抗性頻率、聯(lián)合致病性系數(shù)和聯(lián)合抗病性系數(shù)在水稻品種抗瘟性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張亞玲　趙宏森　曹有鑫

摘要：用離體接種法檢測(cè)20個(gè)品種對(duì)55個(gè)菌株的稻瘟病抗性，通過(guò)抗性頻率、聯(lián)合致病性系數(shù)、聯(lián)合抗病性系數(shù)探討品種的抗稻瘟病性及品種的利用價(jià)值。結(jié)果表明：參試的水稻品種對(duì)稻瘟病菌菌株的抗性總體表現(xiàn)不高，且具有差異，平均抗性頻率為44.70%，范圍從24.09%～66.45%，差距達(dá)2.76倍；抗性表現(xiàn)最好的是松粳10號(hào)，其抗性頻率為66.45%。通過(guò)聯(lián)合致病性系數(shù)、聯(lián)合抗病性系數(shù)分析品種組合與稻瘟病菌群體間的互作，結(jié)果表明，其中20個(gè)品種組合間兩兩搭配的聯(lián)合致病性系數(shù)相對(duì)較高（最低0.40），聯(lián)合抗病性系數(shù)相對(duì)較低（最高0.45），說(shuō)明抗性水平一般。最后對(duì)品種組合的利用價(jià)值進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：稻瘟?。豢剐灶l率；聯(lián)合致病性系數(shù)；聯(lián)合抗病性系數(shù)

中圖分類號(hào)： S432.2+1；S435.111.4+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）07-0158-03

稻瘟病是由稻瘟病菌（有性Magnaporthe oryzae，無(wú)性Pyricularia oryzae）引起的[1-2]，是世界水稻生產(chǎn)的重要病害。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，合理利用抗病品種是防治稻瘟病最經(jīng)濟(jì)有效的方法。傳統(tǒng)水稻品種的抗病性研究主要是利用“代表性菌株”接種某一品種來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先要研究當(dāng)?shù)厣硇》N的組成，主要采用中國(guó)鑒別品種方法鑒定生理小種，這方面的研究已經(jīng)有很多報(bào)道[3-6]，但使用該方法鑒定出的同一生理小種還存在不同的致病類型[7]，所以在進(jìn)行品種抗性評(píng)價(jià)時(shí)，代表性菌株只能代表其本身，不能代表所屬小種的致病力[8]。另外，中國(guó)地域遼闊，南北氣候差異大，種質(zhì)資源復(fù)雜，采用中國(guó)統(tǒng)一鑒別品種方法所鑒定的致病型菌株不能代表當(dāng)?shù)赝茝V的品種主要致病型菌株，因此利用全國(guó)統(tǒng)一鑒別寄主來(lái)確定田間病菌的致病性類群不能從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，鑒定結(jié)果對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義不大[9]。黑龍江省地處高緯地區(qū)，水稻開發(fā)研究起步于20世紀(jì)80年代，品種資源相對(duì)匱乏，品種間抗病基因親緣較近，使得一些抗性資源重復(fù)利用。因此，如何評(píng)價(jià)水稻品種的抗瘟性及合理地利用抗稻瘟病品種是當(dāng)前生產(chǎn)上急需解決的問題。本研究從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，通過(guò)黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)的稻瘟病菌來(lái)接種黑龍江省水稻主栽品種的方法，利用寄主與病原間的生物關(guān)系（抗性頻率、聯(lián)合致病系數(shù)、聯(lián)合抗病系數(shù)[10]），分析黑龍江省水稻主栽品種的抗稻瘟病表現(xiàn)，為抗稻瘟病品種的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試品種是在生產(chǎn)上應(yīng)用面積在1萬(wàn)hm2以上的品種：松粳6號(hào)、五優(yōu)稻1號(hào)、墾鑒稻6號(hào)、墾稻10號(hào)、綏粳4號(hào)、富士光、松粳8號(hào)、松粳9號(hào)、沙沙尼、松粳3號(hào)、松粳7號(hào)、合江19、松粳10號(hào)、墾稻9號(hào)、五優(yōu)稻C、普粘7號(hào)、東農(nóng)424、空育131、墾鑒稻7號(hào)、龍選9707。

