貴協(xié)3號(hào)小麥衍生品種（系）的赤霉病抗性評(píng)價(jià)及農(nóng)藝性狀分析

葛昌斌 張宏套 廖平安 曹燕燕 黃 杰 喬冀良 郭春強(qiáng)王 君 秦素研 張 蘭 夏明聰 程 斌 張立異

（1漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/漯河市抗赤霉優(yōu)質(zhì)小麥種質(zhì)創(chuàng)制及新品種培育工程技術(shù)研究中心，462300，河南漯河；2河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，450002，河南鄭州；3貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所，550006，貴州貴陽(yáng)）

小麥赤霉?。‵usarium head blight，F(xiàn)HB）是由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）等引起的一種世界性真菌病害[1]，對(duì)中國(guó)小麥生產(chǎn)的危害越來(lái)越嚴(yán)重。近幾年，受氣候、小麥耕作制度及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)變化的影響，小麥赤霉病的發(fā)生具有愈來(lái)愈嚴(yán)重的趨勢(shì)。2001-2018年間，有9個(gè)年份我國(guó)小麥赤霉病發(fā)生面積超過(guò)333萬(wàn)hm2，2012年赤霉病發(fā)生更為嚴(yán)重，超過(guò)1000萬(wàn)hm2。近10年，我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)河南省赤霉病年平均發(fā)生面積約達(dá)110萬(wàn)hm2，其中2012年達(dá)333萬(wàn)hm2，2016年達(dá)117萬(wàn)hm2，2017和2018年也是發(fā)生嚴(yán)重年份，呈現(xiàn)面積大、頻率高、爆發(fā)性強(qiáng)和損失大的特點(diǎn)，對(duì)小麥生產(chǎn)及食品安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅[2-3]。利用抗赤霉病品種是減輕危害的有效手段之一。已有研究[4]表明，小麥對(duì)赤霉病抗性的種質(zhì)很少，未發(fā)現(xiàn)免疫種質(zhì)。小麥抗赤霉病育種的最大限制因素之一是缺乏抗源，小麥品種中優(yōu)良抗赤霉病資源很少，可利用的抗源也非常有限[5]。在我國(guó)黃淮麥區(qū)以往的小麥育種中，赤霉病抗性未被作為主要育種目標(biāo)[6]，致使目前大田主要推廣品種的赤霉病抗性普遍較差[7]。因此，創(chuàng)制抗赤霉病新種質(zhì)是當(dāng)前黃淮麥區(qū)抗病育種的主要目標(biāo)[8]。在國(guó)內(nèi)外研究的40多個(gè)抗赤霉病種質(zhì)資源中，蘇麥3號(hào)是目前世界公認(rèn)的高抗赤霉病優(yōu)異種質(zhì)資源[1]。蘇麥3號(hào)春性較強(qiáng)，易受凍害，株高約120cm，莖稈纖細(xì)易倒伏，農(nóng)藝性狀差，產(chǎn)量低，籽粒粉質(zhì)，品質(zhì)較差[9-10]，在黃淮冬麥區(qū)直接被利用的難度較大[6]。因此，發(fā)掘并創(chuàng)制新的易于應(yīng)用的抗赤霉病種質(zhì)資源，對(duì)提高品種的赤霉病抗性，尤其是黃淮麥區(qū)的小麥赤霉病抗性極其重要。前人研究[11]鑒定出的小麥抗赤霉病種質(zhì)資源蘇麥3號(hào)、望水白、荊州1號(hào)、武漢1號(hào)、巴西的Frontana、Maringa、小麥近緣種屬大賴草屬、偃麥草屬、鵝觀草屬和山羊草屬等的農(nóng)藝性狀欠佳，應(yīng)用于育種實(shí)踐難度較大。

