水稻生育期空氣中稻曲病菌孢子釋放動態(tài)及影響因素分析

伏榮桃　王劍　陳誠　龔學(xué)書　盧代華　徐翔

摘要：[目的]明確稻曲病菌孢子在田間的釋放動態(tài)及影響因素，為水稻稻曲病預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。[方法]采用孢子捕捉儀對四川稻區(qū)稻曲病菌孢子釋放量進行監(jiān)測，分析稻曲病菌孢子在田間的釋放動態(tài)；2014～2016年連續(xù)3年收集水稻生育期的氣象數(shù)據(jù)，包括溫度和平均濕度等，研究氣象因子、孢子釋放量與稻曲病的內(nèi)在聯(lián)系。[結(jié)果]在水稻生育期間稻曲病菌孢子釋放量呈動態(tài)變化，5月中旬～7月上旬稻曲病菌分生孢子釋放量逐漸上升，7月下旬空氣中的分生孢子量驟然上升，7月末～8月上旬孢子量達(dá)到峰值，8月中旬后孢子量逐漸下降，9月下旬孢子量下降至接近5月的水平。自孢子釋放達(dá)到高峰后10d田間稻曲病開始顯癥。稻曲病菌孢子釋放量與田間菌源及上年病害嚴(yán)重度呈一定的正相關(guān)，與溫度和濕度亦具有一定相關(guān)性，當(dāng)平均溫度25.0-30.0℃、濕度大于85.0%時有利于稻曲菌孢子的釋放，同時有利于稻曲病的發(fā)生。[結(jié)論]稻曲病菌孢子釋放量、氣象因子與稻曲病間存在密切聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：稻曲病菌；孢子釋放量；菌源量；氣象因子

中圖分類號：S435.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）11-1994-05

0X引言

[研究意義]水稻稻曲病是水稻三大重要真菌病害之一，由稻曲病菌[Ustilaginoidea virens（Cooke）Takahashi]侵染稻穗引起（Tanaka et a1.，2008；Hu eta1.，2014；伏榮桃等，2016；張俊喜等，2016），受害谷粒形成大于其自身數(shù)倍的稻曲球（Tang et a1.，2012；Fan et a1.，2015）。稻曲病不僅造成水稻產(chǎn)量顯著下降，還對稻米質(zhì)量、人畜安全和環(huán)境造成重大危害（Nakamura et a1.，1994；劉見平等，2006；王偉剛等，2009；伏榮桃等，2015）。近年來，稻曲病的危害在四川省有日趨加重的趨勢，據(jù)2013～2015年對四川省主栽水稻品種的調(diào)查統(tǒng)計，稻穗稻曲病自然發(fā)病率可達(dá)80.55%，一些高感品種的病穴率高達(dá)100.00%（盧代華等，2015）。稻曲病的發(fā)生流行與多種因素有關(guān)，如侵染源、氣象因子和栽培條件等（馮小燕等，2010；周奮啟等，2015；任義方等，2017），因此，開展田問稻曲病菌孢子釋放動態(tài)及影響因素研究對于預(yù)防和防治稻曲病發(fā)生具有重要意義。[前人研究進展]前人研究結(jié)果表明，侵染源是稻曲病病害發(fā)生的先決條件之一。左廣勝等（1996）、Devi和Singh（2007）采用孢子捕捉方法證明稻曲病菌孢子是稻曲病發(fā)生的主要初侵染源，在田間具有氣流傳播的能力。在探究稻曲病菌孢子在水稻生育期的釋放情況方面，研究者們采用顯微計數(shù)和PCR等不同方法。如Sreeramulu和Vittal（1966）采用顯微計數(shù)對空氣中的稻曲病菌孢子進行統(tǒng)計分析；鄭靜等（2012）采用PCR對空氣中稻曲病菌孢子量進行檢測，結(jié)果顯示不同月份稻曲病菌孢子量存在差異。關(guān)于稻曲病菌孢子在田間飛散動態(tài)與氣象因子的關(guān)系研究，主要涉及溫度和降雨量等方面。傅俊范等（2011）對沈陽地區(qū)的稻曲病菌孢子飛散動態(tài)進行分析，發(fā)現(xiàn)稻曲病菌分生孢子飛散動態(tài)與積溫和累積降雨量呈正相關(guān)。[本研究切入點]目前，關(guān)于四川稻區(qū)田間稻曲病菌孢子釋放動態(tài)和影響因素的研究尚無文獻(xiàn)報道。[擬解決的關(guān)鍵問題]采用孢子捕捉儀捕捉空氣中的稻曲病菌孢子，監(jiān)測稻曲病菌孢子在田間的釋放動態(tài)，并開展氣象因子、孢子釋放量與稻曲病的內(nèi)在關(guān)系研究，明確影響稻曲病菌孢子釋放量和動態(tài)變化的主要因素，以期為水稻稻曲病預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014～2016年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻稻曲病常發(fā)試驗基地進行。供試材料為四川省主栽水稻品種中優(yōu)936、F優(yōu)498、Y兩優(yōu)1號、旌優(yōu)127、川優(yōu)6203、花香優(yōu)1618、川農(nóng)優(yōu)527、川香優(yōu)198、內(nèi)香8156和內(nèi)5優(yōu)828。