參試菌株共55個(gè)（表1），2012年采集自黑龍江省19個(gè)縣（市）的水稻穗頸瘟標(biāo)樣，經(jīng)單孢子分離后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 育苗 育苗土為黑土，精選水稻種子置于網(wǎng)袋內(nèi)，于200 μL/mL 25%咪鮮胺乳油浸種80 h，不須用水清洗直接播種于育苗缽內(nèi)，覆土，澆足水，用薄膜保濕2 d，移去保濕膜，待長(zhǎng)至2葉1心期，施尿素1次，每缽1 g，待幼苗長(zhǎng)至5葉1心時(shí)，離體接種。

1.2.2 產(chǎn)孢培養(yǎng)及孢子懸浮液的制備 參試菌株在馬鈴薯培養(yǎng)基上活化，待長(zhǎng)出菌落后移至米糠培養(yǎng)基（30 g米糠，3 g酵母粉，18 g瓊脂粉，1 000 mL水）上培養(yǎng)10 d，然后用無(wú)菌水洗去菌絲，于產(chǎn)孢培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)孢培養(yǎng)2 d，再用無(wú)菌水洗下孢子，制成孢子懸浮液，將孢子懸浮液冰浴待用。

1.2.3 接種 接種方法參照林代福等的離體接種法[9-10]，略有改進(jìn)。將浸過(guò)種的水稻種子種植在育秧缽內(nèi)，每個(gè)育秧盤播20粒種子，播5缽。注意隔離，防止外來(lái)菌污染，待幼苗長(zhǎng)至5葉1心時(shí)，離體接種。方法如下：選取嫩葉中部3 cm左右的葉片，用接種針刺破葉片表面，葉正面朝上擺在含 50 mg/kg 苯駢咪唑（保綠劑）+5 g/L瓊脂的培養(yǎng)皿內(nèi)，葉段按順序擺好，4次重復(fù)，每皿4個(gè)葉段。用微量移液器取孢子懸浮液5 μL接種于針刺傷口處，置于26 ℃人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)，7 d后按國(guó)際水稻所設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)[11]進(jìn)行調(diào)查。

1.3 品種抗瘟性評(píng)價(jià)

水稻品種的稻瘟病抗性利用價(jià)值用抗性頻率（resistance frequency，RF） 、聯(lián)合抗病性系數(shù)（resistance association coefficients，RAC）和聯(lián)合致病性系數(shù)（pathogenicity association coefficients，PAC）進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。相關(guān)公式如下：

抗性頻率（RF）=（R菌株數(shù)/供試菌株總數(shù)）×100%；

聯(lián)合致病性系數(shù)1.2（PAC1.2）=[（R1，R2） 菌株數(shù)+（S1，S2）菌株數(shù)]/總菌株數(shù)；

聯(lián)合抗病性系數(shù)1.2（RAC1.2）=（R1，R2）菌株數(shù)/總菌株數(shù)。

按照公式計(jì)算任何2組的PAC、RAC，具體參考何月秋等的方法[8]。強(qiáng)、弱指菌株的致病力，1、2指品種1、品種2，（R1，R2）指對(duì)品種1、品種2致病性均弱的菌株數(shù)量，（S1，S2）指對(duì)品種1、品種2致病性均強(qiáng)的菌株數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種對(duì)黑龍江省稻瘟病菌菌株的抗性頻率

黑龍江省19個(gè)縣（市）的55個(gè)菌株分別接種20個(gè)黑龍江省水稻主栽品種，分析品種的抗性頻率。表2表明，參試的20個(gè)品種抗性頻率（24.09%～66.45%）差異較大，差距達(dá)2.76倍，平均抗性頻率為44.70%。從本研究結(jié)果看，參試品種的抗性總體表現(xiàn)為中等（50%）偏下，抗性頻率超過(guò)50%僅有6個(gè)品種，占參試品種的30%，說(shuō)明參試水稻品種的抗瘟性大部分偏低。在20個(gè)參試品種中沒有對(duì)55個(gè)菌完全表現(xiàn)為抗性的品種，抗性表現(xiàn)最好的是松粳10號(hào)，其抗性頻率為66.45%；其次是東農(nóng)424、空育131、墾鑒稻6號(hào)，分別為6506%、63.30%、62.23%；相對(duì)較低的是沙沙尼、龍選9707號(hào)，分別為27.77%、24.09%，基本上失去抗性，應(yīng)用這2個(gè)品種應(yīng)慎重，如果大量種植，在氣候條件允許的情況下很有可能會(huì)造成稻瘟病的大發(fā)生。

