鄢圣敏,王 開,楊川航,周大賓,萬 山,殷 偉,曾玉清,楊華偉

(四川省自貢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,自貢643000)

稻瘟病是四川省危害較嚴(yán)重的稻作病害之一,每年發(fā)病面積均在33.3 萬hm2以上[1]。 自貢市地處川東南,水稻生長(zhǎng)季節(jié)高溫寡照、陰雨多濕,多數(shù)區(qū)縣常年有稻瘟病害發(fā)生,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)安全。稻瘟病抗性水稻品種的選育與利用是防治稻瘟病最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施[2],稻瘟病抗性鑒定和評(píng)價(jià)對(duì)水稻抗性育種、抗性監(jiān)測(cè)意義重大。 自然誘發(fā)稻瘟病圃中病原菌小種數(shù)量多、類型豐富且貼近大田生產(chǎn)實(shí)際[3],開展水稻品種資源稻瘟病抗性鑒定工作,不僅能較準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,而且操作方法簡(jiǎn)便易行[4]。 本研究從2014 年起在自貢市農(nóng)團(tuán)鄉(xiāng)稻瘟病重發(fā)區(qū)建立自然誘發(fā)稻瘟病圃,對(duì)水稻育種材料和組合進(jìn)行抗瘟性自然誘發(fā)鑒定,以期為自貢稻區(qū)抗瘟性水稻品種選育、布局以及稻瘟病的防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

育種材料和雜交組合9 283 份(次),均由自貢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所水稻課題組提供。 供試水稻材料類型和年度間的分布見表1。

表1 供試水稻材料Table 1 Composition of rice materials

1.2 病圃的概況

試驗(yàn)病圃設(shè)置在四川省自貢市農(nóng)團(tuán)鄉(xiāng)紅巖村,東經(jīng)104°38′35″,北緯29°14′51″,四面環(huán)山,寡日照多雨且霧露重,夏秋兩季受小氣候影響,晝夜溫差大,具有良好的稻瘟病誘發(fā)條件,屬典型的稻瘟病山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。 病圃土壤為沙質(zhì)壤土,肥力中等,水源充足,排灌方便。

1.3 病圃田間設(shè)計(jì)與栽培管理

2014—2018 年每年4 月下旬播種,常規(guī)育秧,適齡移栽,鑒定材料和誘發(fā)感病材料相間排列,每份鑒定材料種植6 行,誘發(fā)感病材料種植2 行,每行種植5 叢,每叢2 粒谷,行距20 cm,株距17 cm,在試驗(yàn)區(qū)四周種植誘發(fā)品種作為保護(hù)行,設(shè)3 次重復(fù)。 田間管理偏重施用氮肥,病圃整個(gè)生育期保持水層,不曬田,蟲害管理和其他栽培管理與一般大田相同。

1.4 調(diào)查方法

植株葉瘟病調(diào)查一般在7 月上旬進(jìn)行,頸瘟病調(diào)查在水稻黃熟期開展。 病級(jí)劃分、記載標(biāo)準(zhǔn)和抗性評(píng)價(jià)按《中國(guó)水稻品種試驗(yàn)與審定》中稻瘟病抗性鑒定方法與標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[5]。 HR(高抗)、R(抗)、MR(中抗)均記為抗病(R),HS(高感)、S(感病)、MS(中感)記為感病(S)。

1.5 病菌分離和鑒定

按稻瘟菌生理小種鑒定方法[6]對(duì)病穗樣本菌種進(jìn)行分離、培養(yǎng)、鑒定和命名。 利用‘特特普’‘珍龍13’‘四豐43’‘東農(nóng)363’‘關(guān)東51’‘合江18’和‘麗江新團(tuán)黑谷’7 個(gè)中國(guó)水稻稻瘟病菌鑒別品種進(jìn)行病菌鑒定,用濾紙片法分離和保存稻瘟病菌單孢[7],孢子擴(kuò)大培養(yǎng)參照霍秀娟等[8]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年稻瘟病菌變化動(dòng)態(tài)

2.1.1 稻瘟病菌種群年度間消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)

