大麥種質(zhì)資源苗期根腐病抗性鑒定

呂二鎖1，張鳳英1，藺瑞明2，包海柱1，劉志萍1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特010031；2.中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所,北京100193)

摘要：試驗(yàn)采用孢子懸浮液噴霧接種法，對(duì)國內(nèi)外205份大麥種質(zhì)資源材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室苗期根腐病抗性篩選、鑒定。結(jié)果表明,有11份材料高抗根腐病，35份材料中抗根腐病，156份材料中感或高感根腐病；以發(fā)病嚴(yán)重度為分析變量做品種抗病性聚類分析，取歐式距離為2.14時(shí)，品種抗病性可分為兩大類，第一類抗病材料(包括高抗與中抗)總共有46份，占供試鑒定材料的22.44%；第二類感病材料(包括中感與高感)總共有156份，占供試鑒定材料的77.09%；獲得的抗病材料可作為抗病育種親本材料，為豐富和拓展我國大麥抗病育種種質(zhì)資源奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大麥；根腐?。豢共¤b定

收稿日期：2015-07-24

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——大麥青稞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)(CARS-05)；內(nèi)蒙古自治區(qū)應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)項(xiàng)目——優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)啤酒大麥品種選育及配套栽培技術(shù)集成研究；內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目——大麥抗旱品種選育與栽培技術(shù)研究。

作者簡介：呂二鎖(1986-)，男，博士，主要從事大麥遺傳育種與分子生物學(xué)研究；E-mail:lversuo198249@163.com。

大麥在全球的分布較為廣泛，是世界上最為古老的谷類作物之一，其種植面積與總產(chǎn)量僅次于水稻、小麥和玉米,是世界上第四大谷類作物[1]；由大麥平臍蠕孢菌(Bipolarissorokiniana)引起的大麥根腐病[2]是限制大麥生產(chǎn)的重要真菌病害之一，在我國大麥主要產(chǎn)區(qū)發(fā)生，并在局部地區(qū)造成較大產(chǎn)量損失。從大麥出苗至成熟均可發(fā)生根腐病，發(fā)病后植株的根部、地下莖的節(jié)間以及莖基部均發(fā)生腐爛、葉片出現(xiàn)褐色或淺褐色病斑，嚴(yán)重時(shí)感病植株停止生長，苗期階段甚至可能出現(xiàn)死亡[3]，而在成株期發(fā)病往往會(huì)導(dǎo)致籽粒結(jié)實(shí)不完全或籽粒不飽滿，黑胚粒增多，品質(zhì)變差，從而對(duì)大麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成巨大損失[4-5]。通過改善栽培措施控制、減輕大麥根腐病發(fā)生收效甚微，降低根腐菌致病力的化學(xué)防治也不能徹底解決病害和毒素危害，還會(huì)造成環(huán)境污染，所以改善、提高大麥品種根腐病抗性，培育抗病品種是減輕和防治該病害最經(jīng)濟(jì)有效的途徑[6]。本試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上，從病原菌接種鑒定入手，對(duì)大麥根腐病病原菌的生物學(xué)特性進(jìn)行觀察、研究，繼而篩選出一套簡便易行的大麥根腐病苗期抗病鑒定方法。以此為基礎(chǔ)，對(duì)內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院大麥研究室收集的205份國內(nèi)外大麥優(yōu)良種質(zhì)資源進(jìn)行苗期抗病性鑒定，以期為大麥抗根腐病育種研究奠定理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1　供試材料

1.1.1供試大麥種質(zhì)材料。供試的大麥品種為內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院大麥研究室選育的品種和從國內(nèi)外征集、篩選的優(yōu)良大麥種質(zhì)資源，共205份。

1.1.2供試菌株。供試菌株為中國農(nóng)科院植保所大麥病害實(shí)驗(yàn)室經(jīng)致病性測定和鑒定獲得的具有代表性、致病力強(qiáng)的麥根腐平臍蠕孢菌，編號(hào)為Z-14479(內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市海拉爾農(nóng)墾謝爾塔拉農(nóng)牧場取樣分離)。

1.1.3試驗(yàn)地點(diǎn)及根腐病鑒定。主要采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)苗期接種抗性篩選，2015年3—4月在中國農(nóng)科院植保所大麥病害實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行種植、苗期接種、發(fā)病鑒定。