2.2 水稻品種聯(lián)合使用抗瘟性可利用價(jià)值評(píng)價(jià)

稻瘟病的防治最經(jīng)濟(jì)有效的方法是合理利用抗病品種，做好品種的合理布局。為了明確品種聯(lián)合種植后的抗性表現(xiàn)，本研究利用聯(lián)合致病性系數(shù)（PAC）、聯(lián)合抗病性系數(shù)（RAC）來(lái)評(píng)價(jià)品種組合的利用價(jià)值，詳見表3。PAC越大，表示2個(gè)品種抗感性遺傳背景相似的可能性越大，搭配種植后可能會(huì)加重稻瘟病暴發(fā)的可能性。RAC越大，說(shuō)明2個(gè)品種搭配抗性越強(qiáng)，應(yīng)用價(jià)值也越大。在致病性測(cè)試中，綏粳4號(hào)、富士光組合的PAC（0.74）比綏粳4號(hào)、空育131組合的PAC（0.40）值高，說(shuō)明綏粳4號(hào)與空育131搭配種植更有利于控制病害。同樣，松粳10號(hào)與沙沙尼組合的PAC（0.74）比松粳10號(hào)與五優(yōu)稻1號(hào)組合的PAC（0.43）高，說(shuō)明松粳10號(hào)與五優(yōu)稻組合更有利于控制病害。從表3還可以看出，綏粳4號(hào)和墾鑒稻6號(hào)、綏粳4號(hào)和東農(nóng)424、松粳8號(hào)和松粳9號(hào)、松粳8號(hào)和沙沙尼、富士光和松粳8號(hào)幾對(duì)組合的PAC為0.72，相對(duì)其他組合較高，說(shuō)明這些品種在田間聯(lián)合種植也有加大稻瘟病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。RAC值越大，說(shuō)明2個(gè)品種搭配種植應(yīng)用價(jià)值越大，在本次檢測(cè)中RAC值最高為045，最低為0.09，雖然不高，但也能反映品種組合的應(yīng)用價(jià)值，如東農(nóng)424與龍選9707、綏粳4號(hào)搭配種植抗性表現(xiàn)較好，RAC值都是0.45，而東農(nóng)424與松粳10號(hào)搭配種植其RAC值僅為0.18，說(shuō)明東農(nóng)424與龍選9707、綏粳4號(hào)搭配種植更有利于控制稻瘟病的大發(fā)生；松粳10號(hào)與其他品種組合時(shí)聯(lián)合抗性系數(shù)均相對(duì)較低，與墾稻10組合RAC值最高，為0.20，與松粳9、松粳3、松粳7互作的RAC值僅為0.09。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)采集當(dāng)?shù)卮罅烤杲臃N當(dāng)?shù)氐钠贩N或是品種組合來(lái)進(jìn)行抗瘟性分析，該方法能真實(shí)反映品種或品種組合對(duì)當(dāng)時(shí)田間流行的稻瘟病菌群體的抗性，這比傳統(tǒng)的用“代表性菌株”的接種方法更能結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。本研究采用離體接種法檢測(cè)20個(gè)品種對(duì)55個(gè)菌株的稻瘟病抗性，研究結(jié)果表明：參試的水稻品種對(duì)稻瘟病菌菌株的抗性總體表現(xiàn)不高，且有差異，平均RF為44.70%（24.09%～66.45%），差距達(dá) 2.76 倍?？剐员憩F(xiàn)最好的是松粳10號(hào)，其抗性頻率為 66.45%。通過(guò)聯(lián)合致病性系數(shù)和聯(lián)合抗病性系數(shù)分析品種組合與稻瘟病菌群體間的互作，結(jié)果表明，20個(gè)品種組合間的兩兩搭配的聯(lián)合致病性系數(shù)相對(duì)較高（最低0.40）、聯(lián)合抗病性系數(shù)相對(duì)較低（最高0.45），說(shuō)明抗性水平一般。從本研究結(jié)果還可知，通過(guò)RAC、PAC進(jìn)行分析可以提供品種與病原菌群體互作的較全面的資料，特別是在抗性親本的選擇和分析品種的抗性遺傳背景相似性方面具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論意義。

