2017—2019年福建省稻瘟病菌生理小種組成與致病性

鄧 云

(福建省南平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建 南平 354200)

水稻是我國(guó)重要的糧食作物之一[1]，而稻瘟病是水稻上最具毀滅性的真菌病害，也是福建省水稻的主要病害之一.我國(guó)稻瘟病年發(fā)生面積在380萬(wàn)hm2以上，全國(guó)每年因此損失的水稻產(chǎn)量達(dá)10億kg[2-6].培育和種植抗病品種是防治稻瘟病最經(jīng)濟(jì)、有效的措施，但由于自然界中的稻瘟病菌具有小種專化性，長(zhǎng)時(shí)間推廣單一水稻品種容易造成稻瘟病菌生理小種發(fā)生種群變化或稻瘟病菌無(wú)毒基因產(chǎn)生變異，進(jìn)而導(dǎo)致水稻品種喪失抗病性[7-9].已有研究表明，不同地區(qū)和年份的稻瘟病菌生理小種的組成及致病力存在差異[10-15].我國(guó)學(xué)者已對(duì)福建省稻瘟病菌生理小種進(jìn)行了一定的研究[16-21]，但都是數(shù)年前的數(shù)據(jù)，近幾年該地稻瘟病菌生理小種組成是否發(fā)生了變化，尚不清楚.因此，本試驗(yàn)對(duì)福建省稻瘟病菌生理小種的組成、分布及致病力等情況進(jìn)行研究，以期為福建省稻瘟病預(yù)測(cè)和水稻抗稻瘟病育種提供依據(jù).

表1 2017—2019年稻瘟病樣本采集信息Table 1 Information of rice blast samples from 2017 to 2019

1 材料與方法

1.1 供試稻瘟病菌來(lái)源

于2017—2019年每年9月中下旬(中稻黃熟期)在福建省南平、三明、龍巖的23個(gè)水稻種植地隨機(jī)采集稻瘟病發(fā)生的穗頸部樣本，標(biāo)明采集日期和地點(diǎn)，共計(jì)樣本95份(表1).將稻瘟病菌分離后培養(yǎng)于濾紙片上并放入-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?

1.2 供試水稻材料

用于生理小種鑒定的7個(gè)中國(guó)鑒別品種分別為特特普、珍龍13、四豐43、東農(nóng)363、關(guān)東51、合江18和麗江新黑團(tuán)谷，均由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所陳福如教授提供.

用于致病力測(cè)定的水稻為44份福建省主栽品種、20份恢復(fù)系和18份不育系，共82份材料，其品種類型和選育單位信息如表2所示.

1.3 方法

1.3.1 單孢分離與鑒定 參考阮宏椿等[3]的方法分離稻瘟病菌單孢.先用75%酒精消毒穗頸瘟樣本1 min，再用無(wú)菌水清洗3次，置于帶有濕潤(rùn)濾紙片的滅菌培養(yǎng)皿內(nèi)無(wú)菌培養(yǎng)2～3 d，后倒入2 mL無(wú)菌水以保證稻瘟病菌孢子生長(zhǎng)濕度.待長(zhǎng)出足夠的孢子后，將孢子振落在瓊脂培養(yǎng)基上.在顯微鏡下挑出單孢菌株，將其在淀粉培養(yǎng)基(可溶性淀粉10 g，酵母膏2 g，CaCO33 g，瓊脂粉16 g，蒸餾水1 000 mL，pH 6.5)中培養(yǎng)7 d后轉(zhuǎn)入裝有大麥粒的茄形培養(yǎng)瓶中產(chǎn)孢，待5～7 d后菌絲密布大麥粒表面，用無(wú)菌水沖去大麥粒表面菌絲.將無(wú)菌紗布鋪墊在醫(yī)用瓷盆中，洗去菌絲的大麥粒平鋪于無(wú)菌紗布上，在黑光燈下(溫度26 ℃、相對(duì)濕度大于90%)培養(yǎng)2 d.用無(wú)菌水洗下孢子，制成孢子懸浮液，濃度約為1×105個(gè)·mL-1.

將孢子懸浮液接種于7個(gè)中國(guó)鑒別品種，對(duì)稻瘟病菌生理小種進(jìn)行分類鑒定[5,22]，按順序?qū)?yīng)命名為ZA-ZG群.

1.3.2 生理小種致病力測(cè)定 將7個(gè)中國(guó)鑒別品種和82份水稻材料浸種、催芽，2 d后分別播種在水稻育秧盤中，每穴播15粒，3次重復(fù).待秧苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，將各地區(qū)采集并分離的稻瘟病菌單孢同時(shí)接種于7個(gè)中國(guó)鑒別品種和82份水稻材料.接菌方法：用空壓槍噴霧法向每份水稻材料上均勻噴灑3 mL稻瘟病菌孢子懸浮液，然后用塑料薄膜和遮陽(yáng)網(wǎng)黑暗保濕處理48 h，使稻瘟病菌充分侵染供試水稻材料.在溫度15～28 ℃、濕度90%以上的條件下培養(yǎng)14 d后，調(diào)查發(fā)病情況.按照國(guó)際水稻研究所稻瘟病圃苗瘟分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定水稻病級(jí)和抗性：0級(jí)無(wú)病斑，為抗??；3級(jí)以內(nèi)病斑1～2 mm，為中抗；4級(jí)以上病斑在2 mm以上，為感病[5].最后計(jì)算稻瘟病菌致病力.

