黃淮南片冬小麥品種(系)綜合抗病性評價

齊雙麗，李 偉，魏雅紅，張文才，胡彥奇，廖平安*

(1.漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南漯河 462300；2.漯河市氣象局，河南漯河 462300；3.舞陽縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，河南漯河 462400)

中國是世界第一大糧食生產(chǎn)國、消費國和進(jìn)口國，糧食安全始終是國家安全、 社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1-2]。我國是全球氣候變化的敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，隨著全球氣候條件變化，極端天氣頻發(fā)，農(nóng)作物病蟲害呈多發(fā)、重發(fā)和頻發(fā)態(tài)勢，且危害程度加重，給農(nóng)業(yè)造成嚴(yán)重的威脅[3]，我國作物病蟲害每年發(fā)生面積約 852 萬hm2，并以每年0.05%的速度顯著增長[4]。

小麥條銹病、小麥赤霉病被列為一類糧食作物病害[5]。小麥條銹病、葉銹病和白粉病均是氣傳性世界病害，受氣候影響較大，容易造成大面積爆發(fā)，嚴(yán)重威脅小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。1950、1964、1990和2002年條銹病在我國麥區(qū)4次大流行，造成小麥產(chǎn)量損失10億～60億kg[6-7]。我國每年小麥種植面積約0.23億hm2，感染葉銹病的面積占65%左右[8]。葉銹病曾在中國北方麥區(qū)發(fā)生4次(1969、1973、1975、1979年)中度以上大流行，近年來在多個麥區(qū)局部爆發(fā)流行，產(chǎn)量損失10%以上[9]。小麥赤霉病是由鐮孢屬Fusarium真菌引起的一種世界性小麥病害。我國每年大約700萬hm2小麥感染赤霉病，直接產(chǎn)量損失約100萬t[10]。近年來，小麥赤霉病在中國發(fā)病面積持續(xù)增長[11]，導(dǎo)致10%以上的減產(chǎn)，其侵染過程產(chǎn)生的DON毒素給人類食品安全造成嚴(yán)重隱患。小麥白粉病遍及我國各大麥區(qū)，2005—2008年我國每年遭受白粉病危害的麥田面積約690萬hm2[12]，減產(chǎn)5%以上，小麥紋枯病是土傳性真菌病害，已成為黃淮麥區(qū)和長江中下游麥區(qū)主要病害之一，可導(dǎo)致10%以上的減產(chǎn)[13]。

黃淮南片是我國小麥的主產(chǎn)區(qū)和高產(chǎn)區(qū)，常年播種面積在800萬hm2左右，約占全國小麥種植面積的1/3[14]，黃淮南片橫跨河南、安徽、江蘇、陜西4省，種質(zhì)資源豐富，是研究小麥抗病的典型樣本，但目前對該麥區(qū)的抗病性評價較少。馮家春等[14]對黃淮南片2004—2008年國審品種的抗病性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，白粉病、赤霉病和紋枯病抗性較差，葉銹、條銹和稈銹的抗性較好。張斌等[15]研究指出，黃淮南片麥區(qū)65份主栽小麥品種對赤霉病抗性普遍較差。曹延杰等[16]分析表明，2011—2020年河南省審定品種整體抗性水平較低，赤霉病抗性較低，兼抗多抗品種少，抗病品種抗源單一。劉易科等[17]在對湖北省52個主要小麥品種抗病基因分析中指出，利用分子標(biāo)記聚合育種引入抗赤霉主效基因Fhb1和Fhb4，可提高湖北小麥品種抗赤霉病水平，小麥抗條銹基因遺傳基礎(chǔ)狹窄，缺乏白粉病主效抗性基因，要加強抗紋枯病小麥種質(zhì)資源鑒定力度。劉太國等[18]對1999—2014年中國冬小麥區(qū)試試驗品種抗病性分析指出，抗葉銹病小麥品種(系)缺乏，抗條銹病和白粉病品種主要出現(xiàn)在甘肅、四川等地，抗原缺乏的病害未鑒出抗性強的品種。培育和利用抗病品種是防治小麥病害最有效、最經(jīng)濟、最環(huán)保的有效途徑。鑒于此，筆者以2017—2021年國家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片水地組冬麥區(qū)38個生產(chǎn)試驗參試小麥品種(系)為材料，分析其主要病害抗病水平，對中抗水平品種進(jìn)行譜系分析，分析黃淮南片品種(系)抗病背景，以期為黃淮麥區(qū)抗病育種和小麥病害防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試材料為2017—2021年國家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片水地組生產(chǎn)試驗的38個小麥品種(系)，其中2017—2018年參試材料8份，2018—2019年參試材料7份，2019—2020年材料11份，2020—2021年參試材料12份(表1)。

