成太輝，陳 深，楊健源，朱小源，伍圣遠(yuǎn)，洪啟金，曾列先

（1.廣州市番禺區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東 廣州 511450；2. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

水稻是最重要的糧食作物，全球50%、中國(guó)65%以上的人口以稻米為主食。我國(guó)水稻種植面積約占全國(guó)糧食作物種植總面積的30%，產(chǎn)量達(dá)到了糧食總產(chǎn)的40%，播種面積和總產(chǎn)量均居糧食作物之首，水稻生產(chǎn)對(duì)我國(guó)乃至世界的糧食安全至關(guān)重要［1-2］。水稻生產(chǎn)中常面臨各種病蟲(chóng)害不同程度的威脅，其中由革蘭氏陰性菌黃單胞桿菌水稻變種（Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo）引起的白葉枯病，是對(duì)水稻生產(chǎn)危害最嚴(yán)重的一種細(xì)菌性病害，病菌主要從水稻傷口侵入，沿葉脈擴(kuò)展，細(xì)菌在維管束內(nèi)生長(zhǎng)繁殖。水稻發(fā)病后，葉片枯萎，影響光合作用，不結(jié)實(shí)或千粒重降低，一般減產(chǎn)20%～30%，嚴(yán)重的可減產(chǎn)80%，甚至絕收［3-7］。白葉枯病也是我國(guó)水稻生產(chǎn)上的三大病害（稻瘟病，白葉枯病，紋枯?。┲?，廣泛發(fā)生，除新疆外各省稻區(qū)都有分布，華南沿海稻區(qū)氣候高溫高濕，特別是晚季稻處于臺(tái)風(fēng)高發(fā)季節(jié)更加有利于白葉枯病的發(fā)生與流行，危害尤甚。品種一般秈稻重于粳稻，粘稻重于糯稻，雜交稻重于常規(guī)稻［8-11］。

水稻白葉枯病菌有致病性分化，20世紀(jì)80年代末，一個(gè)強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌在廣東省出現(xiàn)，并逐漸上升發(fā)展。含Xa4基因主栽抗病品種乃至當(dāng)時(shí)廣東生產(chǎn)上種植的所有品種無(wú)一能抵抗該致病型。理論和生產(chǎn)實(shí)踐證明，防控白葉枯病最經(jīng)濟(jì)有效的措施是培育抗病品種推廣種植［11-12］。廣東省農(nóng)科院植物保護(hù)研究所與廣州市番禺區(qū)農(nóng)科所合作，利用攜帶抗Ⅴ型菌隱性基因xa5的國(guó)際水稻品種IRBB5，結(jié)合稻瘟病抗源，先后選育出抗白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌，并對(duì)稻瘟病表現(xiàn)抗至高抗，米質(zhì)優(yōu)良，產(chǎn)量與與區(qū)試對(duì)照品種相當(dāng)或稍高，達(dá)到廣東省主栽品種水平的系列水稻新品種白香占、白粳占和白絲占［13-16］。這些品種在病區(qū)種植，取得明顯的防控效果。本文簡(jiǎn)述水稻白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌近年發(fā)生流行趨勢(shì)，以及水稻抗白葉枯Ⅴ型菌xa5基因的利用現(xiàn)狀及前景，為抗白葉枯病育種抗性基因選擇和生產(chǎn)上遏制強(qiáng)致病菌系Ⅴ型菌蔓延擴(kuò)展，有效防控水稻白葉枯病，增加稻米產(chǎn)量提供參考。

1 水稻白葉枯病菌致病性分化及強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌近年發(fā)生流行趨勢(shì)

1.1 水稻白葉枯病菌的致病型

白葉枯病菌有明顯的致病性分化，形成不同致病型。我國(guó)水稻白葉枯病菌在中國(guó)鑒別寄主金剛30、特特普、南粳15、爪哇14、IR26的抗感反應(yīng)表現(xiàn)為SRRRR（Ⅰ型）、SSRRR（Ⅱ型）、SSSRR（Ⅲ型）、SSSSR（Ⅳ型）、SSRRS（Ⅴ型）、SRSRR（Ⅵ）、SRSSR（Ⅶ）、RRRSR（Ⅷ）和SSSSS（Ⅸ型）9個(gè)致病型［17］（表1）。

表1 中國(guó)水稻白葉枯病菌致病型Table 1 Pathotype of rice bacterial blight in China

1.2 強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌近年發(fā)生流行趨勢(shì)

