水稻穗褐變病主要病原菌侵染時期及致病力研究

臺蓮梅 姜小玉 靳學慧 張亞玲 左豫虎

摘要 為了解黑龍江省水稻穗褐變病主要病原菌侵染時期及致病性情況，分別于水稻破口期、揚花期、乳熟初期采用禾谷鐮孢Fusarium graminearum、鏈格孢Alternaria alternata、稻黑孢Nigrospora oryzae、黑附球霉Epicoccum nigrum對水稻穗進行注射和噴霧接種。結果表明，4種病原菌在水稻破口后即可侵染稻穗使谷粒穎殼變褐。注射接種稻穗谷粒褐變重于噴霧接種。4種病原菌的致病力存在明顯差異，禾谷鐮孢致病力最強，鏈格孢的致病力弱于禾谷鐮孢。

關鍵詞 水稻; 穗褐變病; 侵染時期; 致病力

中圖分類號： S 435.111

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021096

Infection period and virulence of the main pathogens isolated from browning panicle of rice

TAI Lianmei1， JIANG Xiaoyu2， JIN Xuehui1， ZHANG Yaling1， ZUO Yuhu1*

（1. College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，? Heilongjiang Provincial Key Laboratory of

Crop-Pest Interaction Biology and Ecological Control， Daqing 163319， China; 2. Organization Department

of the County Party Committee in Zhaozhou， Heilongjiang Province， Daqing 166400， China）

Abstract

In order to understand the infection period and virulence of the main pathogens isolated from browning panicle of rice in Heilongjiang， Fusarium graminearum， Alternaria alternata， Nigrospora oryzae and Epicoccum nigrum were inoculated at the rupturing stage， flowering stage and the early milk-ripe stage of rice panicle by injecting and spraying conidia suspension. The results showed that the rice panicle could be infected by four pathogens and caused browning grain glumes at the rupturing stage. Injecting inoculation caused more serious browning grains than spraying inoculation. The virulence of four pathogens was obviously different. The virulence of Fgraminearum was the strongest， followed by A.alternata， while that of N.oryzae and E.nigrum were weaker.

Key words

rice; rice panicle browning; infection period; virulence

水稻是黑龍江省主要糧食作物，種植面積僅次于玉米居第二位。由于水稻的長期種植、氣候變化和品種更替，水稻病害的發(fā)生情況也隨之改變。除了稻瘟病、紋枯病為常發(fā)病害外，近年來，水稻穗褐變病也常有發(fā)生且日趨嚴重，已成為黑龍江省水稻生產的新障礙[1]。水稻穗褐變病（也稱谷粒變色、褐變穗、黑穗病、穗腐病等）是發(fā)生于水稻穗部的病害。病菌侵染水稻穗部谷粒，發(fā)病初期稻穗穎殼上出現(xiàn)褐色或鐵銹色斑點，而后斑點逐漸變大為不規(guī)則的病斑，甚至整粒變?yōu)闈夂稚蚝诤稚?。病粒無光澤，發(fā)生嚴重的年份，有的穎殼空癟，受害谷粒會出現(xiàn)茶色米、黑米，嚴重影響水稻產量和稻米品質[2]。有的病菌產生毒素，危害人類、畜禽健康[3]。據報道，水稻穗褐變病由多種病原真菌引起，但各地的病原菌有所不同[3-6]。黑龍江省水稻穗褐變病主要由禾谷鐮孢Fusarium graminearum、鏈格孢Alternaria alternata、稻黑孢Nigrospora oryzae和黑附球霉Epicoccum nigrum 4種病原真菌引起[7]。這4種主要病原菌的侵染時期、致病力強弱目前尚不明確。本研究通過對水稻穗褐變病4種主要病原菌在水稻破口（穗苞破口見穗）后的不同時期進行接種試驗，旨在探明4種病原菌的最佳侵染時期與致病力，為水稻穗褐變病的高效防控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試病原菌與水稻品種

供試病原菌：從感染水稻穗褐變病的穎殼上分離的4種主要優(yōu)勢致病真菌，禾谷鐮孢、鏈格孢、稻黑孢、黑附球霉，為本實驗室分離保存。

供試水稻品種為‘空育131。

供試培養(yǎng)基：PDA，去皮馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、瓊脂17 g、蒸餾水1 000 mL;麥粒培養(yǎng)基，將麥粒用蒸餾水沖洗2次后倒入足量蒸餾水，煮至麥粒露白不開花，過濾，分裝到三角瓶中，滅菌[8]。

1.2 病菌孢子懸浮液準備

將鏈格孢和稻黑孢接種到PDA培養(yǎng)基上活化培養(yǎng)即可產孢。黑附球霉在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)，待菌絲長滿后，用無菌刀刮去表面菌絲后放置產孢。將禾谷鐮孢接種到麥粒培養(yǎng)基上誘導產孢。配制孢子懸浮液，孢子濃度調整為5×105個/mL。