1.2　鑒定方法

供試材料種植于口徑42 cm、高45 cm的盆缽內(nèi)，每個(gè)材料種植6～8粒種子，重復(fù)2次；用水浸透土壤(盆缽內(nèi)土壤采用營養(yǎng)土和一般土按1︰3的比例混合)，待其萌發(fā)。

待大麥幼苗3葉期時(shí)，將已培養(yǎng)好的根腐病菌制成孢子懸浮液(10×10倍鏡下視野內(nèi)有20個(gè)孢子),采用孢子懸浮液噴霧幼苗接種法接種根腐病菌。

具體做法為：將配制好的孢子懸浮液，倒入噴繪筆中，均勻的噴灑在幼苗上,觀察葉片上是否掛有均勻小水珠；然后放于接種桶中，蓋好塑料布，黑暗保濕16 h，溫度保持在18～22℃，濕度保持在90%～100%，之后轉(zhuǎn)入自控溫室。室溫：20±2℃，光照14 h,光強(qiáng)1 000 W金鹵燈[530～710 μE/(m2·s)]，潛育發(fā)病。待大麥幼苗現(xiàn)斑時(shí)(9～12d),進(jìn)行病情調(diào)查。

1.2.1病害調(diào)查。對(duì)每個(gè)供試材料進(jìn)行發(fā)病病情調(diào)查，記載發(fā)病株數(shù)和發(fā)病程度，統(tǒng)計(jì)病情指數(shù)；根據(jù)調(diào)查結(jié)果，劃分參試材料苗期大麥根腐病病情級(jí)別，并進(jìn)行根腐病抗性評(píng)價(jià)。

1.2.2大麥根腐病嚴(yán)重度分級(jí)及其抗病類型判別標(biāo)準(zhǔn)。

1)苗期葉片根腐病嚴(yán)重度分級(jí)，參照Fetch等[16]對(duì)大麥根腐病分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)：

0級(jí)：無病斑侵染；

1級(jí)：病斑很少且小，淺褐色，沒有褪綠暈圈；

2級(jí)：病斑少，淺褐色，病斑周圍沒有褪綠暈圈或褪綠組織很少；

3級(jí)：病斑少，圓或橢圓形，淺褐色，病斑周圍出現(xiàn)輕微褪綠暈圈；

4級(jí)：病斑較少，橢圓或卵形，淺褐色，病斑周圍出現(xiàn)狹窄褪綠暈圈；

5級(jí)：病斑數(shù)中等，橢圓或長橢圓形，淺褐色，病斑周圍有明顯的狹窄褪綠暈圈；

6級(jí)：病斑較多，橢圓或長橢圓形，淺褐色，病斑中等大小，周圍有明顯的彌散狀褪綠暈圈，病斑間褪綠暈圈不連片或連片不多；

7級(jí)：病斑較多，長橢圓形或長條形，褐色至深褐色，病斑中等偏大，周圍具有明顯的彌散狀褪綠暈圈，病斑及褪綠組織連片較多；

8級(jí)：病斑大且多，長橢圓或長條形，褐色至深褐色，延葉脈縱向擴(kuò)展，有明顯彌散狀褪綠暈圈，病斑連片較多；

9級(jí)：病斑大且多，深褐色、灰色至灰黑色，濕度大時(shí)表面具有灰黑色霉?fàn)钗?，有明顯的彌散狀褪綠暈圈，病斑連片多。

2)大麥苗期根腐病抗病類型劃分標(biāo)準(zhǔn)：

免疫(I)：病情嚴(yán)重度為0級(jí)，病斑面積占葉片總面積的0%；

高抗(R)：病情嚴(yán)重度為1～3級(jí)，病斑面積占葉片總面積的1%～10%；

中抗(MR)：病情嚴(yán)重度為4～5級(jí)，病斑面積占葉片總面積的11%～25%；

中感(MS)：病情嚴(yán)重度為6～8級(jí)，病斑面積占葉片總面積的26%～50%；

高感(S)：病情嚴(yán)重度為9級(jí)，病斑面積占葉片總面積的51%～80%。

2結(jié)果與分析

2.1　抗病性鑒定

通過孢子懸浮液噴霧接種法，對(duì)供試大麥種質(zhì)資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室苗期根腐病抗性鑒定，得出鑒定結(jié)果。