Ⅴ型菌是致病譜廣、毒性強(qiáng)、危害大的菌系，本課組于20世紀(jì)末在廣東首先發(fā)現(xiàn)。該致病型能使國(guó)際鑒別品種IR26嚴(yán)重感病，廣東含Xa4基因主栽抗病品種乃至當(dāng)時(shí)生產(chǎn)上種植的所有品種無(wú)一能抵抗。根據(jù)我們2014—2017年對(duì)廣東水稻白葉枯病菌系發(fā)生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，Ⅴ型菌連續(xù)4年發(fā)生頻率居首，在廣東已上升為優(yōu)勢(shì)致病菌型（表2）。更為嚴(yán)重的是該致病型已擴(kuò)展到浙江、江蘇等長(zhǎng)江流域稻區(qū)［18-19］，對(duì)我國(guó)稻米安全生產(chǎn)威脅很大。

表2 2014—2017年廣東水稻白葉枯病菌系發(fā)生動(dòng)態(tài)Table 2 Occurrence dynamics of rice bacterial blight strains in Guangdong during 2014-2017

2 抗水稻白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌品種資源及主要抗性基因遺傳特點(diǎn)

2.1 水稻抗白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌基因資源

不同抗性基因和水稻品種對(duì)白葉枯病菌不同致病型的抗性有明顯差異，迄今國(guó)內(nèi)外報(bào)道的水稻白葉枯病抗性基因有45個(gè)［20］，但能抗白葉枯病強(qiáng)毒系Ⅴ型菌的基因不多。曾列先等［21］對(duì)國(guó)際水稻種質(zhì)資源抗華南水稻白葉枯病菌主要菌系進(jìn)行抗性鑒定，在1 592份種質(zhì)資源中評(píng)選出對(duì)華南強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌抗至高抗兼有較好經(jīng)濟(jì)性狀的重點(diǎn)抗源僅有BG1222（Xa34（t））、IRBB5（xa5）、IRBB7（Xa7）和IRBB203（Xa3）4個(gè)品種，這些抗病資源為抗病品種的培育打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 抗白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌基因遺傳特點(diǎn)

通過(guò)抗性遺傳分析表明，BG1222、IRBB5兩個(gè)品種對(duì)Ⅴ型菌抗性均由1對(duì)隱性基因支配；IRBB7和IRBB203對(duì)Ⅴ型菌抗性由1對(duì)顯性基因控制，IRBB5、IRBB203和IRBB7為近等基因系，已知其抗性基因分別為xa5、Xa7 和Xa3，其中xa5為隱性基因，Xa7和Xa3為顯性基因。BG1222對(duì)Ⅴ型菌抗性由1對(duì)隱性基因支配，與攜帶有xa5抗性基因品種IR1545-339-2-2、IRBB5的抗性基因等位性測(cè)定結(jié)果表明，BG1222攜帶的抗性基因與xa5不等位，并獨(dú)立遺傳。陳深等［22］等將BG1222對(duì)Ⅴ型菌抗性基因定位xa34（t）。xa5和xa34（t）都是隱性抗病基因，適合常規(guī)稻育種。

3 水稻白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌有效抗性基因xa5利用情況

3.1 利用攜帶xa5基因品種資源IRBB5選育的抗病新品種

本課題組利用含有隱性基因xa5的國(guó)際水稻品種IRBB5，與優(yōu)質(zhì)、抗稻瘟病感白葉枯病品種（品系、中間材料）雜交、多系復(fù)交，通過(guò)系譜選育和各世代抗病性同步鑒定等方法，先后育成白香占、白粳占和白絲占系列水稻新品種。這3個(gè)品種對(duì)白葉枯病強(qiáng)毒系Ⅴ型菌和稻瘟病雙抗，米質(zhì)達(dá)到廣東省標(biāo)優(yōu)質(zhì)3級(jí)，產(chǎn)量與區(qū)試對(duì)照品種相當(dāng)或稍高，達(dá)到廣東省主栽品種的水平，同時(shí)抗逆性較強(qiáng)，適宜廣東白葉枯病常年發(fā)病區(qū)域生產(chǎn)上利用，特別是沿海白葉枯病重病區(qū)大面積推廣。