1.3 水稻植株培育

將供試水稻育苗至秧苗3葉期時移栽到桶里，常規(guī)管理，孕穗末期將水稻植株移到室內，破口-乳熟初期接菌備用。

1.4 破口后不同時期接種

1.4.1 破口期接種

7月7日用注射器將4種病原菌的孢子懸浮液從水稻已破口的穗苞處注入，直至孢子懸浮液溢出，用無菌水作對照。每種菌接種4穗，重復3次。

1.4.2 揚花期和乳熟初期接種

采用注射和噴霧兩種方法進行接種。

注射接種：用微量進樣器取10 μL 4種病原菌菌液注射入穎殼內，每個處理接菌4穗的全部穎殼，重復3次，以接種無菌水的稻穗作為對照，接菌后套袋保濕12 h。

噴霧接種：將4種病原菌分別配成5×105個/mL孢子懸浮液，每穗噴8 mL，以噴無菌水作對照，每個處理重復3次，接菌后套袋保濕12 h。

1.4.3 接種后谷粒褐變調查

破口期接種在稻穗基本抽出后觀察發(fā)病情況。揚花期和乳熟初期室內接種后7 d調查谷粒穎殼褐變情況，然后將水稻移到室外，14 d后再調查谷粒穎殼褐變情況，成熟后調查結實情況。

谷粒褐變類型劃分參考侯恩慶等[9]的方法。調查的數據用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同時期接種發(fā)病情況

在水稻破口期將4種病原菌孢子懸浮液從開口處注入穗苞內，完全抽穗后觀察發(fā)病情況，結果4種病原菌均可侵染小穗，使穎殼變褐（圖1）;揚花期、乳熟初期分別用4種菌接種，稻穗同樣均可感病，穗變褐，表現(xiàn)出與田間相同的癥狀（圖2，圖3）。說明水稻穗褐變在水稻始穗開始，只要有合適的環(huán)境條件，病原菌就可以侵染稻穗造成谷粒褐變。

2.2 4種病原真菌對揚花期稻穗的致病性

2.2.1 4種病原真菌注射接種對揚花期稻穗的致病性

揚花期注射接種，4種病菌均能使稻穗變

褐，病斑初期淺褐色，后逐漸變?yōu)樯詈稚“?。?種病菌對水稻穗的致病力不同（表1）。4種病原菌揚花期接種后無論是7 d還是14 d調查谷粒褐

變情況都是禾谷鐮孢處理發(fā)病最嚴重，谷粒褐變率分別為93.5%和99.5%，其次為鏈格孢處理，谷粒褐變率分別為89.9%和95.7%，而接種稻黑孢、黑附球霉處理的籽粒褐變率明顯低于禾谷鐮孢和鏈格孢。接種禾谷鐮孢無論是7 d還是14 d，全褐型（穎殼全部變褐）的比例均最高，7 d調查禾谷鐮孢處理全褐型占44.1%，14 d全褐型占79.3%，顯著高于其他3種菌處理;接種鏈格孢7 d調查，全褐型占195%，14 d全褐型占47.2%，顯著高于稻黑孢、黑附球霉處理;稻黑孢和黑附球霉2種菌處理7 d和14 d調查，全褐型所占比例差異不顯著，7 d分別占1.7%和5.8%，14 d分別占3.1%和8.3%;禾谷鐮孢和鏈格孢處理的褐點型病斑顯著少于稻黑孢和黑附球霉接種處理。禾谷鐮孢和鏈格孢致病性強，病斑擴展明顯。

水稻成熟后調查結實率，未接菌對照的結實率為99.2%，與接種處理差異顯著。禾谷鐮孢接種處理結實率最低，為26.5%，顯著低于其他3種菌接種處理。

綜合分析，接種禾谷鐮孢的褐變率最高，全褐型所占比例最大，結實率最低，說明禾谷鐮孢致病力最強。

2.2.2 4種病原真菌噴霧接種對揚花期稻穗的致病性

在水稻揚花期噴霧接種，4種病原菌均能使穗變褐。接種禾谷鐮孢和鏈格孢后7、14 d調查，谷粒褐變率均在85%以上，差異不顯著（表2），但接種禾谷鐮孢處理7、14 d后，全褐型病斑所占比例分別為12.7%、46.1%，結實率最低，為65.3%，與其他3種菌接種處理差異顯著;接種鏈格孢處理14 d后，谷粒褐變率、半褐型、褐斑型比例高于接種稻黑孢、黑附球霉處理且差異顯著。噴霧接種稻黑孢、黑附球霉處理谷?？傮w褐變率低，稻黑孢處理14 d后，褐變率為77.7%，顯著高于黑附球霉處理（褐變率為486%）;未接菌處理7 d和14 d后，褐變率為分別為0%和4.9%。綜合比較禾谷鐮孢致病力最強，其次是鏈格孢。