在評(píng)價(jià)品種抗性方面，本研究首先用抗性頻率來(lái)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，參試的20個(gè)品種抗性頻率差異較大，說(shuō)明稻瘟病菌群體組成較復(fù)雜，這與馬剛輝等研究的結(jié)果[12]類似。本研究是在室內(nèi)離體接種下品種表現(xiàn)出來(lái)的抗性，如果可能的話還需要在田間做實(shí)際自然條件下人工接種來(lái)評(píng)價(jià)品種的抗性，但是在自然條件下稻瘟病的發(fā)病受環(huán)境影響較大，只有在有利于稻瘟病發(fā)生的條件下品種的抗性才能真實(shí)地表現(xiàn)出來(lái)。接種試驗(yàn)和田間試驗(yàn)相結(jié)合會(huì)更明確品種的真實(shí)抗性，當(dāng)自然條件下不發(fā)病時(shí)人工接種的結(jié)果也可用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外，黑龍江省水稻種植面積較大，地形較復(fù)雜，形成不同的種植帶，如果可能的話還可以增加不同地區(qū)的代表菌株量，使研究結(jié)果更具代表性。

水稻品種的抗性表現(xiàn)和病原物的致病性是由基因決定的一種遺傳特性，寄主的抗性表現(xiàn)只有在特定環(huán)境條件下和病原物相結(jié)合才能表現(xiàn)出來(lái)，因此在研究水稻品種的抗稻瘟病性、水稻品種的抗瘟利用價(jià)值時(shí)，還需要病原物與寄主間、寄主與寄主間的生物關(guān)系來(lái)進(jìn)行研究，利用生物間遺傳學(xué)關(guān)系聯(lián)合抗病性系數(shù)（RAC）、聯(lián)合致病性系數(shù)（PAC）進(jìn)行分析。PAC表示2個(gè)品種相似程度的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)PAC越大，2個(gè)品種抗感性遺傳背景相似的可能性越大，既親緣關(guān)系越近，如2個(gè)品種共同種植時(shí)其同時(shí)感病的可能性越大，當(dāng)?shù)疚敛【闹虏⌒透淖儠r(shí)2個(gè)品種的抗病性或是感病性會(huì)同時(shí)喪失或同時(shí)出現(xiàn)。相反，如果PAC值低，則說(shuō)明2個(gè)品種的抗感性遺傳背景相似程度低，遺傳信息的異質(zhì)性高，一般很少會(huì)出現(xiàn)2個(gè)品種共同種植病害大發(fā)生的現(xiàn)象。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中存在3種情況，第1種情況，2個(gè)品種搭配種植PAC和RAC值均高則表明2個(gè)品種的親緣關(guān)系近，在某一年內(nèi)聯(lián)合種植可能會(huì)表現(xiàn)較好抗性，但在種植過(guò)程中有稻瘟病菌的致病型發(fā)生改變時(shí)就可能會(huì)病害大發(fā)生，這種種植結(jié)構(gòu)會(huì)被剔除，如富士光、合江19，PAC為0.83，RAC為0.30，在本次研究中其值相對(duì)較高；第2種情況，PAC相對(duì)較高，RAC相對(duì)較低，則說(shuō)明2個(gè)品種的遺傳背景相似程度高，其感病程度高，這種類型的種植搭配有感病風(fēng)險(xiǎn)，如墾稻10號(hào)、沙沙尼，PAC為0.72，RAC為 0.25；第3種情況，PAC相對(duì)較低，RAC相對(duì)較高，說(shuō)明這2個(gè)品種親緣關(guān)系遠(yuǎn)，感病性遺傳基礎(chǔ)同質(zhì)性低，而它們的抗性遺傳基礎(chǔ)互補(bǔ)性高，可以互補(bǔ)抵抗病原菌的侵染，從穩(wěn)定化選擇方面考慮，這種搭配類型在實(shí)際生產(chǎn)上具有較好的應(yīng)用前景，如綏粳4號(hào)、空育131，PAC為0.40，RAC為0.33。本研究試圖使試驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)，使用RAC來(lái)表示某2個(gè)品種共同抗病的可能性，RAC越大，2個(gè)品種同時(shí)表現(xiàn)抗病的可能性越大。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中要充分發(fā)揮抗病品種的抗性而使病原物的組成趨于穩(wěn)定，可采用測(cè)定抗性頻率與田間自然誘發(fā)檢測(cè)相結(jié)合的方法，及時(shí)培育與引入廣譜抗病性的新品種，以及實(shí)施品種合理布局等措施來(lái)更好地防治稻瘟病。

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