白香占是以IRBB5（xa5）為抗源供體，與華南優(yōu)質(zhì)感病品種七粳早2-4、七絲早21、九七香占等雜交、復(fù)交（IRBB5 / 七粳早23-4 / / 七絲早21/ / / 九七香占）系譜選育而成［13］。該品種是首次利用國(guó)際稻抗Ⅴ型菌基因xa5選育成功的含新型抗病基因品種，也是廣東乃至華南生產(chǎn)上利用的第1個(gè)抗白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌品種，白香占的育成是水稻抗白葉枯病強(qiáng)毒菌育種的重大突破，對(duì)提升華南地區(qū)抗病育種水平，解決沿海白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌病區(qū)生產(chǎn)之需有深遠(yuǎn)的影響。該品種遺傳了九七香占的稻瘟病抗性，也可作為華南地區(qū)優(yōu)良的抗稻瘟病品種資源在抗稻瘟病育種上利用和稻瘟病區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用。白香占遺傳圖譜見(jiàn)圖1。

圖1 白香占遺傳圖譜Fig. 1 Genetic linages of Baixiangzhan

在白香占抗性取得突破的基礎(chǔ)上，我們利用攜帶抗Ⅴ型菌基因xa5的抗白粳秈占結(jié)合高產(chǎn)、抗稻瘟病中間育種材料進(jìn)一步選育優(yōu)良抗病品種，其中以五百粒與粳秈89雜交的中間材料（母本穗大質(zhì)優(yōu)）與抗白粳秈占（父本攜xa5基因抗性較好）雜交配組（五百粒/粳秈89//抗白粳秈占），采用系譜法選育出抗病新品種白粳占，該品種保持白香占的抗性，產(chǎn)量提高。2013年早造參加廣東省區(qū)試，平均產(chǎn)量433.01 kg/667m2，比對(duì)照種玉香油占增產(chǎn)1.18%； 2014年早造參加廣東省生產(chǎn)試驗(yàn)，平均產(chǎn)量439.91 kg/667m2，比對(duì)照種玉香油占增產(chǎn)5.05%。日產(chǎn)量3.11～3.44 kg。

以白香占抗白葉枯病和稻瘟病雙抗抗源作父本、廣東優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)地方品系番豐絲苗作母本進(jìn)一步選出產(chǎn)量更高的白絲占2017年通過(guò)了廣東省品種審定。白絲占品種產(chǎn)量表現(xiàn)：2016年參加廣東省晚造區(qū)試，平均產(chǎn)量446.72 kg/667m2，比對(duì)照種粵晶絲苗2號(hào)增產(chǎn)0.74%。2016年晚造參加省生產(chǎn)試驗(yàn)，平均產(chǎn)量454.73 kg/667m2，比對(duì)照種粵晶絲苗2號(hào)增產(chǎn)1.16%。日產(chǎn)量3.79～4.04 kg。白絲占生育期與對(duì)照種粵晶絲苗2號(hào)相當(dāng)。米質(zhì)鑒定為省標(biāo)優(yōu)質(zhì)3級(jí)，抗稻瘟病和白葉枯病，耐寒性中。適宜廣東省粵北以外稻作區(qū)早、晚造種植。白香占、白粳占及白絲占主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 白香占、白粳占和白絲占主要農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic characters of Baixiangzhan,Baigengzhan and Baisizhan

另外我們還培育出含有隱性基因xa-5兩個(gè)外觀食用品質(zhì)特優(yōu)、高產(chǎn)新品系A(chǔ)114和A738，含有隱性基因xa5的恢復(fù)系R5在常規(guī)優(yōu)質(zhì)水稻和三系雜交稻將作為重要橋梁親本加以利用。

3.2 抗病品種示范與生產(chǎn)表現(xiàn)

近年，白香占等抗病品種在白葉枯病強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌發(fā)病稻區(qū)種植，表現(xiàn)出抗病品種防控白葉枯病的明顯優(yōu)勢(shì)。廣東省陽(yáng)西縣地處粵西沿海，臺(tái)風(fēng)發(fā)生頻繁，水稻生產(chǎn)晚造（雙季連作第二造）處于臺(tái)風(fēng)高發(fā)季節(jié)，禾苗常因臺(tái)風(fēng)暴雨造成的機(jī)械損傷及洪澇引發(fā)白葉枯病暴發(fā)流行，是白葉枯病重災(zāi)區(qū)。我們于2014年晚造在陽(yáng)西縣上洋鎮(zhèn)白石村設(shè)立水稻白葉枯病防控示范，以抗病品種白香占（抗）、新黃占（抗）、白粳占（抗）、珍豐優(yōu)9822（中抗）、美優(yōu)9822（中抗）等抗病品種利用為主要措施，結(jié)合農(nóng)業(yè)栽培避病及化學(xué)防治等方法，開(kāi)展水稻白葉枯病綜合防控示范，取得顯著效果（表4）。