致病力/%=(感病水稻材料數(shù)量×2+中抗水稻材料數(shù)量×1)/(供試水稻材料總數(shù)×2)×100[5].

表2 82份供試水稻材料信息Table 2 Information of 82 rice materials tested

續(xù)表2

2 結(jié)果與分析

2.1 2017—2019年福建省稻瘟病菌生理小種組成及分布

從95份穗頸瘟樣本中分離鑒定出有效稻瘟病單孢菌株152個(gè)，根據(jù)7個(gè)中國(guó)鑒別品種的接菌結(jié)果和稻瘟病菌生理小種的命名標(biāo)準(zhǔn)，將152個(gè)稻瘟病單孢菌株劃分為7個(gè)群54個(gè)生理小種(表3).其中，ZA群的菌株60個(gè)，分為23個(gè)生理小種，占比為39.48%，為優(yōu)勢(shì)種群；ZB群的菌株36個(gè)，分為12個(gè)生理小種，占比為23.68%；ZC群的菌株21個(gè)，分為9個(gè)生理小種，占比為13.82%；ZD群的菌株17個(gè)，分為6個(gè)生理小種，占比為11.18%；ZE群的菌株5個(gè)，為1個(gè)生理小種，占比為3.29%；ZF群的菌株5個(gè)，分為2個(gè)生理小種，占比為3.29%；ZG群的菌株8個(gè)，為1個(gè)生理小種，占比為5.26%.生理小種ZB5占比最高(7.89%)，為優(yōu)勢(shì)生理小種；ZA5(7.24%)次之.平均致病力最強(qiáng)的生理小種為ZA6，達(dá)37.50%；ZB7(32.46%)、ZA15(31.94%)和ZA1(31.10%)次之.可見，生理小種的占比與致病力沒有正相關(guān)的關(guān)系，但優(yōu)勢(shì)種群中容易出現(xiàn)致病力強(qiáng)的菌株.

2.2 各地區(qū)稻瘟病菌優(yōu)勢(shì)種群和優(yōu)勢(shì)生理小種

由表4可以看出，在8個(gè)地區(qū)中，浦城的優(yōu)勢(shì)種群為ZD群，寧化的優(yōu)勢(shì)種群為ZB群，其他6個(gè)地區(qū)的優(yōu)勢(shì)種群均為ZA群.各地區(qū)中，優(yōu)勢(shì)生理小種呈現(xiàn)多樣性，且出現(xiàn)的頻率較為平均.

2.3 152個(gè)稻瘟病單孢菌株對(duì)82份水稻材料的致病力

如表5所示，各地區(qū)稻瘟病菌生理小種的平均致病力在11.48%～29.51%之間，其中邵武地區(qū)的生理小種的平均致病力最強(qiáng)(29.51%)，松溪地區(qū)的生理小種的平均致病力最弱(11.48%).致病力達(dá)到50%以上的生理小種有8個(gè)，分別為邵武地區(qū)的ZA1(67.19%)、ZA37(67.19%)，建陽(yáng)地區(qū)的ZB5(65.63%)、ZA5(57.81%)，光澤地區(qū)的ZE1(54.17%)，寧化地區(qū)的ZD7(53.13%)，龍巖地區(qū)的ZB5(52.78%)，松溪地區(qū)的ZC13(51.56%).

表3 2017—2019年福建省稻瘟病菌生理小種組成及分布Table 3 Race composition and distribution of M.oryzae in Fujian Province during 2017-2019

續(xù)表3

表4 福建省8個(gè)地區(qū)稻瘟病菌優(yōu)勢(shì)種群和優(yōu)勢(shì)生理小種Table 4 Dominant population and dominant physiological races in 8 regions of Fujian Province

表5 福建省8個(gè)地區(qū)稻瘟病菌生理小種的致病力Table 5 Pathogenicity of physiological races of M.oryzae in 8 regions of Fujian Province

續(xù)表5

表6 福建省4個(gè)抗稻瘟病區(qū)試鑒定點(diǎn)的生理小種數(shù)及其致病力Table 6 Numbers of physiological races and pathogenicity of M.oryzae in 4 regional trials in Fujian Province

福建省抗稻瘟病區(qū)試鑒定點(diǎn)分別設(shè)在龍巖市上杭縣茶地村、南平市建陽(yáng)區(qū)麻沙鎮(zhèn)石宇村、三明市將樂縣黃潭鎮(zhèn)西湖村和三明市寧化縣水茜鎮(zhèn)下洋村.如表6所示，在這4個(gè)區(qū)試鑒定點(diǎn)共分離出67個(gè)稻瘟病菌菌株，包含36個(gè)生理小種.其中，龍巖市上杭縣鑒定點(diǎn)的生理小種的平均致病力最強(qiáng)(22.40%)，南平市建陽(yáng)區(qū)鑒定點(diǎn)的生理小種的平均致病力最弱(12.74%).