1.2試驗方法

1.2.1田間稻曲病菌菌源量調(diào)查 2014～2016年水稻收割后收集試驗基地不同田塊、不同水稻品種的稻樁或稻穗病殘體，室內(nèi)晾干保存、備用。用無菌水沖洗稻樁和種子上的病原菌，然后顯微觀察計數(shù)，記錄稻樁和種子的帶菌情況。

1.2.2空氣中菌源量監(jiān)測 2015～2016年，在試驗基地設(shè)6個小區(qū)，每小區(qū)面積667m²，每小區(qū)設(shè)立3個捕捉點，捕捉點種植四川省主栽水稻品種（感病品種）。于5～9月水稻生育期間將孢子捕捉儀（TPBZ-3）置于捕捉點（距離水稻50cm處），于18：00點開始啟動孢子捕捉儀，24h連續(xù)不間斷收集空氣中稻曲病病原菌的分生孢子，每隔3～7d收集一次樣品，室內(nèi)鏡檢孢子捕捉量，最后折算成孢子密度（個/cm²）。

1.2.3水稻品種抗病性調(diào)查 2015～2016年連續(xù)種植供試水稻主栽品種并進行稻曲病自然誘發(fā)發(fā)病，所有品種按高產(chǎn)栽培方式進行田問管理，孕穗期增施尿素，以便增加發(fā)病程度。適時防治螟蟲和稻飛虱等主要害蟲，供試品種全生育期不使用殺菌劑。于水稻黃熟期進行稻曲病調(diào)查，采用5點取樣法調(diào)查，每點調(diào)查10叢，記載每叢穗數(shù)、病穗數(shù)及每穗病粒數(shù)。

1.2.4氣象數(shù)據(jù)收集 2014～2016年連續(xù)收集水稻生育期的氣象數(shù)據(jù)，包括溫度和平均濕度等，并著重收集水稻孕穗期至乳熟期的氣象數(shù)據(jù)。

1.3統(tǒng)計分析

1.3.1田間茵源量 用顯微鏡觀察（10×視野）洗滌過病殘體的液體中稻曲病菌的分生孢子，并觀察孢子存活率。

1.3.2空氣中菌源量 根據(jù)每次捕捉的孢子量，計算各小區(qū)的孢子量，結(jié)果取平均值，繪制孢子釋放量動態(tài)曲線圖。

1.3.3稻曲病抗病性 在水稻黃熟期檢查稻曲病發(fā)病情況，并計算病情指數(shù)和病穗率；采用Duncans新復(fù)極差法對發(fā)病率進行方差分析。稻曲病病害分級標(biāo)準(zhǔn)：0級，無?。℉R）；1級，病穗率0.1%～3.0%（R）；3級，病穗率3.1%～7.0%（MR）；5級，病穗率7.1%～15.0%（MS）；7級：病穗率15.0%～25.0%（s）；9級，病穗率大于25.1%（HS）。病情指數(shù)和病穗率計算方法如下：