表1 2017—2021年參試小麥品種(系)

1.2 數(shù)據(jù)來源參試的38個小麥品種(系)抗病性鑒定數(shù)據(jù)來源于中國種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(http：//202.127.42.145/bigdataNew/)以及2017—2021年每年度國家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片生產(chǎn)試驗總結(jié)報告。

1.3 數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候條件對小麥病害發(fā)生情況的影響2017—2018年小麥從播種到收獲遇到多種惡劣天氣，播前長期陰雨延遲播種、出苗后持續(xù)干旱、春季倒春寒、灌漿期陰雨寡照及雨后高溫逼熟，造成生育期縮短，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。2018—2019年基本沒有經(jīng)歷特殊災(zāi)害性天氣，病害整體較輕，對小麥生長發(fā)育有利。2019—2020年秋季降水偏多，冬季較暖，小麥整體發(fā)育偏快，生育進(jìn)程提前，但倒春寒頻發(fā)，銹病整體較重。2020—2021年，越冬期大部分試點遭遇強冷寒潮天氣，返青期發(fā)生晚霜凍害，拔節(jié)至孕穗期雨水充足，田間紋枯病整體較重，灌漿期部分試點遭遇大風(fēng)降雨出現(xiàn)倒伏，小麥生長發(fā)育期間氣象條件對小麥產(chǎn)生的影響整體利大于弊。

2.2 參試小麥品種(系)對5種主要病害的抗病性分析參照國家農(nóng)作物品種審定委員會2017年公布的主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國家級)對黃淮冬麥區(qū)南片抗病性的要求，對2017—2021年的38份參試材料抗病性鑒定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。由表2和3可知，38份參試材料僅有1份材料(漯麥39)對葉銹病達(dá)到免疫水平，2份材料(濮麥168和洛麥33)對條銹病達(dá)到高抗水平(免疫和抗均歸到高抗水平，慢歸為中感水平)，其余材料對5種病害均未達(dá)到高抗水平。宛1204對白粉病、赤霉病和條銹病3種病害達(dá)到中抗水平，鄭麥6694對白粉病和條銹病鑒定達(dá)到中抗水平，安農(nóng)1589對條銹病和葉銹病鑒定達(dá)到中抗水平。

表2 2017—2021年參試品種(系)對5種主要病害的抗性水平比較

淮麥302和皖墾麥1720共2個品種對紋枯病表現(xiàn)為高感，其他均表現(xiàn)為中感或感紋枯病。38個參試品種(系)中，對白粉病表現(xiàn)為高感、中感和中抗的品種占比分別為26.3%、60.5%、13.2%，其中渦麥505、鄭麥6694、皖宿0891、渦麥606、宛1204共5份材料對白粉病表現(xiàn)為中抗水平；皖宿1510、宛1204、WK1602、中科166、漯麥49共5個品種對赤霉病表現(xiàn)為中抗水平，占比13.1%；對條銹病達(dá)到高抗、中抗、中感、高感水平的品種占比分別為5.3%、15.8%、28.9%、50.0%，其中濮麥168和洛麥33對條銹病達(dá)到高抗水平，鄭麥0943、鄭麥6694、安農(nóng)1589、濮麥8062、宛1204、鄭麥1835共6個品種對條銹病達(dá)到中抗水平；對葉銹病達(dá)到高抗、中抗、中感、高感水平的品種占比分別為2.6%、7.9%、50.0%、39.5%，其中漯麥39對葉銹病達(dá)到高抗水平，安農(nóng)1589、濮麥087、渦麥303共3個品種對葉銹病達(dá)到中抗水平。