2.4 福建省4個(gè)抗稻瘟病區(qū)試鑒定點(diǎn)的生理小種數(shù)及其致病力

2.5 2017—2019年福建省稻瘟病菌生理小種優(yōu)勢(shì)種群和致病力的變化

從表7可以看出， 2017—2019年，在福建省稻瘟病菌生理小種種群中，ZA群始終為優(yōu)勢(shì)種群，其在2018和2019年的占比都高達(dá)40%以上；ZB群的占比在17.31%～28.57%之間，其在2018年的占比最低；而ZC群在2018年的占比較高.此外，2017和2018年的稻瘟病菌生理小種平均致病力都達(dá)到20%以上，而2019年下降到10.46%.

表7 2017—2019年福建省稻瘟病菌生理小種種群和致病力變化Table 7 Changes in population and pathogenicity of M.oryzae physiological races in Fujian Province from 2017 to 2019

3 討論

3.1 ZA群為福建省稻瘟病菌生理小種的優(yōu)勢(shì)種群

已有研究顯示，1986—2009年福建省的稻瘟病菌生理小種主要為ZB群或ZC群[16-21]；阮宏椿等[3]研究表明，2012—2015年福建省5個(gè)主要稻區(qū)的麗江新團(tuán)黑谷上的稻瘟病菌以ZA、ZB和ZC為主要種群，占比分別為27.95%、26.22%和22.19%.本試驗(yàn)結(jié)果表明，2017—2019年福建省各水稻主產(chǎn)區(qū)的稻瘟病菌生理小種的優(yōu)勢(shì)種群為ZA群，占比為39.48%；ZB、ZC、ZD群的占比分別為23.68%、13.82%、11.18%.8個(gè)采集地區(qū)中，南平浦城的優(yōu)勢(shì)種群為ZD群，三明寧化的優(yōu)勢(shì)種群為ZB群，其他6個(gè)地區(qū)的優(yōu)勢(shì)種群均為ZA群.這可能與福建省近年來(lái)大面積推廣甬優(yōu)系列品種有關(guān)，本試驗(yàn)中ZA群稻瘟病菌生理小種對(duì)甬優(yōu)9號(hào)和甬優(yōu)1540等甬優(yōu)系列品種表現(xiàn)出更強(qiáng)的致病力.浦城是近年來(lái)推廣甬優(yōu)系列品種較少的地區(qū)，所以該地的優(yōu)勢(shì)種群為ZD群而非ZA群.由此推測(cè)在稻瘟病適宜發(fā)生的情況下，甬優(yōu)系列品種的產(chǎn)量損失恐將巨大，應(yīng)引起重視.

3.2 福建省4個(gè)抗稻瘟病區(qū)試鑒定點(diǎn)稻瘟病菌的平均致病力存在差異

不同區(qū)試鑒定點(diǎn)的菌株致病力存在差異，這與劉殿宇等[15]的研究結(jié)論一致.其中，南平市建陽(yáng)區(qū)鑒定點(diǎn)的生理小種的平均致病力最低，而龍巖市上杭縣鑒定點(diǎn)的生理小種的平均致病力最高.由此認(rèn)為理論上龍巖市上杭縣鑒定點(diǎn)鑒定出的水稻抗性品種的抗譜相對(duì)于南平市建陽(yáng)區(qū)鑒定點(diǎn)的抗性品種會(huì)更寬一些.由于稻瘟病菌存在小種?；裕ㄗh育種時(shí)將多個(gè)鑒定點(diǎn)的水稻抗性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以獲得抗譜較寬的品種.

3.3 稻瘟病菌的致病力在不同年份間存在差異

王道澤等[23]研究認(rèn)為，稻瘟病的發(fā)生趨勢(shì)與氣象條件關(guān)系密切；氣象條件能影響稻瘟病菌的生長(zhǎng)、發(fā)育及致病力，同時(shí)影響植株的抗病能力[24-26].本研究發(fā)現(xiàn)，稻瘟病菌的致病力在不同年份間存在較大差異.其中，2017和2018年的生理小種平均致病力都達(dá)到20%以上，而2019年下降到10.46%.本研究還發(fā)現(xiàn)，2019年的稻瘟病菌樣本產(chǎn)孢量比2017和 2018年大，但致病力卻不高.實(shí)際上，2019年7—10月福建省降雨量較前兩年大幅度減少，不少稻區(qū)嚴(yán)重缺水，稻瘟病發(fā)生偏輕.由此推測(cè)稻瘟病菌為適應(yīng)干旱環(huán)境進(jìn)化出繁殖量較高、致病力較弱的菌群，而在適宜該病發(fā)生的環(huán)境中容易進(jìn)化出致病力強(qiáng)的生理小種.