2014—2018 年從自貢農(nóng)團(tuán)田間自然誘發(fā)稻瘟病圃累計(jì)分離有效稻瘟病菌單孢子菌株335 個(gè),分為7群26 個(gè)生理小種。 ZA 群有6 個(gè)小種,ZB 群有9 個(gè)小種,ZC 群有5 個(gè)小種,ZD 群有3 個(gè)小種,ZE、ZF、ZG 群分別各有1 個(gè)小種。 由圖1 可以看出,稻瘟病菌生理小種構(gòu)成以ZA 群、ZB 群為主。 2014 年,ZA群和ZB 群為優(yōu)勢(shì)種群,ZC 群為主要種群之一。 2018年,優(yōu)勢(shì)種群為ZB 群,ZA 群出現(xiàn)頻率下降明顯,不再是優(yōu)勢(shì)種群。 2014—2018 年,ZD 群、ZE 群、ZF 群和ZG 群每年出現(xiàn)的頻率相對(duì)較低,除2016 年ZG 種群出現(xiàn)頻率為11.11%以外,其余3 個(gè)種群每年出現(xiàn)的頻率均在5%以下。

2.1.2 稻瘟病菌優(yōu)勢(shì)生理小種年度間變化

農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年稻瘟病菌優(yōu)勢(shì)生理小種每年出現(xiàn)的頻率總體變化較為明顯。 由表2 可知,ZA5、ZA15和ZA29種群5 年間出現(xiàn)的頻率表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì),ZA29種群出現(xiàn)頻率在2015 年達(dá)到峰值,此后逐年降低,ZA5和ZA15種群出現(xiàn)的頻率均在2016 年達(dá)到峰值,分別為9.87%和8.61%。 ZA13種群5 年間出現(xiàn)的頻率表現(xiàn)出“降—升—降”的特點(diǎn),在2016 年達(dá)到峰值,為11.11%。 與2014 年相比,2018 年除ZA15種群出現(xiàn)的頻率略有增長(zhǎng)以外,ZA5、ZA13出現(xiàn)的頻率降低非常明顯,降低幅度均超過了65%, ZA29種群降也低了28.96%, ZA 種群由優(yōu)勢(shì)種群變?yōu)榉莾?yōu)勢(shì)種群。 2014—2018 年ZB5、ZB9、ZB13、ZB15和ZB21種群出現(xiàn)的頻率呈波動(dòng)式上升的特點(diǎn),除ZB5種群出現(xiàn)的頻率在2015 年達(dá)到峰值外,其余4 個(gè)ZB 優(yōu)勢(shì)種群出現(xiàn)頻率均在2018 年達(dá)到最高值;與2014 年相比,2018 年ZB21種群出現(xiàn)頻率增長(zhǎng)了218.94%,ZB9種群出現(xiàn)頻率增長(zhǎng)了112.53%,其余3 個(gè)ZB 優(yōu)勢(shì)種群出現(xiàn)頻率增長(zhǎng)幅度均超過了35%,這是ZB 種群成為優(yōu)勢(shì)種群的基礎(chǔ)。

表2 2014—2018 年農(nóng)團(tuán)病圃稻瘟病菌優(yōu)勢(shì)生理小種出現(xiàn)頻率Table 2 Incidence frequence of dominant races of Maqnaporthe grisea from 2014 to 2018 in Nongtuan blast nursery %

2.2 農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年供試材料葉瘟、頸瘟病鑒定情況

2.2.1 農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年供試材料葉瘟病鑒定情況

自貢地區(qū)稻瘟病主要以葉瘟和頸瘟為主。 由表3 可知,葉瘟抗病材料中,高抗材料(HR)、抗性材料(R)和中抗材料(MR)所占比例分別為5.39%、8.47%和10.59%。 葉瘟感病材料中,中等感病材料(MS)、感病材料(S)和高感材料(HS)所占比例分別為16.45%、43.40%和13.94%。 除2016 年以外,其余年份葉瘟感病材料(S)所占比例均超過了35%。 除2015 年以外,其余年份鑒定為葉瘟高感、感病和中感材料(HS+S+MS)所占比例均超過了70%。 9 283 份(次)材料葉瘟鑒定中,除了465 份未獲得葉瘟鑒定結(jié)果以外,高感、感病和中感材料(HS+S+MS)共有6 549 份(次),占到了鑒定總數(shù)的70.55%,而只有500 份材料鑒定為葉瘟高抗(HR),只占葉瘟鑒定總數(shù)的5.39%。

