郭 成，周天旺，郭滿庫(kù)，王春明，李敏權(quán)，趙桂琴

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，甘肅 蘭州 730070)

燕麥(Avenasativa)為禾本科燕麥屬一年生草本植物，為糧飼兼用型作物，在全球40 多個(gè)國(guó)家均有種植，其中主要以美國(guó)、加拿大、俄羅斯、德國(guó)、澳大利亞、中國(guó)、芬蘭和愛(ài)爾蘭等國(guó)居多[1-2]。目前，全世界燕麥種植面積大約為1 400萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量在2 800萬(wàn)t[3]。我國(guó)燕麥種植歷史悠久，距今已有2100多年，主要分布在內(nèi)蒙古、山西、河北、河南、甘肅和青海等地，年播種面積約40 余萬(wàn)hm2，年均收獲燕麥產(chǎn)量高達(dá)80 多萬(wàn)t[4]。

燕麥除糧飼功能外，具有很高的藥用和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。近年來(lái)，由于人們對(duì)健康需求的提升和科技加工技術(shù)的提高，燕麥的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值逐漸受到重視，已開(kāi)發(fā)用于化妝品和新型保健產(chǎn)品[5]。燕麥又因具耐寒旱、耐鹽堿和貧瘠等較廣的適應(yīng)性，已成為我國(guó)西部畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)改革中重要的飼草之一[4]。但因許多燕麥品種的抗病蟲(chóng)能力較弱，已成為制約燕麥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題之一[3]，特別是因大麥黃矮病毒(Barley arley yellow dwarf virus,BYDV)引起的燕麥紅葉病在國(guó)內(nèi)外燕麥產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，呈間歇性流行趨勢(shì)，已成為燕麥生產(chǎn)中最主要病害之一[6-10]。

燕麥紅葉病在國(guó)內(nèi)主要發(fā)生在西北、山西和青藏高原等地區(qū)[7-10]，該病毒病由蚜蟲(chóng)傳播，發(fā)病嚴(yán)重時(shí)，表現(xiàn)出植株矮化、分蘗減少、葉片失綠干枯、籽粒癟瘦等癥狀，生物量損失30%～75%，導(dǎo)致燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)下降[10-11]。目前，燕麥生產(chǎn)中該病害的防治主要采用化學(xué)藥劑防治傳毒介體蚜蟲(chóng)?；瘜W(xué)防治是病害防治的重要措施之一，但長(zhǎng)期和大量使用而引起的環(huán)境污染和蚜蟲(chóng)的抗藥性等問(wèn)題日益凸顯[12]。篩選和種植抗病品種是病害防治最經(jīng)濟(jì)和有效的手段之一，也可避免因施用化學(xué)農(nóng)藥而帶來(lái)的環(huán)境污染和殘留等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)于燕麥種質(zhì)抗紅葉病的鑒定與評(píng)價(jià)相關(guān)研究較少，郭建國(guó)等[9]對(duì)72份燕麥種質(zhì)進(jìn)行了人工接種鑒定，僅發(fā)現(xiàn)6份抗病材料；胡凱軍[10]對(duì)37份燕麥種質(zhì)的人工接種鑒定結(jié)果表明，3份材料表現(xiàn)抗病，4份表現(xiàn)中抗。由此可見(jiàn)，我國(guó)燕麥高抗紅葉病品種非常匱乏，需要進(jìn)一步鑒定和評(píng)價(jià)。因此，在2011～2016年采用田間人工接種法對(duì)291份燕麥種質(zhì)進(jìn)行了抗大麥黃矮病毒(BYDV)鑒定，旨在從中篩選出抗性較好的材料，以便為燕麥種質(zhì)創(chuàng)新，品種的合理布局及更替提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試燕麥種質(zhì)291份，其中皮燕麥204份，裸燕麥87份。除裸燕麥保羅、Yy06-09和sps109-62由甘肅省白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，其余材料均來(lái)自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鑒定圃設(shè)計(jì)和播種 鑒定圃設(shè)在甘肅省天水市甘谷縣新興鎮(zhèn)五甲村的甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所甘谷試驗(yàn)站。試驗(yàn)點(diǎn)海拔1 481 m，年均降水量367.8 mm，年均氣溫11.7℃，無(wú)霜期230 d。供試材料按鑒定編號(hào)在田間隨機(jī)排列，于每年4月初播種，行長(zhǎng)50 cm，行距33 cm，單行即每小區(qū)均勻撒播種子50粒，4次重復(fù)。各年份鑒定圃設(shè)在同一田塊且施肥量相同，以盡量減低由于試驗(yàn)田環(huán)境與肥力不同而導(dǎo)致的抗性差異。

1.2.2 傳毒介體純化與飼養(yǎng) 傳毒介體的純化與飼養(yǎng)參照文獻(xiàn)[9]方法，將田間麥二叉蚜(Schizaphisgraminum)、禾谷縊管蚜(Rhopalosiphumpadi)和麥無(wú)網(wǎng)長(zhǎng)管蚜(Metopolophiumdirhodum)的無(wú)翅成蚜采回室內(nèi)，用毛筆挑取成蚜剛產(chǎn)下的若蚜，在塑料拱棚內(nèi)飼養(yǎng)。