示范結(jié)果表明，抗病品種白香占、新黃占、白粳占未施用任何藥劑防治，白葉枯病輕微發(fā)生（發(fā)病率0.8%～1.2%，病情指數(shù)0.1～0.4），而對(duì)照品種發(fā)病嚴(yán)重（發(fā)病率55.6%，病情指數(shù)36.2），抗病品種發(fā)病率減少54.4%～54.8%，防效達(dá)到99.4%以上。與對(duì)照比較，抗病品種開(kāi)始發(fā)病日均推遲12 d。增產(chǎn)稻谷30.16%～47.62%?？共∑贩N防控效果也比其他防治措施明顯。

表4 水稻白葉枯病綜合防治效果Table 4 Integrated control efficiency of rice bacterial blight

4 問(wèn)題與建議

在水稻抗病雜交育種中，選擇攜帶抗性基因品種資源的親本是重要的，但抗源親本通常是比較原始的種質(zhì)，生產(chǎn)性狀較差，如IRBB5含有隱性基因xa5抗白葉枯病強(qiáng)毒系Ⅴ型菌，但其穗子小，著粒疏，經(jīng)濟(jì)性狀差，要育成適宜生產(chǎn)上大面積利用的品種，需要不斷改良。我們首先把IRBB5轉(zhuǎn)育成帶有xa5隱性抗性基因的優(yōu)質(zhì)品系抗白占，抗白占經(jīng)濟(jì)性狀也有所改良，是一大進(jìn)步，但其不抗稻瘟病?？拱渍荚俎D(zhuǎn)育成兼抗稻瘟病的雙抗優(yōu)質(zhì)品種白香占，又提高了品種的多抗性，擴(kuò)寬了品種的用途和應(yīng)用價(jià)值。但白香占豐產(chǎn)性能還有待提高。在白香占雙抗優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上與廣東優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)地方品系結(jié)合，進(jìn)而培育出保持白香占抗性和優(yōu)良米質(zhì)，豐產(chǎn)性更好的白粳占和白絲占。

在常規(guī)稻育種中，隱性基因比顯性基因更易利用，在雜交F2的后代中經(jīng)過(guò)人工接種白葉枯強(qiáng)毒菌系Ⅴ型菌，即可選到抗病穩(wěn)定的株系，再結(jié)合豐產(chǎn)性狀、稻米品質(zhì)及對(duì)稻瘟病抗性鑒定，可加快綜合選育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。白香占、白粳占及白絲占的選育成功并在生產(chǎn)上大面積生產(chǎn)利用就是實(shí)例。

水稻抗白葉枯病強(qiáng)毒系Ⅴ型菌遺傳決定植物的抗病性是生物自身的一種潛能，水稻對(duì)白葉枯病的抗性主要分為水平抗性和垂直抗性。水平抗性由微效多基因共同作用和控制，即多個(gè)微效基因效應(yīng)的累加。這類抗性較為穩(wěn)定不易喪失，利于培育持久抗性品種。垂直抗性則一般受控于1～2對(duì)主效抗病基因，即受主效基因的控制。這類抗病基因一般表現(xiàn)為對(duì)特定小種抗性較強(qiáng)。對(duì)白葉枯病菌特定的某個(gè)或幾個(gè)致病?；捅憩F(xiàn)的抗性。在抗白葉枯病強(qiáng)毒菌系V型菌育種中，已 知 IRBB5（xa5）、BG1222〔Xa34（t）〕、CBB23（Xa23）為非等位抗病基因，可以通過(guò)雜交育種和分子輔助標(biāo)記，將兩個(gè)或兩個(gè)以上抗性基因有效聚合，結(jié)合稻瘟病抗性培育出攜帶多個(gè)抗性基因的水稻新品種，以提高品種的持久抗性。

xa5是隱性基因，雜交后代抗性基因純合快，可較快獲得抗性穩(wěn)定的品種，是常規(guī)稻育種的優(yōu)異基因，但隱性基因F1抗性不表達(dá)在雜交水稻上直接應(yīng)用有局限性。中國(guó)農(nóng)科院作物所章琦研究員等［23-25］鑒定出一個(gè)來(lái)自普通野生稻的抗白葉枯病新基因Xa23，它是抗譜廣、抗性導(dǎo)入效應(yīng)很強(qiáng)的一個(gè)完全顯性的全生育期抗性基因，可在雜交水稻抗病育種上重點(diǎn)選擇應(yīng)用。