2.2.2 農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年供試材料頸瘟鑒定情況

由表3 可知,農(nóng)團(tuán)病圃9 283 份(次)供試水稻材料中,有594 份次材料鑒定為頸瘟高抗(HR),占6.40%,有570 份材料鑒定為頸瘟抗性(R),占6.14%,有779 份中抗頸瘟(MR)材料,占8.39%。 中感(MS)、感病(S)和高感(HS)材料合計(jì)6 814 份,其中中感材料(MS)2 596 份,感病材料(S)2 407 份,高感材料(HS)6 814 份,分別占總鑒定份次數(shù)的27.97%、25.93%和12.72%。

表3 2014—2018 年農(nóng)團(tuán)病圃供試水稻材料稻瘟病抗性鑒定Table 3 Evaluation of the rice materials for resistance to leaf blast and panicle blast in Nongtuan blast nursery of Zigong from 2014 to 2018

2.3 農(nóng)團(tuán)病圃2014—2018 年供試材料葉瘟、頸瘟發(fā)病關(guān)聯(lián)情況

由表4 可知,僅2017 年供試材料葉瘟、頸瘟發(fā)病表現(xiàn)出正相關(guān)性,但相關(guān)系數(shù)較小,其他年份相關(guān)系數(shù)p值均大于0.05。 將供試葉瘟頸瘟材料高抗(HR)、抗病(R)和中抗(MR)合稱為抗病(R),將高感(HS)、感病(S)和中感(MS)合稱為感病(S),對(duì)5 年的鑒定結(jié)果進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)2014—2018 年農(nóng)團(tuán)病圃9 283 份次供試材料中,有1 258 份次既抗葉瘟也抗頸瘟,占總供試份次的13.55%,有4 105 份(次)既感葉瘟也感頸瘟,占總參試份次的44.22%,有3 394 份(次)供試材料或感葉瘟或感頸瘟,占總參試份(次)的36.56%。 2014 年,有387 份參試材料既抗葉瘟又抗頸瘟,占當(dāng)年供試份次的18.13%,為歷年最高,2018 年僅有9.58%材料既抗葉瘟又抗頸瘟。 2014—2018 年,葉瘟頸瘟雙感材料所占比例逐年增加且供試材料葉瘟、頸瘟發(fā)病相關(guān)系數(shù)總體增大,表明育種者對(duì)葉瘟頸瘟雙抗材料的篩選力度越來越大。

表4 2014—2018 年農(nóng)團(tuán)病圃供試水稻材料葉瘟、頸瘟發(fā)病關(guān)聯(lián)情況Table 4 Association of leaf blast and panicle blast in Nongtuan blast nursery from 2014 to 2018

2.4 農(nóng)團(tuán)病圃在水稻抗性育種材料篩選和生產(chǎn)上的應(yīng)用

自2014 年自貢農(nóng)團(tuán)建立自然誘發(fā)稻瘟病圃以來,進(jìn)行過稻瘟病抗性鑒定的水稻育種材料和雜交組合共9 283 余份(次),每年均對(duì)其中1 445 份固定水稻育種材料及組合進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定。 通過單交、雙交、復(fù)交等方式,有104 份育種材料得到了應(yīng)用。 其中,貢恢154、貢恢189 和貢恢856 等材料可作為抗病恢復(fù)系,貢1A、貢117A 等材料可作為新的抗病不育系。 以千鄉(xiāng)654A、貢恢154 為親本配制的優(yōu)質(zhì)抗性水稻新品種‘千鄉(xiāng)優(yōu)154’參加了2019 年四川省水稻品試,以蓉18A、貢恢189 為親本配制的豐產(chǎn)抗性水稻新品種‘蓉優(yōu)189’通過了2019 年四川省水稻品種審定,審定編號(hào)為川審稻20190009。

此外,利用農(nóng)團(tuán)建立的自然誘發(fā)稻瘟病圃對(duì)自貢新引進(jìn)的水稻品種進(jìn)行包括稻瘟病抗性鑒定在內(nèi)的試驗(yàn)示范,并對(duì)自貢四區(qū)兩縣主栽水稻品種進(jìn)行稻瘟病感病監(jiān)測(cè),積極引導(dǎo)農(nóng)戶采取合理的稻瘟病防控措施,為自貢地區(qū)糧食安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