1.2.3 病毒株系繁殖和保存 每年4月上旬采集田間具有典型小麥黃矮病癥狀的植株，移栽到塑料拱棚內(nèi)。經(jīng)無(wú)毒的麥二叉蚜，禾谷縊管蚜和麥無(wú)網(wǎng)長(zhǎng)管蚜生物學(xué)分離測(cè)定，BYDV-GPV株系為當(dāng)?shù)刂饕晗岛?，以GPV株系專(zhuān)化性蚜蟲(chóng)麥二叉蚜和禾谷縊管蚜為傳毒介體，接種到指示作物燕麥“定莜4 號(hào)”上進(jìn)行擴(kuò)繁[9]。每年10月初在拱棚內(nèi)種植4行感病品種“定莜4 號(hào)”，每隔30 d重復(fù)種植4行，直至翌年燕麥拔節(jié)期，以保證次年接種毒源的穩(wěn)定性和延續(xù)性。

1.2.4 接種 每年5月中旬，即燕麥拔節(jié)期進(jìn)行人工接種。將塑料棚內(nèi)擴(kuò)繁在燕2007上的麥二叉蚜、禾谷縊管蚜和麥無(wú)網(wǎng)長(zhǎng)管蚜，從寄主上分離，放入玻璃筒內(nèi)饑餓12 h后，將帶有大麥黃矮病毒的病葉剪成1～2 cm的小段，放入玻璃筒內(nèi)飼毒24 h，接種時(shí)用鑷子將帶有上述蚜蟲(chóng)的病葉輕輕撒落到被鑒定材料上，每株燕麥接種混合蚜蟲(chóng)5～8頭。人工接種鑒定圃于播后用防蟲(chóng)網(wǎng)將病圃四周包圍以防外界蚜蟲(chóng)遷入。

1.2.5 病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 燕麥紅葉病的嚴(yán)重度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 3060.6-2016.大麥品種抗病性鑒定技術(shù)規(guī)程第6部分，抗黃矮病[13]：0級(jí)，所有葉片無(wú)黃化；1級(jí)，部分葉片尖端黃化；2級(jí)，旗葉下1～2片葉葉尖黃化；3級(jí)，旗葉黃化面積占旗葉總面積的1/2以下，其他葉片黃化面積占總?cè)~面積1/2以下；4級(jí)，旗葉黃化面積占旗葉總面積的1/2以上，其他葉片黃化面積占總?cè)~面積1/2以上；5級(jí)，幾乎所有葉片完全黃化，植株矮化顯著，穗變小甚至不抽穗。

1.2.6 病情調(diào)查 在燕麥灌漿后期(約6月中旬)進(jìn)行病情調(diào)查。全小區(qū)逐株進(jìn)行調(diào)查，記載每株發(fā)病的嚴(yán)重度，按照公式計(jì)算平均嚴(yán)重度[13]：

1.2.8 統(tǒng)計(jì)分析 采用 Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用DPS 2005軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行處理間差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗性類(lèi)型的燕麥種質(zhì)所占比例

供試的291份燕麥種質(zhì)中，未發(fā)現(xiàn)免疫材料，其中，6份表現(xiàn)高抗(HR)，16份材料表現(xiàn)抗病(R)，70份材料表現(xiàn)中抗(MR)，81份和118份材料表現(xiàn)感(S)和高感(HS)，分別占供試材料的2.1%、5.5%、24.1%、27.8%和40.5%(圖1)。

圖1 不同抗性類(lèi)型燕麥種質(zhì)所占比例Fig.1 The proportion of resistance types of oat cultivars

2.2 皮燕麥種質(zhì)對(duì)紅葉病的抗性評(píng)價(jià)

在供試的皮燕麥材料中未檢測(cè)到免疫材料； DA92-2F4，DA92-3F4和Rigdon平均嚴(yán)重度在0.56～0.85，表現(xiàn)為高抗(HR)，占供試材料的1.5%；Wallaroo、美國(guó)黃燕麥、王燕6號(hào)、美國(guó)燕麥、青永久96、青23、青永久709、PJD-6、青15、83-24和定引1號(hào)平均嚴(yán)重度在1.00～1.95，表現(xiàn)為抗(R)，占供試材料的5.4%；青3115、131-10燕麥、S20-36-6、DA92-1F4、青永久304等42份材料平均嚴(yán)重度在2.00～2.96，表現(xiàn)為中抗(MR)，占供試材料的20.6%；45份和103份材料平均嚴(yán)重度分別在3.0和4.0以上，表現(xiàn)為感(S)和高感(HS)，分別占供試材料的22.1%和50.5%(表1)。

表1 204份皮燕麥種質(zhì)對(duì)紅葉病的抗性類(lèi)型

2.3 裸燕麥種質(zhì)對(duì)紅葉病的抗性評(píng)價(jià)