2.3 4種病原真菌對水稻乳熟期穗的致病性

2.3.1 4種病原真菌注射接種對乳熟期稻穗的致病性

4種病原菌在水稻乳熟初期注射接種，稻穗谷粒褐變均低于揚花期注射接種（表3）。注射接種無菌水（對照）的谷粒只表現(xiàn)褐點斑（表3）。禾谷鐮孢、鏈格孢、稻黑孢處理褐變率差異不顯著。接種禾谷鐮孢處理全褐型病斑所占比例最高，接種7、14 d后分別為52.9%、56.0%，與其他3種菌處理差異顯著。鏈格孢處理7、14 d后，全褐型病斑所占比例分別為32.5%、35.1%，顯著高于稻黑孢、黑附球霉。稻黑孢、黑附球霉處理全褐型病斑、半褐型病斑所占比例較低，褐點型病斑較高，顯著高于對照、禾谷鐮孢、鏈格孢處理。4種病原菌注射接種處理的結實率顯著低于對照，禾谷鐮孢、鏈格孢處理結實率分別為56.5%、59.7%，低于稻黑孢和黑附球霉處理。

2.3.2 4種病原真菌噴霧接種對乳熟期稻穗的致病性

在水稻乳熟初期噴霧接種后7 d和14 d調查，4種病原菌引起稻穗谷粒褐變率較低，全褐型病斑和半褐型病斑比例均較低，主要表現(xiàn)為褐點型病斑（表4）。4種病菌中，禾谷鐮孢、鏈格孢處理14 d后谷粒褐變率分別79.6%、71.2%，高于稻黑孢、黑附球霉處理;各處理結實率均在90%以上，差異不顯著。

2.4 水稻揚花期和乳熟初期接種病原菌后稻穗谷粒發(fā)病比較

對揚花期和乳熟初期稻穗接種病原菌后7 d谷粒褐變情況進行比較（圖4）。無論是揚花期還是乳熟初期禾谷鐮孢和鏈格孢接種處理的褐變率都高于稻黑孢和黑附球霉處理的褐變率，說明禾谷鐮孢和鏈格孢為水稻穗褐變的強致病菌或優(yōu)勢菌。揚花期接種的谷粒褐變率高于乳熟期接種，注射接種的褐變率高于噴霧接種，說明病菌在揚花期比乳熟期更容易侵入，這可能是揚花期穎殼尚未閉合，有利于病菌侵入。

3 結論與討論

禾谷鐮孢、鏈格孢、稻黑孢和黑附球霉在水稻破口、揚花、乳熟期均可侵染稻穗，使谷粒變褐，傷口和自然孔口有利于病菌侵染。病菌侵染越早，對水稻谷粒危害越大。禾谷鐮孢致病力最強，其次是鏈格孢。

引起水稻穗部褐變的病原真菌，各地報道不同，但病菌的致病性測定均是在水稻抽穗期進行[9-10]。本研究將引起黑龍江省水稻穗褐變的4種主要病原菌于水稻破口期、揚花期、乳熟初期接種，均可感染稻穗，造成谷粒變褐，表現(xiàn)出與田間相同的癥狀。說明病原菌在水稻破口時如遇到適宜的氣候條件就可以侵染，但以揚花期發(fā)病最重。

柴榮耀等[11]從變色稻谷樣品中分出19種真菌，于水稻開花期噴霧接種，發(fā)病程度不同，其中，鐮孢屬、彎孢霉屬、鏈格孢屬致病性較強。本研究于水稻揚花期和乳熟初期分別采用注射和噴霧接種病原菌，4種病原菌在水稻不同時期接種引起的發(fā)病程度不同，不同病原菌之間致病力存在明顯差異。禾谷鐮孢和鏈格孢致病力較強，是水稻穗褐變的主要致病菌，稻黑孢和黑附球霉致病力較弱。注射無菌水的對照處理，處理后7、14 d調查也出現(xiàn)褐色小點是由注射接種造成的傷口形成，但斑點沒有擴展。采用無菌水噴霧處理后7 d調查，谷粒沒有褐色斑點，14 d調查有個別谷粒有褐點型斑。分析原因，可能是接菌7 d后，將水稻植株移至室外，個別穗受到害蟲或氣象條件的影響形成的，但褐點率極低，不影響試驗結果。注射接種谷粒褐變率和發(fā)病程度高于噴霧接種，說明傷口有利于病菌侵入，如果水稻在揚花期遇大風、多雨的天氣有可能引起水稻穗褐變病嚴重發(fā)生。研究結果為水稻穗褐變病的防治時期和選用藥劑提供重要依據。

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（責任編輯：田 喆）