供試205份材料表現(xiàn)高抗的有11份，占鑒定材料的5.36%，分別為PORTUGUESE LANDRACE、D60-BDWMAN、G063L082L-2、墾啤麥9號(hào)、06P74、01B887、Z143V006W、Z143V009W和11PJ-095、蒙啤麥3號(hào)、加-HY101-6R；表現(xiàn)中抗的有35份，占鑒定材料的17.07%，分別為Z027S050T、TRADITION、G045T072U、G050T075U、加-ALLiance、G038T015U、G038T034U、G041T002U、G041T043U、G041T088U、G045T062U、G047T072U、G050T073U、G050T087U、G061T027U、G061T045U、G065T028U、G067T010U、G067T029U、G067T064U、LEGACY、奧里斯特、斯庫納、SEBASTIAN、CHAMONIX、QUENCH、CM72、Z145V004W、Z145V020W、Z202V057W、加-HY460-6R、12PJ-015、12PJ-051、12PJ-082、蒙啤麥2號(hào)；表現(xiàn)中感的有155份，占鑒定材料的75.61%；表現(xiàn)高感的僅有1份，占供試材料的0.49%；本試驗(yàn)有3份材料出苗差，未能進(jìn)行有效鑒定。

2.2　不同大麥種質(zhì)資源抗病性聚類分析

以205份供試材料的發(fā)病嚴(yán)重度為分析變量作抗病聚類分析，取歐式距離為2.14時(shí)，品種抗病性可分為兩大類(圖1A、B)，第一類抗病材料(包括高抗與中抗，A類)分別為：Z143V006W、蒙啤麥3號(hào)、PORTUGUESELANDRACE、D60-BDWMAN、G063L082L-2、墾啤麥9號(hào)、06P74、01B887、加-HY101-6R、Z143V009W、11PJ-095、Z027S050T、TRADITION、G045T072U、G050T075U、加-ALLiance、G038T015U、G038T034U、G041T002U、G041T043U、G041T088U、G045T062U、G047T072U、G050T073U、G050T087U、G061T027U、G061T045U、G065T028U、G067T010U、G067T029U、G067T064U、LEGACY、奧里斯特、斯庫納、SEBASTIAN、CHAMONIX、 QUENCH、 CM72、 Z145V004W、Z145V020W、Z202V057W、加-HY460-6R、12PJ-015、12PJ-051、12PJ-082、蒙啤麥2號(hào)，總共有46份，占供試鑒定材料的22.44%；第二類為感病材料(包括中感與高感，B類)總共有156份，占供試鑒定材料的77.09%；本課題組培育的大麥品種蒙啤麥1號(hào)、蒙啤麥2號(hào)、蒙啤麥3號(hào)和蒙啤麥4號(hào)，其根腐病抗性分別為中感、中抗、高抗和中感。

圖1　202份大麥種質(zhì)材料聚類分析

3討論與結(jié)論

3.1　接種條件與方法

進(jìn)行抗病育種的基礎(chǔ)工作是抗性鑒定，而抗性鑒定方法是此工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。篩選出一套簡便、快速及準(zhǔn)確、可靠的鑒定方法，不僅能夠加速育種進(jìn)程，而且還可提高育種質(zhì)量。已有研究表明，病害的接種方法是影響接種效果的重要因素，在作物抗性鑒定中，一些研究者也采用了各種接種病原菌的方法，有根部接種法[8]、土壤接種法[9-10]和種子接種法[11]、下胚軸傷口接種法[12]、孢子懸浮液噴霧接種法等；在進(jìn)行病害接種時(shí)，鑒定材料的發(fā)病情況會(huì)受到溫度、濕度、降水等不穩(wěn)定氣候因素的影響，也容易受到其他病蟲害的干擾，進(jìn)而影響到抗病評(píng)價(jià)和研究的準(zhǔn)確性。本實(shí)驗(yàn)室苗期孢子懸浮液噴霧接種鑒定技術(shù)具有簡便、快速、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)，在大麥生長至二葉一心時(shí)為接種適宜的苗齡，接種后發(fā)病快而且適度，可真實(shí)反映品種的抗病性，苗齡太長或太短都不利病菌的侵染和延長鑒定時(shí)間；當(dāng)孢子接種濃度為(1.0×105)～(1.5×105)個(gè)∕mL時(shí)為最適接種濃度，能正確反映品種抗性；鑒定材料接種后發(fā)病快、抗感反應(yīng)穩(wěn)定、能夠正確劃分出不同種質(zhì)的真實(shí)抗病性，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，減少不穩(wěn)定氣候因素產(chǎn)生的誤差。

3.2　抗病性評(píng)價(jià)