供試裸燕麥材料中未檢測(cè)到免疫材料； VAO-1、定莜2032和花早2號(hào)平均嚴(yán)重度0.31～0.68，表現(xiàn)高抗(HR)，占供試材料的3.4%；2002x2-2-5-1-5-16、200215-13-2-2、9641-6、9418和08行-171-22平均嚴(yán)重度在1.07～1.75，表現(xiàn)為抗(R)，占供試材料的5.7%；白燕2號(hào)、白燕11號(hào)、內(nèi)燕4號(hào)、07-21-7、定西R-30-21燕麥等28份材料平均嚴(yán)重度在2.01～2.95，表現(xiàn)為中抗(MR)，占供試材料的32.2%；36份和15份材料平均嚴(yán)重度分別在3.0和4.0以上，表現(xiàn)為感(S)和高感(HS)，分別占供試材料的41.4%和17.2%(表2)。

2.4 22份燕麥種質(zhì)抗性差異顯著性分析

對(duì)供試材料中表現(xiàn)抗(R)以上種質(zhì)的抗性差異進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果表明，6個(gè)表現(xiàn)高抗(HR)的種質(zhì)與16個(gè)表現(xiàn)抗(R)的種質(zhì)均呈顯著差異(P<0.05)；高抗(HR)種質(zhì)中，VAO-1和定莜2032 差異不顯著(P>0.05)，但二者與其他4個(gè)種質(zhì)差異顯著(P<0.05)；DA92-2F4與花早2號(hào)差異不顯著(P>0.05)，但是與DA92-3F4和Rigdon呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)(表3)。

表3 22份燕麥種質(zhì)顯著性分析

3 討論

燕麥作為優(yōu)良的糧飼兼用型作物，其種植面積將會(huì)呈逐年增加的趨勢(shì)[14]，這將勢(shì)必引起燕麥病害的普遍發(fā)生、擴(kuò)展和流行，以致為害嚴(yán)重[15]?？共》N質(zhì)的利用和推廣，在部分病害高發(fā)區(qū)域通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐淘汰了高感種質(zhì)，這對(duì)減輕燕麥紅葉病的發(fā)生和流行起到了積極的作用，同時(shí)也減少了化學(xué)農(nóng)藥的用量，特別是高抗品種的大面積推廣和利用，從根本上杜絕了化學(xué)農(nóng)藥的使用，為食品安全和生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出了積極的貢獻(xiàn)。

Zhu等[16]通過(guò)分子標(biāo)記技術(shù)檢測(cè)了燕麥抗黃矮病毒的抗性基因區(qū)域和形狀連鎖圖譜，利用耐病自交系Ogle和感病自交系MAM17-5雜交，發(fā)現(xiàn)了抗BYDV 的4 個(gè)QTL位點(diǎn)BTDq1-4，分別位于OM 連鎖群1、5、7 和24 位點(diǎn)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)部分耐病QTLs與株高和抽穗日數(shù)密切相關(guān)。試驗(yàn)在291份材料中發(fā)現(xiàn)6份高抗(HR)、16份抗(R)和42份中抗(MR)，中抗(MR)材料占總鑒定出材料的22.68%，說(shuō)明這些材料可能蘊(yùn)藏著寶貴的抗BYDV基因，可利用分子生物學(xué)技術(shù)挖掘抗性基因，從而合理布局抗病基因，延緩品種抗性喪失速度來(lái)減輕和控制病害發(fā)生和流行。

研究鑒定出的高抗材料DA92-2F4、DA92-3F4、Rigdon和VAO-1為國(guó)外引進(jìn)種質(zhì)，定莜2032和花早2號(hào)為國(guó)內(nèi)選育，這6個(gè)燕麥種質(zhì)被鑒定為高抗紅葉病材料。其中Rigdon表現(xiàn)為高抗(HR)，與郭建國(guó)等[9]鑒定結(jié)果為感病(S)不一致，以及此次鑒定中白燕2號(hào)和白燕10號(hào)分別表現(xiàn)為中抗(MR)和高感(HS)，與胡凱軍[10]和郭建國(guó)等[9]的鑒定結(jié)果為抗(R)亦不一致。因燕麥紅葉病為蚜蟲(chóng)傳播的系統(tǒng)性病毒性病害，而蚜蟲(chóng)的發(fā)生與環(huán)境條件密切相關(guān)[7]，這可能與年度間氣候差異有關(guān)，還需進(jìn)一步在室內(nèi)可控條件下開(kāi)展相關(guān)研究。

4 結(jié)論

DA92-2F4、DA92-3F4、Rigdon、VAO-1、定莜2032和花早2號(hào)等6份材料表現(xiàn)高抗(HR)；Wallaroo、美國(guó)黃燕麥、王燕6號(hào)、美國(guó)燕麥、青永久96、青23、青永久709、PJD-6、青15、83-24、定引1號(hào)、2002x2-2-5-1-5-16、200215-13-2-2、9641-6、9418和08行-171-22等16份材料表現(xiàn)抗(R)；42份、45份和103份材料分別表現(xiàn)中抗(MR)、感(S)和高感(HS)。