本研究利用攜帶野生二粒小麥和光稃野燕麥的種質(zhì)貴協(xié)3號(hào)與當(dāng)?shù)刂髟云贩N新麥9號(hào)、矮抗58和周麥22雜交，通過(guò)十幾年的篩選鑒定，培育出中抗赤霉病且農(nóng)藝性狀適宜黃淮麥區(qū)類型的漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)，為黃淮麥區(qū)小麥抗赤霉病育種提供資源。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的42份貴協(xié)3號(hào)衍生品種（系）（表1）是漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所利用貴協(xié)3號(hào)與新麥9號(hào)、漯抗1號(hào)與矮抗58、漯抗1號(hào)與周麥22雜交后系統(tǒng)選育而成；漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)均來(lái)自漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院；貴協(xié)3號(hào)由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所張立異博士提供；蘇麥3號(hào)為抗病對(duì)照，揚(yáng)麥158為中抗對(duì)照，揚(yáng)麥13為中感對(duì)照，安農(nóng) 8455為感病對(duì)照，鑒定對(duì)照均由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所高德榮博士提供；新麥9號(hào)來(lái)自新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，矮抗58來(lái)自河南科技學(xué)院小麥育種中心，周麥22來(lái)自周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院。接種禾谷鐮刀菌菌株為混合菌株，由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所楊立軍博士惠贈(zèng)。

表1 貴協(xié)3號(hào)衍生品種（系）及對(duì)照的赤霉病抗性評(píng)價(jià)Table 1 Evaluation of resistance to Fusarium head blight in Guixie 3-derived varieties (lines) and control

續(xù)表1 Table 1 (continued)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)材料田間種植 試驗(yàn)于 2017-2018、2018-2019與2019-2020年3個(gè)小麥生長(zhǎng)期（以下簡(jiǎn)稱2018、2019與2020）在河南省漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地赤霉病鑒定圃種植。播種日期分別為2017年11月7日、2018年10月24日和2019年10月20日。3次重復(fù)，隨機(jī)排列。每個(gè)材料種植1行，行長(zhǎng)1m，行距25cm，每行20粒。土質(zhì)為黏質(zhì)土，肥力中等，前茬作物為小麥，鑒定圃管理同常規(guī)育種田。

1.2.2 赤霉病抗性鑒定與評(píng)價(jià) 2018、2019和2020年在鑒定圃分別進(jìn)行接種鑒定。采用單花滴注接種法和噴霧接種法，赤霉菌孢子懸浮液濃度為1×105個(gè)/mL，在小麥開(kāi)花初期，用微量移液器吸取20μL孢子液注入麥穗中部剪掉芒的小穗中，每個(gè)品種（系）接種30個(gè)穗，2次重復(fù)；第3次重復(fù)采用噴霧接種法，赤霉菌孢子懸浮液濃度為1×105個(gè)/mL，可以提高接種鑒定的準(zhǔn)確性。接種后打開(kāi)智能彌霧保濕開(kāi)關(guān)，設(shè)定7:00-19:00每2h彌霧10min，其中11:00-14:00每1h彌霧10min。

接種27d后調(diào)查發(fā)病小穗數(shù)，每個(gè)品種（系）調(diào)查 30穗，參照《小麥區(qū)域試驗(yàn)品種抗赤霉病鑒定技術(shù)規(guī)程 NY/T 2954-2016》[12]標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查和記錄抗病情況，赤霉病抗性評(píng)價(jià)參照張曉軍等[5]的方法進(jìn)行。小麥赤霉病_的抗性評(píng)價(jià)按照平均發(fā)病小穗率和平均嚴(yán)重度（）分為5級(jí)，免疫（Ⅰ）：=0，接種小穗無(wú)可見(jiàn)發(fā)病癥狀；高抗（R）：0＜S＜2.0，僅接種小穗發(fā)病，或相鄰的個(gè)別小穗發(fā)病，但病斑不擴(kuò)展到穗軸；中抗（MR）：2.0≤＜3.0，穗軸發(fā)病，發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的1/4以下；中感（MS）：3.0≤＜3.5，穗軸發(fā)病，發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的1/4～1/2；高感（S）穗軸發(fā)病，發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的1/2以上。發(fā)病小穗率（%）=發(fā)病小穗數(shù)/總小穗數(shù)×100。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

