小麥赤霉病抗性鑒定圃的構(gòu)建及應(yīng)用

袁謙 侯穎 趙永濤 張鋒 張中州 甄士聰

摘要：采用超聲波工業(yè)加濕器加濕和穴播種植技術(shù)構(gòu)建小麥赤霉病抗性鑒定圃，并對(duì)其田間效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)超聲波加濕器加濕，小麥赤霉病抗性鑒定圃的相對(duì)濕度能夠穩(wěn)定在80%以上，是小麥赤霉病發(fā)病的適宜環(huán)境。通過(guò)構(gòu)建的小麥赤霉病抗性鑒定圃對(duì)27份小麥種質(zhì)資源材料進(jìn)行小麥赤霉病抗性鑒定，評(píng)價(jià)供試小麥材料經(jīng)過(guò)單花滴注接種和噴霧接種處理的抗性表現(xiàn)。結(jié)果表明，NMAS22、天民15E006和西農(nóng)511等3份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上，可以作為小麥抗赤霉病育種的優(yōu)異種質(zhì)資源。

關(guān)鍵詞：小麥赤霉病;鑒定圃;相對(duì)濕度;抗病品種;種質(zhì)資源

中圖分類號(hào)： S435.121.4+5 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）17-0125-04

小麥赤霉?。╢usarium head blight of wheat，簡(jiǎn)稱FHB）是禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum Schw.）引起的氣候型病害，該病害不僅造成產(chǎn)量損失，同時(shí)產(chǎn)生毒素，嚴(yán)重影響小麥的品質(zhì)，危害人畜健康[1]。小麥赤霉病的流行主要受田間菌源量、揚(yáng)花期降雨情況以及主栽品種赤霉病抗性等因素影響[2-4]。小麥赤霉病發(fā)生以揚(yáng)花期侵染為主，在溫暖潮濕的環(huán)境最容易發(fā)生，平均氣溫超過(guò)15 ℃，陰雨天氣超過(guò)抽穗揚(yáng)花期50%，可造成小麥赤霉病大面積流行[5-7]。在2000年以后，小麥赤霉病在河南省流行頻率增加，損失加重，成為小麥的常發(fā)病害[8-9]，同時(shí)小麥赤霉病抗病品種匱乏[10-11]，給小麥赤霉病的防治帶來(lái)很大的困難，因此培育適合黃淮麥區(qū)的抗赤霉病小麥新品種是亟待解決的問(wèn)題。黃淮麥區(qū)進(jìn)行抗赤霉病小麥育種的主要困難在于沒有持續(xù)穩(wěn)定的濕度環(huán)境引起發(fā)病，而小麥抗赤霉病育種須要連續(xù)鑒定、連續(xù)選擇[12]。目前，大部分育種單位主要采用福建省南平市建陽(yáng)區(qū)異地加代的方式和本地建設(shè)赤霉病誘發(fā)設(shè)施進(jìn)行小麥赤霉病抗性鑒定工作。氣候生態(tài)型不一致、兩地穿梭耗費(fèi)人力物力，本地建設(shè)赤霉病誘發(fā)設(shè)施發(fā)病環(huán)境不穩(wěn)定。如何在黃淮麥區(qū)創(chuàng)造適宜小麥赤霉病發(fā)病的穩(wěn)定環(huán)境成為小麥抗赤霉病育種工作的瓶頸。本研究采用超聲波工業(yè)加濕器加濕創(chuàng)造濕度環(huán)境，結(jié)合穴播種植技術(shù)創(chuàng)建小麥赤霉病抗性鑒定圃，同時(shí)篩選抗赤霉病小麥種質(zhì)資源，以期為研究適合黃淮麥區(qū)誘發(fā)赤霉病的技術(shù)提供參考和開展小麥抗赤霉病育種提供種質(zhì)材料支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的27份小麥種質(zhì)資源由漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院超麥課題組提供，另外蘇麥3號(hào)為高抗對(duì)照，揚(yáng)麥158為中抗對(duì)照，淮麥20為感病對(duì)照。

供試禾谷鐮刀菌菌株為分離自漯河地區(qū)的混合菌株，由漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)間為2018年10月至2019年6月，試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地網(wǎng)室，土壤肥力中等，前茬作物為玉米。