2結(jié)果與分析

2.1田間稻曲病菌菌源量調(diào)查結(jié)果

2014～2016年連續(xù)3年收集試驗點水稻田間的稻樁和稻穗等病殘體進行稻曲病菌帶菌檢測，結(jié)果（表1）顯示，從稻樁和稻穗均能檢測到稻曲病菌孢子，H.2014和2016年病殘體的帶菌率均高于2015年，其原因可能是2014和2016年的病害發(fā)生程度高于2015年。本研究對病殘體上的稻曲病菌孢子進行萌發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)孢子萌發(fā)產(chǎn)生薄壁分生孢子（圖1），萌發(fā)率在68.0%以上（表1）。

2.2空氣中稻曲病菌菌源量監(jiān)測結(jié)果

2015-2016年，于水稻生育期采用孢子捕捉儀對田問空氣中的稻曲病菌分生孢子進行動態(tài)監(jiān)測，結(jié)果（圖2）顯示，2015和2016年稻曲病菌分生孢子量均從5月中旬～7月上旬逐漸上升；7月下旬空氣中的分生孢子量驟然上升，7月末～8月上旬孢子量達(dá)到峰值，分別為529.6和163.8個/cm²，自孢子釋放達(dá)到高峰后10d田問稻曲病開始顯癥；8月中旬后孢子量逐漸下降，到9月下旬孢子量下降至接近5月的水平，分別為10.6和4.3個/cm²。從圖2還可看出，2015年稻曲病菌孢子密度動態(tài)趨勢高于2016年，尤其是高峰期的孢子密度遠(yuǎn)高于2016年高峰期孢子密度，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能與上年田間稻曲病發(fā)生的嚴(yán)重度有關(guān)，據(jù)調(diào)查，2014年試驗點稻曲病發(fā)生的嚴(yán)重度高于2015年，因而影響了次年田間菌源基數(shù)。

2.3氣象數(shù)據(jù)分析結(jié)果

本研究收集了2014-2016年水稻生育期的氣象數(shù)據(jù)，包括平均溫度（圖3-A）和平均濕度（圖3-B）。從圖3可看出，水稻生育期的平均溫度和平均濕度變化較大，2014-2016年的平均溫度分別為21.5-29.5、17.5-30.5和19.0-28.5℃，平均濕度分別為67.5%-88.5%、66.5%-88.0%和68.5%-92.0%。在7月中旬～8月上旬水稻孕穗期至揚花期，2014～2016年的平均溫度分別為23.0-29.5、24.0-30.5和23.0-28.5℃，平均濕度分別為77.5%-88.5%、76.5%-85.5%和81.0%～90.0%。從圖3還可看出，2014-2016年水稻生育期的氣象數(shù)據(jù)存在差異，2014和2016年的大多數(shù)時間的平均溫度比2015年低，而相對濕度較2015年高。

2.4氣象因子與孢子釋放量的關(guān)系

有研究報道，稻曲病菌孢子萌發(fā)的最適溫度為28.0～30.0℃，濕度在85.0%以上（Fu et a1.，2013）。由圖2可知，田問稻曲病菌孢子釋放高峰在7月下旬～8月上旬，2015和2016年此期間的平均溫度為25.5～30.0℃、平均濕度為81.0%～90.0%。在5月中旬～7月中旬，孢子捕捉量逐漸上升，此期間的平均氣溫（22.5～29.5℃）和平均濕度（65.O%～87.5%）均在逐漸上升。9月的平均氣溫為20.5～25.0℃、平均濕度為85.5%～92.0%，此時稻曲病菌孢子的萌發(fā)受溫度的影響而降低，因而空氣中的稻曲病菌孢子釋放量下降。