表3 2017—2021年參試品種(系)對5種主要病害的抗病性比較

2.3 高頻使用親本統(tǒng)計由參試材料親本組合可知，除洛麥33是利用太谷核輪回選擇獲得的品系外，其余37份材料均由雜交獲得，以萊州137/周麥16//鄭育麥9987為親本育成渦麥505和渦麥303。從37份材料篩選出4個高頻直接利用的親本(表4)，其中以周麥16為親本，育成濮麥168、渦麥505、天麥160、渦麥303、漯麥39共5個品種(系)，占比13.51%；以鄭麥7698為親本，育成鄭麥6694、漯麥39、天麥196、皖墾麥1720、鄭麥1835共5個品種(系)，占比13.51%；以萊州137和淮麥18為親本均育成3個品種(系)，占比8.11%。綜上可以看出，小麥育種仍然以傳統(tǒng)育種手段為主，且品種遺傳基礎(chǔ)較為狹窄。

表4 高頻利用親本及育成品種(系)

2.4 抗病材料系譜分析為分析抗病基因背景，對參試小麥品種(系)抗病性達(dá)到中抗及以上水平的材料的親本進(jìn)行系譜分析，對白粉病表現(xiàn)為中抗水平的5份材料(渦麥505、鄭麥6694、皖宿0891、渦麥606、宛1204)系譜分析發(fā)現(xiàn)，白粉病抗病基因主要來自周麥9號或周8425B，抗病基因較為單一。對赤霉病表現(xiàn)為中抗水平的5份材料(皖宿1510、宛1204、WK1602、中科166、漯麥49)系譜分析發(fā)現(xiàn)，赤霉病抗病基因主要來自小偃系列、內(nèi)鄉(xiāng)系類及西農(nóng)系列等；對中抗條銹及葉銹水平以上的12個品種(系)(濮麥168、洛麥33、鄭麥0943、鄭麥6694、安農(nóng)1589、濮麥8062、宛1204、鄭麥1835、漯麥39、安農(nóng)1589、濮麥087、渦麥303)的系譜進(jìn)行分析，結(jié)果顯示抗銹病基因主要來自周麥9號、周8425B、魯麥系類、洛夫林系類、西農(nóng)系列等，抗源較為廣泛。

3 討論

小麥紋枯病、白粉病、條銹病、葉銹病和赤霉病是威脅小麥生產(chǎn)和推廣的5種主要病害，具有廣泛流行性、嚴(yán)重性危害、爆發(fā)性等特點，對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響[19]，品種的抗病性表現(xiàn)與近年來抗病育種發(fā)展以及品種審定對病害的要求有密切聯(lián)系。因生態(tài)區(qū)或?qū)彾墑e不同，對小麥新品種的抗病性有不同的要求，長江上游麥區(qū)和河南省審小麥品種條銹病高感一票否決，長江中下游麥區(qū)赤霉病高感一票否決以及2016年以來河南省啟動小麥抗赤霉育種，這也使得小麥抗條銹病和抗赤霉病育種重視程度高于其他幾類抗病育種。另外，育種家已經(jīng)成功將小麥近源和遠(yuǎn)緣植物的抗白粉病和銹病基因?qū)胄←溸z傳背景，所以目前推廣的多數(shù)品種能較好抵抗白粉病和葉銹病[20-21]。小麥紋枯病由復(fù)雜的數(shù)量性狀控制，常規(guī)育種技術(shù)改良紋枯病抗性較困難，目前仍未成功挖掘利用抗紋枯病近源物種的優(yōu)良基因庫，生產(chǎn)上應(yīng)用的品種大多是感病品種[22-23]。