試驗(yàn)共6行，采用穴播，穴距為0.4 m×0.4 m，每穴25粒種子，每穴種植1種材料，隨機(jī)排列。試驗(yàn)田管理如施肥、除草及蟲害防治等同常規(guī)育種田。

在拔節(jié)期安裝加濕裝置。采用帶孔的11 cm 聚氯乙烯（PVC）管架設(shè)于2行小麥之間排霧，距地面 0.5～0.6 m，位于穗部下方，共3根管道。遠(yuǎn)端連接超聲波工業(yè)加濕器（多樂信DRS-18A）加濕排霧。

1.3 小麥赤霉病抗性鑒定方法

1.3.1 接種方法 利用含有9個(gè)禾谷鐮刀菌混合菌株（均分離自漯河地區(qū)）的分生孢子懸浮液進(jìn)行人工接種，分生孢子懸浮液的濃度為5×105 個(gè)/mL，采用單花滴注和噴霧等2種方法，于始花期接種。單花滴注接種采用微量進(jìn)樣器接種麥穗第4個(gè)小花，每穴接種20穗，每穗注射10 μL分生孢子液，并對(duì)接種穗用標(biāo)簽紙標(biāo)記;噴霧接種采用定量小噴壺噴霧，每穴接種5 mL，均勻噴施。每個(gè)處理3次重復(fù)。接菌后用加濕裝置24 h不間斷加濕，21 d后調(diào)查接菌穗的發(fā)病情況。

1.3.2 鑒定評(píng)價(jià)方法 嚴(yán)重度及病情指數(shù)參照NY/T 1443.4—2007《小麥抗病蟲性評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第4部分：小麥抗赤霉病評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行評(píng)價(jià)。單花滴注接種每穴調(diào)查20個(gè)接種穗，小麥赤霉病嚴(yán)重度分為5個(gè)等級(jí)：0級(jí)（接種小穗無(wú)可見發(fā)病癥狀）、1級(jí)（接種小穗發(fā)病，或相鄰個(gè)別小穗發(fā)病，病斑不擴(kuò)展到穗軸）、2級(jí)（穗軸發(fā)病，病小穗率在25.0%以下）、3級(jí)（穗軸發(fā)病，病小穗率為25.0%～50.0%）、4級(jí)（穗軸發(fā)病，病小穗率在50.0%以上）。噴霧接種每穴調(diào)查全部接種穗，小麥赤霉病嚴(yán)重度分為5個(gè)等級(jí)：0級(jí)（無(wú)發(fā)病小穗）、1級(jí)（發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的25.0%以下）、2級(jí)（發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的25.0%～50.0%）、3級(jí)（發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的50.0%～75.0%）、4級(jí)（發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的75.0%以上）。

小麥赤霉病抗性根據(jù)病情指數(shù)（DI）分為5個(gè)等級(jí)：免疫（I）：DI=0;抗?。≧）：0DICK-S。其中DICK-R為抗病對(duì)照病情指數(shù);DICK-MR為中抗對(duì)照病情指數(shù);DICK-S為感病對(duì)照病情指數(shù)。

1.4 鑒定圃田間濕度測(cè)定方法

采用溫濕度記錄儀（TH20R-EX）測(cè)定田間濕度變化，評(píng)價(jià)加濕效果。具體方法：加濕裝置在加濕狀態(tài)下，將溫濕度記錄儀探頭置于行間穗部高度，每隔1 h記錄1次濕度值，連續(xù)測(cè)定3 d，記錄田間的濕度變化。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)和制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波工業(yè)加濕器田間加濕效果評(píng)價(jià)

由圖1可知，超聲波在加濕器加濕條件下田間相對(duì)濕度可以穩(wěn)定在80%以上。日間相對(duì)濕度受風(fēng)力、氣溫等因素影響出現(xiàn)波動(dòng)，但仍能穩(wěn)定在80%以上;夜間相對(duì)濕度比較穩(wěn)定且較高，能夠達(dá)到100%。由表1可知，27個(gè)供試材料均發(fā)生小麥赤霉病，超聲波加濕器加濕能夠創(chuàng)造濕度高且相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)病環(huán)境。2.2 2種接種方法下供試小麥材料的赤霉病抗性表現(xiàn)