2.5病害與氣象因子的關(guān)系

2014～2016年對10個四川主栽水稻品種進行稻曲病抗性調(diào)查，結(jié)果（表2）顯示，不同品種對稻曲病存在抗感差異，2014～2016年稻曲病發(fā)病率范圍分別為8.33%～17.11%、0～10.58%和6.69%～32.66%。從表2可看出，相同品種在不同年份的發(fā)病率存在顯著差異（P<0.05，下同），其中，F(xiàn)優(yōu)498、旌優(yōu)127、川優(yōu)6203、川香優(yōu)198、花香優(yōu)1618和內(nèi)5優(yōu)828等品種在2016年的發(fā)病率顯著高于2014年，2014年顯著高于2015年。分析氣象因子發(fā)現(xiàn)，2016年在水稻孕穗期至抽穗期的平均溫度為23.0～28.5℃、平均濕度為81.0%～90.0%，大多為陰雨天氣，有利于稻曲病的發(fā)生；2014年同期的平均溫度為23.0～29.5℃、平均濕度為77.5%～88.5%；而2015年此期間天氣處于高溫低濕的伏旱天氣，平均溫度為24.0～30.5℃、平均濕度為76.5%～85.5%，不利于稻曲病的發(fā)生。上述結(jié)果表明稻曲病的發(fā)生與氣象因子密切相關(guān)，尤其是孕穗期至抽穗期間的溫度和濕度對病原菌的侵染至關(guān)重要，如遇高溫陰雨天氣會導(dǎo)致稻曲病大面積發(fā)生。

2.6孢子釋放量、氣候因子與稻曲病病害的關(guān)系

對水稻生育期間的田間稻曲病菌孢子釋放量、氣象因子及田間病害數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知，孢子釋放量與溫度和濕度存在相關(guān)性，在平均溫度25.0～30.0℃、濕度大于85.0%時有利于稻曲病菌孢子的釋放，同時有利于病菌對稻穗的侵染進而發(fā)生病害，在水稻孕穗至破口期，遇陰雨連綿且溫度在28.0℃左右時會使病害程度加重。本研究還發(fā)現(xiàn)孢子釋放量與上年病害嚴(yán)重度呈一定的正相關(guān)，如上一年病害重的田間，次年稻曲病菌孢子釋放量相對較高。

3討論

本研究對水稻田間稻曲病病殘體帶菌情況進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上年稻曲病發(fā)生嚴(yán)重的田塊其病殘體檢測到的稻曲病菌厚垣孢子數(shù)量多，且?guī)Ь瘦^高。前人研究結(jié)果表明，病原菌菌量是病害發(fā)生輕重的最基本、最先決條件之一，若缺乏足夠量的菌量，即使其他條件再好也不會發(fā)?。ǜ呒荫x，1981）。本研究監(jiān)測了稻曲病菌分生孢子在田間的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)在水稻生育期內(nèi)不同時間段空氣中的孢子數(shù)量存在差異，水稻在孕穗期時的孢子量顯著增加，在孕穗末期達(dá)到峰值，與Devi和Singh（2007）、鄭靜等（2012）的研究結(jié)果相似。本研究還發(fā)現(xiàn)2015～2016年兩年監(jiān)測中水稻生育期的孢子釋放量的動態(tài)變化趨勢差異明顯，2015年的孢子釋放量顯著大于2016年，這種不同年際問孢子釋放量的差異可能與上年病害的發(fā)生嚴(yán)重度相關(guān)，病害嚴(yán)重，田間病殘體帶菌率高則孢子釋放量大，反之則少，與小麥赤霉病的發(fā)生規(guī)律相似（高家駒，1981）。

本研究發(fā)現(xiàn)氣象因子與稻曲病菌孢子釋放量密切相關(guān)，適宜的溫度和濕度有利于孢子的釋放。稻曲病是一種氣候性病害（王偉剛等，2009；周奮啟等，2015；任義方等，2017），適宜的氣候條件是病害發(fā)生嚴(yán)重的關(guān)鍵條件之一。本研究只監(jiān)測了2年水稻生育期間稻曲病菌孢子的動態(tài)變化，后續(xù)將開展更多年份且整年空氣中稻曲病菌孢子數(shù)量動態(tài)趨勢研究，以期為預(yù)測稻曲病發(fā)生和防治提供科學(xué)依據(jù)。

4結(jié)論

稻曲病菌孢子釋放量、氣象因子與稻曲病間存在密切聯(lián)系。在水稻孕穗期，若監(jiān)測到空氣中有大量的稻曲病菌孢子，同時遭遇陰雨連綿的天氣時，要提前做好稻曲病防治工作。

（責(zé)任編輯麻小燕）