遼寧省水稻主栽品種稻曲病抗性鑒定與評價

繆建錕 徐 晗 楊 皓 閆 晗 褚 晉 白元俊 董 海

（1遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，110161，遼寧沈陽；2遼寧省水稻研究所，110101，遼寧沈陽）

水稻稻曲病是一種世界性真菌病害，是由子囊菌亞門稻綠核菌屬稻曲病菌[Ustilaginoidea virens（Cooke）]引起的水稻穗部病害。隨著我國高產(chǎn)密穗、大穗水稻品種大面積推廣和施肥水平的提高，稻曲病目前已成為我國水稻生產(chǎn)的主要病害[1]。2008-2016年我國平均每年稻曲病發(fā)生面積達306萬hm2，主要發(fā)生在長江中下游地區(qū)[2]，該病不僅直接造成水稻減產(chǎn)，嚴重影響水稻產(chǎn)量和糧食生產(chǎn)安全，而且還會產(chǎn)生對畜禽有害的毒素[3-5]。

目前，防治稻曲病的主要方法包括抗病品種的使用和藥劑防治，其中選育抗病品種是解決稻曲病危害的最經(jīng)濟有效的方法[1]。國內(nèi)各水稻主產(chǎn)區(qū)都有對水稻稻曲病抗性評價的報道[6-16]，遼寧省是中國重要的水稻產(chǎn)區(qū)之一，但有關(guān)遼寧省水稻品種對稻曲病的抗性評價還未見報道。本研究采用田間病圃多播期自然誘發(fā)方法，在2015-2019年對200個水稻主栽品種進行抗稻曲病鑒定及評價，初步明確遼寧水稻主栽品種對稻曲病的抗性水平，篩選出的抗性資源為抗病品種選育和推廣提供基礎(chǔ)材料，為水稻綠色防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試的200個遼寧主栽水稻粳稻品種由遼寧省水稻研究所和遼寧省鹽堿地利用研究所提供（表 1）。

1.2 田間設(shè)計與管理

采用田間病圃自然誘發(fā)法鑒定水稻稻曲病抗性。試驗病圃在遼寧省東港市示范繁殖農(nóng)場。試驗地臨近黃海，常年多云寡照，雨水多，濕度大，歷年稻曲病均發(fā)病較重。試驗地連續(xù)15年未使用殺菌劑，是理想的自然誘發(fā)病圃。

2015-2019年每年供試水稻品種分3個播期播種。第2播期為當?shù)爻Ｒ?guī)播期，作為對照，按當?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣于每年4月25日左右播種，5月30日左右移栽；第1播期較當?shù)爻Ｒ?guī)播期提前7d播種、插秧；第3播期較當?shù)爻Ｒ?guī)播期推遲7d播種、插秧。每個品種種植3行，行長2m。氮肥較當?shù)爻Ｒ?guī)用量增加10%，其余田間管理按照當?shù)爻Ｒ?guī)栽培方式進行，水稻整個生育期間不使用殺菌劑。為進一步提高稻曲病的發(fā)生程度，增大菌源壓力和多樣性，每年都在水稻拔節(jié)期、孕穗期和破口期向病圃撒施稻曲球粉末，合計每年約1 500kg/hm2。

1.3 病情調(diào)查與抗性評價

在每年9月中旬水稻黃熟期調(diào)查病情。每個品種均全區(qū)調(diào)查，記錄每穴總穗數(shù)、病穗數(shù)和每穗稻曲球數(shù)，計算病穗率。采用遼寧省地方標準《水稻抗稻曲病鑒定技術(shù)規(guī)程》（DB21/T 2793-2017）的抗性評價標準[17]，以病穗率為抗性分級標準，高抗（high-resistance，HR）、抗（resistance，R）、中抗（mid-resistance，MR）、中感（mid-sensitive，MS）、感病（sensitive，S）和高感（high-sensitive，HS）的病穗率分別為0、0.01%～3.00%、3.01%～7.00%、7.01%～15.00%、15.01%～25.00%和＞25.00%。同一水稻品種的最終抗性以多次鑒定結(jié)果中抗性最差級別為準。

2 結(jié)果與分析

2.1 200個水稻品種的稻曲病抗性評價

表1結(jié)果顯示，不同年度間水稻發(fā)病程度差異明顯。2015-2019年供試的200個水稻品種均有不同程度發(fā)病，病穗率范圍分別在0～37.38%、0～27.42%、0～38.75%、0～20.00%、0～60.98%；平均病穗率分別為2.53%、4.50%、2.97%、2.47%和12.14%。2019年遼寧水稻主栽品種整體發(fā)病程度最重，其中135個水稻品種的病穗率為5年中最高。