單花滴注接種鑒定結(jié)果（表1）表明，在27份供試小麥材料中，中抗以上材料有10份，占37.0%。其中，4份材料表現(xiàn)為抗病，分別為08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22;6份材料表現(xiàn)為中抗，分別為西農(nóng)511、天民15E006、國(guó)紅9號(hào)、生選6號(hào)、蘇研1518、L529;6份材料表現(xiàn)中感，分別為賈05-08、西農(nóng)979、樂麥Z1311273、L526、L530、L531;其他11份材料的表現(xiàn)為高感。噴霧接種鑒定結(jié)果表明，在27份供試小麥材料中，中抗以上材料有13份，占48.1%。其中，6份材料表現(xiàn)為抗病，分別為08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22、天民15E006和生選6號(hào);7份材料表現(xiàn)為中抗，分別為西農(nóng)511、樂麥Z1311273、L527、L531、國(guó)紅9號(hào)、L529和蘇研1518;3份材料表現(xiàn)為中感，分別為西農(nóng)979、L526和賈05-08;其他11份材料均表現(xiàn)為高感。

由表1可知，08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22等4份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為抗病，天民15E006、生選6號(hào)、西農(nóng)511、國(guó)紅9號(hào)、L529和蘇研1518等6份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上。結(jié)合冬春性分析，NMAS22、天民15E006和西農(nóng)511等3份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上，侵入抗性和擴(kuò)展抗性均表現(xiàn)突出，同時(shí)又是半冬性或冬性材料，屬于黃淮麥區(qū)的生態(tài)類型，改造難度小，可以作為小麥抗赤霉病育種的親本來(lái)重點(diǎn)利用。

2種接種鑒定結(jié)果表明，所有供試小麥材料均發(fā)生了小麥赤霉病，不同小麥材料間表現(xiàn)出一定的抗性差異;個(gè)別材料（天民15E006、L527、生選6號(hào)、樂麥Z1311273、L531、L530等）在2種接種條件下抗性表現(xiàn)不一致，說(shuō)明其小麥赤霉病侵入抗性和擴(kuò)展抗性表現(xiàn)不同。

3 結(jié)論與討論

小麥赤霉病發(fā)病需要抽穗揚(yáng)花期適宜的溫度、多雨和高濕環(huán)境[13]，尤其是濕度環(huán)境[14]。受田間小氣候影響，濕度環(huán)境很難控制。在小麥揚(yáng)花期，田間溫度超過(guò)12 ℃，相對(duì)濕度達(dá)到82%及以上，同時(shí)持續(xù)時(shí)間超過(guò)30 h，是小麥赤霉病田間發(fā)病的最適宜環(huán)境條件[15-16]。超聲波工業(yè)加濕器加濕可以有效地保持田間濕度的穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)果表明，田間相對(duì)濕度可以維持在80%以上。同時(shí)，加濕器可以智能控制加濕的時(shí)間和霧量大小，為開展小麥赤霉病的研究提供了有利條件。小麥赤霉病抗性鑒定圃采用穴播種植，增加了鑒定圃的樣本容量，有利于小麥新品系的規(guī)?；b定選擇工作，為小麥抗赤霉病育種提供了有力的技術(shù)保障。

目前，在黃淮麥區(qū)大面積種植品種中還沒有免疫或高抗小麥赤霉病的品種，只有個(gè)別品種具有中抗或中感水平[17]。培育適合大面積推廣的赤霉病抗性品種是亟待解決的問(wèn)題。小麥赤霉病抗性遺傳屬于數(shù)量性狀遺傳，主要依靠加性效應(yīng)，遺傳力較低[18]。至今，國(guó)內(nèi)外育種家利用最多的抗源材料為蘇麥3號(hào)，但其作為親本選育小麥品種效果較差，豐產(chǎn)性和抗病性不能很好地結(jié)合[18]。篩選綜合性狀好、赤霉病發(fā)病輕的小麥品種作為親本進(jìn)行抗赤霉病育種是一條新的育種路線[19]。本試驗(yàn)篩選的NMAS22、天民15E006、西農(nóng)511等的豐產(chǎn)性和抗病性都比較突出，同時(shí)又是黃淮麥區(qū)的生產(chǎn)類型，可以作為優(yōu)異的親本材料使用。天民15E006和西農(nóng)511是黃淮南片即將審定和剛剛審定的品種，赤霉病侵入抗性和擴(kuò)展抗性均能達(dá)到中抗水平;NMAS22是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)分子標(biāo)記轉(zhuǎn)育的含F(xiàn)hb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5等抗性基因的PH691品種[20]，為黃淮北片生產(chǎn)類型，表現(xiàn)為高抗赤霉病。本試驗(yàn)結(jié)果為筆者所在單位的小麥抗赤霉病育種篩選提供了優(yōu)異的親本材料，為接下來(lái)的小麥抗赤霉病育種工作提供了很強(qiáng)的指導(dǎo)。同時(shí)，本試驗(yàn)收集的材料較少、農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)不夠完善，還須要繼續(xù)收集更多的材料，調(diào)查更多的農(nóng)藝性狀和抗病性表現(xiàn)，篩選更優(yōu)異的種質(zhì)資源更好地服務(wù)于黃淮麥區(qū)的小麥抗赤霉病育種和生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Bai G H，Plattner R，Desjardins A，et al. Resistance to fusarium head blight and deoxynivalenol accumulation in wheat[J]. Plant Breeding，2001，120（1）：1-6.