3 討論與結(jié)論

3.1 近年來農(nóng)團(tuán)田間自然誘發(fā)病圃稻瘟病生理小種的演變

不同地區(qū)稻瘟病發(fā)生與流行差異較大[12],自貢地區(qū)水稻生長(zhǎng)季節(jié)高溫寡照、陰雨多濕的氣候特征非常有利于稻瘟病的發(fā)生和流行。 本研究從田間采集稻瘟病菌單孢子菌株,能夠較好地反映稻瘟病菌生理小種的分布及優(yōu)勢(shì)生理小種的演變情況。 2014—2018 年農(nóng)團(tuán)病圃稻瘟病菌主要種群和優(yōu)勢(shì)種群均發(fā)生了變化,2014 年,ZA 群、ZB 群為優(yōu)勢(shì)種群,ZC 群為主要種群之一,2018 年,優(yōu)勢(shì)種群只有ZB 群,ZA 群出現(xiàn)頻率下降非常明顯。 值得關(guān)注的是,ZG1種群在2016 年出現(xiàn)頻率一度達(dá)11.11%,居當(dāng)年全部鑒定生理小種的首位。 建議今后在拓寬抗ZB 種群水稻種質(zhì)資源,加速選育抗ZB 種群水稻新品種的同時(shí),也應(yīng)加強(qiáng)抗ZA、ZC、ZG 等其他種群水稻育種資源的改造與應(yīng)用。

3.2 稻瘟病抗性品種的選育與應(yīng)用

抗病水稻品種的選育和利用是防控稻瘟病的基礎(chǔ),抗性品種資源的篩選與抗病品種的選育關(guān)系非常密切。 抗稻瘟病育種實(shí)踐表明,要育成具有持久抗稻瘟病的雜優(yōu)新組合,其雙親之一必須具有持久抗病性[13]。 因此,加強(qiáng)種質(zhì)資源材料的收集,對(duì)選育新的抗病良種具有實(shí)際意義。 田間自然誘發(fā)稻瘟病圃的菌株來源于大田,稻瘟病生理小種數(shù)量多、類型豐富[14],鑒定結(jié)果能較準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。 自2016 年以來,四川水稻審定標(biāo)準(zhǔn)采用穗頸瘟一票否決制,即穗頸瘟發(fā)病率在4 個(gè)鑒定點(diǎn)中不能出現(xiàn)9級(jí)[15]。 因此,在抗病水稻品種選育和應(yīng)用過程中,應(yīng)特別注重其頸瘟表現(xiàn)。 本研究分析了2014—2018 年自貢農(nóng)團(tuán)田間自然誘發(fā)稻瘟病圃稻瘟病菌生理小種演變的特點(diǎn)及供試水稻材料葉瘟、頸瘟發(fā)病的關(guān)聯(lián)情況,發(fā)現(xiàn)僅在2017 年供試材料葉瘟、頸瘟發(fā)病表現(xiàn)出正相關(guān)性,田間鑒定結(jié)果也表明大部分材料葉瘟、頸瘟的抗性表現(xiàn)不一致。 在大田生產(chǎn)條件下,稻瘟病菌生理小種群體組成及密度的變化、氣候條件變化、植株株葉形態(tài)變化、水稻抗病基因類型差異等因素都會(huì)影響水稻植株稻瘟病發(fā)病表現(xiàn),這些因素與稻瘟病發(fā)生之間的聯(lián)系有待進(jìn)一步的研究。

4 建議

稻瘟病菌群體結(jié)構(gòu)年度間的演化可能使當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N由抗病品種變成感病品種,從而引發(fā)區(qū)域稻瘟病大發(fā)生。 因此,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,首先要廣泛收集利用好抗性資源材料[1],使育成品種的抗性基因遺傳背景多樣化,避免單一種質(zhì)資源大面積長(zhǎng)期種植;其次,要系統(tǒng)監(jiān)測(cè)稻瘟病菌的種群變化動(dòng)態(tài),合理配置、輪換或混合使用具有不同抗性基因的品種[16];此外,要適當(dāng)進(jìn)行田間肥水管理,做好稻瘟病病情測(cè)報(bào),及時(shí)采取防治措施。