減輕、防治病害的有效途徑是進(jìn)行抗病育種[13],抗病品種的應(yīng)用可有效地減輕甚至控制病害的流行。黃寧[14]等對(duì)62個(gè)苜蓿品種進(jìn)行抗根腐病評(píng)價(jià)及抗性標(biāo)準(zhǔn)品種的篩選試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)62個(gè)苜蓿品種中有4個(gè)抗病品種，31個(gè)中抗品種，27個(gè)感病品種；王信[15]等通過對(duì)青海省大麥主栽品種的云紋病抗性鑒定試驗(yàn)，初步獲得了高抗的品種(系)12個(gè)，中抗的品種(系)6個(gè)，中感的品種(系)5個(gè)，高感的品系材料3個(gè)；目前國內(nèi)外對(duì)大麥根腐病的研究報(bào)到較少，尚沒有培育成對(duì)根腐病免疫的大麥品種，更沒有對(duì)根腐病免疫的商品品種，所以，進(jìn)行抗源種質(zhì)材料的篩選工作是極其重要的。為培育抗根腐病品種提供高抗的親本材料，本試驗(yàn)通過苗期孢子懸浮液噴霧接種法鑒定，獲得了一些在抗病育種中可利用的抗根腐病親本材料,表明只有少數(shù)材料屬于抗病類型(205份材料中，高抗與中抗材料占22.43%)；同時(shí)，以發(fā)病嚴(yán)重度為分析變量做品種抗病性聚類分析，取歐式距離為2.14時(shí)，品種抗病性可分為兩大類，第一類抗病材料(包括高抗與中抗)總共有46份，占供試鑒定材料的22.44%；第二類感病材料(包括中感與高感)總共有156份，占供試鑒定材料的77.09%；這些抗病材料是抗病育種中非常寶貴的親本資源，也是本研究室擁有寶貴的大麥根腐病抗病資源。該結(jié)果豐富了我國大麥抗根腐病的親本材料，也為大麥抗根腐病育種研究奠定了理論基礎(chǔ)。

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Assessment of Root Rot Resistance in a Collection of Barley Germplasm at the Seedling Stage

LV Er-suo1, ZHANG Feng-ying1, LIN Rui-ming2, BAO Hai-zhu1, LIU Zhi-ping1

(1. Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Huhehot 010031, China;2. Institute of Plant Protection, China Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract:This study assessed root rot resistance in a collection of 205 samples of barley germplasm originating domestically and internationally using the method of sprays for inoculating the spore suspension of the pathogen. As a result, 11 and 35 barley samples had high and medium resistance, respectively, to root rot disease, while 156 samples were moderately or highly susceptible to the disease. A clustering analysis was conducted using disease severity as the variable with Euclidean distance of 2.14, which divided these samples into two groups based on their disease resistance. The first group was considered disease-resistant materials, which comprised 46 samples with medium or high resistance to root rot disease, accounting for 22.44% of all collected samples. The second group was considered disease-susceptible materials, which consisted of 156 samples with moderate or high susceptibility to the disease, constituting 77.09% of all samples. The samples resistant to the disease can be used as parental materials for breeding disease-resistant barley varieties. Therefore, the current study laid a foundation for enriching disease-resistant barley germplasm resources in China.

Key words: Barley; Root rot disease; Disease resistance assessment

《植物遺傳資源學(xué)報(bào)》征訂啟事

《植物遺傳資源學(xué)報(bào)》是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和中國農(nóng)學(xué)會(huì)主辦的學(xué)術(shù)期刊，為中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫來源期刊(核心期刊)、中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫收錄期刊、中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)源期刊，又被《中國生物學(xué)文摘》和中國生物學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫收錄。據(jù)中信所2014年期刊學(xué)術(shù)影響因子年報(bào)統(tǒng)計(jì)，《植物遺傳資源學(xué)報(bào)》影響因子為1.146(綜合影響因子1.396)，在全國農(nóng)藝和園藝類期刊中排名第5，在全國1998種科技核心期刊中排名157位。

報(bào)道內(nèi)容為大田、園藝作物，觀賞、藥用植物，林用植物、草類植物及其一切經(jīng)濟(jì)植物的有關(guān)植物遺傳資源基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用研究方面的研究成果、創(chuàng)新性學(xué)術(shù)論文和高水平綜述或評(píng)論。諸如種質(zhì)資源的考察、收集、保存、評(píng)價(jià)、利用、創(chuàng)新、信息學(xué)、管理學(xué)等；起源、演化、分類等系統(tǒng)學(xué)；基因發(fā)掘、鑒定、克隆、基因文庫建立、遺傳多樣性研究。

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