培育和利用抗病品種是防治小麥病害最有效且經(jīng)濟環(huán)保的方法[24]。對2017—2021年參試的小麥品種(系)抗病性統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，對紋枯病抗性水平較差，沒有中抗及以上品種(系)，對白粉病、赤霉病抗性水平一般，沒有高抗品種(系)，曹延杰等[25]對2011—2020年河南省審定小麥品種抗病性評價分析中認(rèn)為，2016年以后赤霉病抗源廣泛，主要來自西農(nóng)、寧麥、揚麥系列等，該研究對中抗赤霉品種系譜分析表明，赤霉病抗性基因來源小偃系列、內(nèi)鄉(xiāng)系類及西農(nóng)系列等。濮麥168、洛麥33、漯麥39等品種(系)對條銹病或葉銹病抗性較好，經(jīng)系譜分析高抗銹病基因主要直接或間接來自周麥16的親本周麥9號或周8425B以及魯麥系類、洛夫林系類、西農(nóng)系列等，抗源較廣泛，但銹病致病小種多樣，生產(chǎn)上仍存在新的致病小種入侵的威脅。該研究顯示，兼抗多抗品種(系)少，鄭麥6694、安農(nóng)1589、宛1204兼抗2種或3種病害，占比7.89%；徐麥178、中麥6052、安科1801高感4種病害，占比7.89%，新麥52、中麥7152、皖宿1510、徐麥15158、漯麥40、中麥6023高感3種病害，占比15.79%。2021年河南省主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(小麥)中提高了對抗病性的要求，除特殊用途品種以外，條銹病鑒定未達(dá)到高感，且其他4種病害至少有一種鑒定未達(dá)到高感。因此，在今后的小麥品種選育中，應(yīng)拓寬抗病基因渠道，聚合多種抗病基因，選育出高抗或多抗品種，提高品種的綜合抗病能力[25]。

黃淮麥區(qū)跨度大，有獨特的生態(tài)條件和多樣的品種類型，種質(zhì)資源豐富。但目前新品種選育仍以品種間雜交為主，種質(zhì)資源相對集中，同質(zhì)化較為嚴(yán)重，遺傳基礎(chǔ)日趨狹窄，造成品種抵御災(zāi)害能力降低。前人分析了2009—2017和2017—2018年度黃淮南片參試品種(品系)系譜[26-27]，結(jié)果顯示骨干親本均是周麥系類和百農(nóng)系列。在該研究中，38份參試材料有37份均采用傳統(tǒng)雜交育種手段。系譜分析表明，周麥16和鄭麥7698為高頻利用親本，分別育成5個品種(系)，這些高頻利用親本對提高小麥產(chǎn)量、保障糧食安全做出重要貢獻(xiàn)，但其加工品質(zhì)一般，抗病基因較為單一，不斷加大生產(chǎn)和推廣上存在的潛在風(fēng)險。

4 結(jié)論

對近幾年國家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片生產(chǎn)試驗參試的38份品種(系)抗病性統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，兼抗和多抗品種(系)較少，對條銹病和葉銹病抗性較好，沒有高抗赤霉病和白粉病品種(系)，紋枯病抗性鑒定均為感病，整地抗病水平仍較低。在今后的育種中，應(yīng)拓寬種質(zhì)資源渠道，發(fā)掘利用優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源，利用具有優(yōu)良基因的麥類近緣植物，通過物種間遠(yuǎn)緣雜交和分子標(biāo)記育種等手段創(chuàng)制新的種質(zhì)資源、聚合多種優(yōu)質(zhì)抗病基因，提高綜合抗病能力，解決同質(zhì)化問題，實現(xiàn)種質(zhì)資源遺傳多樣化。