表1 2015-2019年200個水稻主栽品種對稻曲病抗病性評價結(jié)果Table 1 Resistance evaluation of 200 main rice cultivars to false smut rice in 2015-2019 %

續(xù)表1 Table 1 (continued)

續(xù)表1 Table 1 (continued)

續(xù)表1 Table 1 (continued)

續(xù)表1 Table 1 (continued)

同一品種年度間、不同播期間的抗性級別也存在波動。對比5年間參試品種的抗性級別波動情況，有8個品種抗性級別沒有波動，37個品種波動1個級別，46個品種波動2個級別，55個品種波動3個級別，37個品種波動4個級別，17個品種波動5個級別。對抗性級別波動較大的品種需要繼續(xù)進行抗性鑒定工作。

200個供試水稻品種中表現(xiàn)高抗和抗病的材料分別為5個（2.5%）和34個（17.0%），表現(xiàn)中抗和中感的分別為34個（17.0%）和53個（26.5%），表現(xiàn)感病和高感的分別為46個（23.0%）和28個（14.0%）（表2）。抗∶中∶感品種數(shù)比為19.5∶43.5∶37.0，表明遼寧水稻主栽品種對稻曲病抗性整體較差。

表2 2015-2019年200份水稻主栽品種對稻曲病抗病性評價結(jié)果Table 2 Results of 200 main rice cultivars resistance evaluation in 2015-2019

2.2 穗型與抗性級別分析

由表3看出，供試的200個水稻品種中直穗型品種34個，占比17.0%，病穗率在1.05%～45.00%，平均病穗率為16.03%；半直穗型品種144個，占比72.0%，病穗率在0～60.98%，平均病穗率為14.05%；散穗型品種22個，占比11.0%，病穗率在0～24.14%，平均病穗率為8.81%。平均病穗率表現(xiàn)為直穗型＞半直穗型＞散穗型，直穗型和半直穗型之間平均病穗率差異不顯著，直穗型與散穗型之間平均病穗率差異顯著（P＜0.05）。

表3 2015-2019年200個水稻主栽品種穗型與稻曲病抗性Table 3 Analysis of panicle types with resistance of 200 main rice cultivars

不同穗型水稻品種對稻曲病抗性差異明顯。直穗型品種中HR、R、MR、MS、S和HS的品種數(shù)占比分別為0、1.50%、2.50%、3.50%、7.00%和2.50%；半直穗型品種中HR、R、MR、MS、S和HS的品種數(shù)占比分別為2.00%、12.50%、12.00%、20.50%、13.50%和11.50%；散穗型品種中HR、R、MR、MS、S和HS的品種數(shù)占比分別為0.50%、3.00%、2.50%、2.50%、2.50%和0。

2.3 不同播期對稻曲病發(fā)生程度的影響

表4結(jié)果表明，第1播期的水稻稻曲病發(fā)生程度最重，第2播期次之，第3播期最輕。隨著播期的推遲，稻曲病的發(fā)生程度下降，抗性水稻品種的占比逐漸增高，感病水稻品種占比下降，并且年度間整體變化趨勢基本一致。

表4 2015-2019年3個播期200個水稻主栽品種稻曲病發(fā)生程度匯總Table 4 Resistance evaluation results of 200 main rice cultivars under three sowing dates in 2015-2019 %

3 討論

稻曲病的發(fā)生受多種因素的影響，如氣候、穗型[18-19]、栽培方式[20]、菌株遺傳多樣性和致病力差異分化等[21-22]。水稻稻曲病抗性鑒定方法主要有田間自然誘發(fā)[6，8]和人工接種[7，23]，或?qū)⑦@兩種方法相結(jié)合[11]。人工接種方法受溫度和濕度等環(huán)境影響較大，導(dǎo)致菌株繼代培養(yǎng)和致病力不穩(wěn)定，可控環(huán)境下進行大批量人工接種對接種場地要求較高，并且人工注射接種打破了水稻穗苞對稻曲病菌的原始屏障固有的密封性，故人工接種方法不能完全反映水稻品種的真實抗性[24]。李昕洋等[25]和李燕等[22]分別將稻曲病菌分為3個和7個致病類型。陳志誼等[21]和尹小樂等[7]報道，不同抗病性的品種對同一菌株的反應(yīng)差異較大，不同菌株對同一品種的致病力有顯著差異，甚至同一稻曲球分離菌株的致病力也有差異。由于受人工接種技術(shù)的限制，稻曲病菌是否存在明顯的致病力小種分化現(xiàn)象，尚未有統(tǒng)一定論。利用穩(wěn)定田間自然鑒定圃，并且連續(xù)多年進行人工撒施稻曲球培養(yǎng)病圃，不僅能提高菌源基數(shù)，還能增加菌源多樣性，多年度多播期的抗性鑒定可提高鑒定結(jié)果的準確性，能更真實反映水稻品種的抗病能力。

