類群結(jié)果與依據(jù)毒性類型劃分的類群結(jié)果不一致，表明不同病原菌間存在顯著差異[16]，這也可能是造成本試驗(yàn)中2次抗病性鑒定結(jié)果不一致的原因之一。因此，對大麥根腐病抗性還需進(jìn)行更深入、更細(xì)致的研究。