2019年秋，將2018和2019年鑒定出的中抗以上品種（系）播種于漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地育種試驗(yàn)田，土質(zhì)為黏質(zhì)土，前茬作物為玉米，肥力中等，每個(gè)品種（系）播種3行，行長(zhǎng)2m，行距25cm，每行均勻播種40粒，田間管理同常規(guī)育種田。成熟時(shí)收獲，每個(gè)品種（系）隨機(jī)選取10個(gè)單株，調(diào)查株高、小穗數(shù)、穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)，脫粒后測(cè)定籽粒含水量，每個(gè)品種（系）取200粒稱重，3次重復(fù)，取平均值，每個(gè)品種（系）含水量折合一致后計(jì)算千粒重，每個(gè)品種（系）取10個(gè)主莖穗計(jì)算小穗密度（個(gè)/cm）=小穗數(shù)/穗長(zhǎng)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010和DPS 15.10對(duì)發(fā)病小穗數(shù)、病小穗率、平均嚴(yán)重度和農(nóng)藝性狀進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗赤霉病品種（系）抗性鑒定與評(píng)價(jià)

接種鑒定結(jié)果（表1）表明，貴協(xié)3號(hào)的衍生品種（系）中有3個(gè)材料達(dá)到了中抗水平，分別是漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)，其發(fā)病小穗率分別是19.0%、20.9%和20.2%，3個(gè)中抗赤霉病表型特征見(jiàn)圖1和圖2；3個(gè)中抗赤霉病材料發(fā)病小穗率與蘇麥3號(hào)差異顯著，但與揚(yáng)麥158差異不顯著，表明漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)的赤霉病抗性水平不如蘇麥3號(hào)，但與揚(yáng)麥158的赤霉病抗性水平相當(dāng)；從發(fā)病嚴(yán)重度來(lái)看，貴協(xié)3號(hào)、漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)均屬于中抗類型；3個(gè)中抗赤霉病材料的發(fā)病小穗率與中感對(duì)照揚(yáng)麥 13差異顯著，漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)的發(fā)病小穗率顯著低于揚(yáng)麥13；衍生品系中的LK1608和LK1636的發(fā)病小穗率與中感對(duì)照揚(yáng)麥13水平相當(dāng)（本文對(duì)于發(fā)病小穗率＞50%的衍生系未作分析參考），從嚴(yán)重度可以看出均是中感品種（系）。其中LK1608（漯麥53）在2019年度參加了國(guó)家皖墾黃淮南片品種比較試驗(yàn)，鑒定為中抗赤霉病。

圖1 抗病品種（系）和對(duì)照品種對(duì)赤霉病的反應(yīng)Fig.1 Responses to Fusarium head blight in resistance varieties (lines) and CK

圖2 噴霧接種抗病品種（系）對(duì)赤霉病的抗性表現(xiàn)Fig.2 Resistance of spray inoculated disease resistant varieties (lines) to Fusarium head blight

3年的抗病鑒定結(jié)果（表1）顯示，貴協(xié)3號(hào)的衍生品種（系）中有5個(gè)品種（系）的平均發(fā)病小穗率≤45.0%，赤霉病抗性達(dá)到中抗水平的有 3個(gè)，分別是漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)，抗性達(dá)到中感水平的有2個(gè)，分別是LK1608和LK1636。