田間病圃鑒定結(jié)果表明，遼寧水稻主栽品種對稻曲病的整體抗性水平較差，這一結(jié)果與湖南、廣東、四川和貴州等地抗性鑒定結(jié)果類似[10-11，14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同水稻穗型也影響稻曲病發(fā)病程度，這與陳書強[18]和于艷敏等[19]的研究結(jié)果一致，遼寧地區(qū)水稻半直穗型和直穗型品種占絕大多數(shù)，這2種穗型的稻曲病發(fā)生程度顯著高于散穗型水稻。參試品種中YJ456、YF47、GY6、DJ20、GY97、YG（R），YJ765(MR)，QCL2 號、LJ401、LX20(MS)，LJ212(HS)等品種的種植面積較大，為遼寧稻區(qū)目前的主栽品種，這些品種對稻曲病的抗性差異較大，個別品種對稻曲病的感病程度較高，應(yīng)加強高抗豐產(chǎn)品種選育，逐漸替換目前的感病品種。稻曲病的發(fā)生不僅降低水稻產(chǎn)量，而且還影響出米率，單穗稻曲球數(shù)每增加1粒，產(chǎn)量損失增加2%左右[26-28]，且稻曲球能產(chǎn)生稻曲病菌毒素，影響糧食安全[3-5]。本研究還發(fā)現(xiàn)，延遲播種與插秧能有效減輕稻曲病的發(fā)生程度。從稻曲病有效防控角度考慮，建議種植高抗的半直穗型或散穗型水稻，并推遲播期。

近年來，稻曲病在全國呈現(xiàn)間歇性暴發(fā)流行的特點，在江南、長江中下游和東北南部稻區(qū)發(fā)生較為突出[2]。稻曲病是典型的氣候影響型病害，水稻破口期的氣候直接影響稻曲病的發(fā)生程度。2019年遼寧省在水稻破口期遭遇臺風(fēng)影響，造成藥劑防治時期窗口期短，防治效果降低，稻曲病發(fā)生較重，因此應(yīng)加強稻曲病發(fā)生與氣候因子關(guān)系的研究。利用抗性水稻品種是控制病害最經(jīng)濟有效的方法，但由于稻曲病的研究基礎(chǔ)比較薄弱，有關(guān)其抗性遺傳模式與抗性基因定位等還有待深入研究。對稻曲病抗性作用機制研究目前還處于起步階段，有報道認為水稻稻曲病抗性遺傳存在2對主效基因[29-30]。本研究通過鑒定與評價，篩選出穩(wěn)定HR級別水稻僅有5個（2.5%），分別為YJ188、LJ371、YJ26、HJ1417和YJ927。這些品種不僅豐富了水稻抗稻曲病主栽品種，也為稻曲病抗性基因定位及種質(zhì)創(chuàng)新改良提供抗性資源材料。

4 結(jié)論

2015-2019年連續(xù)5年采用病圃自然誘發(fā)法設(shè)置3個播期對遼寧省200個水稻主栽品種的稻曲病抗性進行鑒定評價，明確了遼寧省水稻主栽品種對稻曲病的抗性水平，整體上抗∶中∶感品種數(shù)比為19.5∶43.5∶37.0，表明遼寧水稻品種對稻曲病整體抗性水平較低。穗型與稻曲病發(fā)生程度有一定相關(guān)性，直穗型和半直穗型品種的發(fā)病率明顯高于散穗型品種，不同穗型品種平均病穗率存在顯著差異。播期也影響稻曲病的發(fā)生程度，且年度間變化趨勢基本一致，隨著播期的推遲，稻曲病的發(fā)生程度下降。