[2]黃 沖，姜玉英，吳佳文，等. 2018年我國(guó)小麥赤霉病重發(fā)特點(diǎn)及原因分析[J]. 植物保護(hù)，2019，45（2）：160-163.

[3]徐 云，高 蘋，繆 燕，等. 江蘇省小麥赤霉病氣象條件適宜度判別指標(biāo)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（8）：188-191，192.

[4]張春云. 小麥赤霉病發(fā)生與菌源·氣象因子量關(guān)系分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（6）：151-153，156.

[5]吳春艷，李 軍. 上海地區(qū)小麥赤霉病預(yù)報(bào)中溫濕度指標(biāo)的改進(jìn)[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2008，29（4）：499-501，506.

[6]楊玉靖. 小麥赤霉病及其影響因子關(guān)系的探究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016：36-37.

[7]杜利敏. 小麥赤霉病預(yù)報(bào)中的溫濕度氣象指標(biāo)[J]. 南方農(nóng)業(yè)，2015，9（30）：200，202.

[8]于思勤，馬忠華，張 猛，等. 河南省小麥赤霉病發(fā)生規(guī)律與綜合防治關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊，2019，39（2）：53-60.

[9]齊曉紅，陳 琦，侯艷紅，等. 2016年漯河市小麥赤霉病發(fā)病情況及原因分析[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（12）：1834-1837，1847.

[10]蘇雙飛，許 峰，張從宇，等. 145份小麥品種（系）的赤霉病抗性評(píng)價(jià)[J]. 安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，29（2）：13-19.

[11]王 震，李金秀，張 彬，等. 河南省大面積種植小麥品種赤霉病抗性鑒定及品質(zhì)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，47（4）：64-70.

[12]劉思衡. 中國(guó)小麥抗赤霉病育種[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：107-109.

[13]徐崇浩，何險(xiǎn)峰，劉富明. 四川小麥赤霉病流行的氣象條件及其時(shí)空分布規(guī)律和大氣環(huán)流背景[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1996，9（3）：60.

[14]任義方，羅曉春，吳佳文，等. 江蘇省小麥赤霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（6）：92-97.

[15]馮成玉，張光旺，劉建邦，等. 濕段天氣在小麥赤霉病定量預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1998，25（3）：231.

[16]唐 洪，彭 恒，劉明龍，等. 小麥赤霉病田間病情與抽穗揚(yáng)花期氣象條件和病粒率關(guān)系[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊，2012，32（7）：10-12.

[17]張 彬，李金秀，王 震，等. 黃淮南片麥區(qū)主栽小麥品種對(duì)赤霉病抗性分析[J]. 植物保護(hù)，2018，44（2）：190-194，198.

[18]劉易科，佟漢文，朱展望，等. 小麥赤霉病抗性改良研究進(jìn)展[J]. 麥類作物學(xué)報(bào)，2016，36（1）：51-57.

[19]程順和，張 勇，張伯橋，等. 小麥抗赤霉病育種2條技術(shù)路線的探討[J]. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2003，24（1）：59-62.

[20]薛樹林，秦 琦，許 峰，等. 通過(guò)基因聚合提高小麥對(duì)赤霉病的抗性[C]//第六屆全國(guó)小麥基因組學(xué)及分子育種大會(huì)論文集，2015：141.