2.2 抗赤霉病品種（系）的農(nóng)藝性狀分析

本研究調(diào)查了親本貴協(xié)3號(hào)、3個(gè)中抗衍生品種、周麥22和抗病對(duì)照的農(nóng)藝性狀，從表2可知，蘇麥3號(hào)、揚(yáng)麥158和貴協(xié)3號(hào)的株高≥100.0cm，蘇麥3號(hào)和貴協(xié)3號(hào)的千粒重均＜40g，小穗密度與黃淮麥區(qū)的周麥 22比較偏低且差異顯著。漯抗1號(hào)的耐寒性為2級(jí)，漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)的耐寒性均為1級(jí)。漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)的株高分別是82.5、79.5和80.0cm；千粒重分別是40.5、44.5和45.0g；穗粒數(shù)分別是42.8、42.0和43.0；穗長(zhǎng)分別是11.3、12.5和12.0cm；3個(gè)中抗赤霉病品種（系）的小穗密度與主栽品種周麥 22比較，只有漯抗6號(hào)與其差異不顯著，表明漯抗6號(hào)在小穗密度方面更接近于黃淮麥區(qū)的生產(chǎn)類型。從調(diào)查性狀數(shù)據(jù)綜合分析，漯抗6號(hào)的農(nóng)藝性狀更接近于黃淮麥區(qū)主栽品種周麥22，可能在育種應(yīng)用方面更易被接受。

表2 親本貴協(xié)3號(hào)、中抗衍生品種、周麥22及抗病對(duì)照的主要農(nóng)藝性狀Table 2 Main agronomic traits of the parents (Guixie 3), medium-resistance derived varieties, Zhoumai 22, and resistance controls

3 討論

本研究抗赤霉病材料的創(chuàng)制采用了程順和等[13]抗赤霉病育種的技術(shù)路線，采用豐產(chǎn)、農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種與赤霉病抗性中感至中抗品種（系）雜交選育而成。小麥赤霉病抗源貴協(xié)3號(hào)是由以色列野生二粒小麥與光稃野燕麥雜交系統(tǒng)選育而成，Hajjar等[14]研究表明，野燕麥對(duì)普通小麥赤霉病表現(xiàn)出優(yōu)良的抗病特性。據(jù)肖松等[15]多年多點(diǎn)的鑒定結(jié)果顯示，貴協(xié)3號(hào)對(duì)小麥赤霉病表現(xiàn)為中抗至高抗。從材料親本來(lái)源分析，漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)的親本新麥9號(hào)、矮抗58和周麥22均為感赤霉病材料[16]，推測(cè)漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)抗赤霉病基因可能來(lái)源于貴協(xié)3號(hào)，有待做進(jìn)一步的抗赤霉病基因來(lái)源及抗赤霉病基因類型分析。當(dāng)前的抗赤霉病材料普遍株高偏高、千粒重較低，即使赤霉病抗性很好，也不利于小麥抗赤霉病育種直接利用[12]，本研究通過(guò)雜交改良培育的漯抗6號(hào)等的株高、千粒重和小穗密度等農(nóng)藝性狀較優(yōu)良，比較適合于小麥抗赤霉病育種中直接被利用。

前人研究[17]顯示，小麥抗赤霉病特性往往連鎖株高等不良農(nóng)藝性狀，而中抗赤霉病材料漯抗6號(hào)和漯抗4號(hào)的株高在80cm左右。也有學(xué)者[18]認(rèn)為，小穗密度對(duì)抗赤霉病侵染能力有一定影響，小穗密度越高越易感病，而漯抗6號(hào)的小穗密度與周麥22差異不顯著，這與前人研究有出入，有待進(jìn)一步研究。當(dāng)前小麥株高和小穗密度等與抗赤霉性相關(guān)性較高的主要原因是之前小麥赤霉病流行區(qū)域育種利用的抗源多為地方品種，如蘇麥3號(hào)、望水白、三月黃和荊州1號(hào)等，這些地方品種植株較高，小穗密度低；如果小麥抗赤霉病資源中真正存在表現(xiàn)突出的抗赤霉病基因，那么可為抗赤霉病育種提供寶貴資源，如中抗赤霉病的小麥品種西農(nóng)511[16]。

4 結(jié)論

通過(guò)分析貴協(xié)3號(hào)衍生品種（系）的赤霉病抗性和農(nóng)藝性狀，篩選鑒定出漯抗1號(hào)、漯抗4號(hào)和漯抗6號(hào)均為中抗赤霉病品種（系），且漯抗6號(hào)的主要農(nóng)藝性狀與黃淮麥區(qū)主栽品種周麥22高度接近，可為黃淮麥區(qū)抗赤霉病育種提供有價(jià)值的抗源材料。