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        小麥赤霉病抗性鑒定圃的構(gòu)建及應(yīng)用

        2020-10-26 06:54:35袁謙侯穎趙永濤張鋒張中州甄士聰
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年17期

        袁謙 侯穎 趙永濤 張鋒 張中州 甄士聰

        摘要:采用超聲波工業(yè)加濕器加濕和穴播種植技術(shù)構(gòu)建小麥赤霉病抗性鑒定圃,并對其田間效果進(jìn)行評價。結(jié)果表明,經(jīng)過超聲波加濕器加濕,小麥赤霉病抗性鑒定圃的相對濕度能夠穩(wěn)定在80%以上,是小麥赤霉病發(fā)病的適宜環(huán)境。通過構(gòu)建的小麥赤霉病抗性鑒定圃對27份小麥種質(zhì)資源材料進(jìn)行小麥赤霉病抗性鑒定,評價供試小麥材料經(jīng)過單花滴注接種和噴霧接種處理的抗性表現(xiàn)。結(jié)果表明,NMAS22、天民15E006和西農(nóng)511等3份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上,可以作為小麥抗赤霉病育種的優(yōu)異種質(zhì)資源。

        關(guān)鍵詞:小麥赤霉病;鑒定圃;相對濕度;抗病品種;種質(zhì)資源

        中圖分類號: S435.121.4+5 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號:1002-1302(2020)17-0125-04

        小麥赤霉病(fusarium head blight of wheat,簡稱FHB)是禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum Schw.)引起的氣候型病害,該病害不僅造成產(chǎn)量損失,同時產(chǎn)生毒素,嚴(yán)重影響小麥的品質(zhì),危害人畜健康[1]。小麥赤霉病的流行主要受田間菌源量、揚(yáng)花期降雨情況以及主栽品種赤霉病抗性等因素影響[2-4]。小麥赤霉病發(fā)生以揚(yáng)花期侵染為主,在溫暖潮濕的環(huán)境最容易發(fā)生,平均氣溫超過15 ℃,陰雨天氣超過抽穗揚(yáng)花期50%,可造成小麥赤霉病大面積流行[5-7]。在2000年以后,小麥赤霉病在河南省流行頻率增加,損失加重,成為小麥的常發(fā)病害[8-9],同時小麥赤霉病抗病品種匱乏[10-11],給小麥赤霉病的防治帶來很大的困難,因此培育適合黃淮麥區(qū)的抗赤霉病小麥新品種是亟待解決的問題。黃淮麥區(qū)進(jìn)行抗赤霉病小麥育種的主要困難在于沒有持續(xù)穩(wěn)定的濕度環(huán)境引起發(fā)病,而小麥抗赤霉病育種須要連續(xù)鑒定、連續(xù)選擇[12]。目前,大部分育種單位主要采用福建省南平市建陽區(qū)異地加代的方式和本地建設(shè)赤霉病誘發(fā)設(shè)施進(jìn)行小麥赤霉病抗性鑒定工作。氣候生態(tài)型不一致、兩地穿梭耗費人力物力,本地建設(shè)赤霉病誘發(fā)設(shè)施發(fā)病環(huán)境不穩(wěn)定。如何在黃淮麥區(qū)創(chuàng)造適宜小麥赤霉病發(fā)病的穩(wěn)定環(huán)境成為小麥抗赤霉病育種工作的瓶頸。本研究采用超聲波工業(yè)加濕器加濕創(chuàng)造濕度環(huán)境,結(jié)合穴播種植技術(shù)創(chuàng)建小麥赤霉病抗性鑒定圃,同時篩選抗赤霉病小麥種質(zhì)資源,以期為研究適合黃淮麥區(qū)誘發(fā)赤霉病的技術(shù)提供參考和開展小麥抗赤霉病育種提供種質(zhì)材料支撐。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        供試的27份小麥種質(zhì)資源由漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院超麥課題組提供,另外蘇麥3號為高抗對照,揚(yáng)麥158為中抗對照,淮麥20為感病對照。

        供試禾谷鐮刀菌菌株為分離自漯河地區(qū)的混合菌株,由漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

        1.2 試驗設(shè)計

        試驗時間為2018年10月至2019年6月,試驗地點設(shè)在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地網(wǎng)室,土壤肥力中等,前茬作物為玉米。

        試驗共6行,采用穴播,穴距為0.4 m×0.4 m,每穴25粒種子,每穴種植1種材料,隨機(jī)排列。試驗田管理如施肥、除草及蟲害防治等同常規(guī)育種田。

        在拔節(jié)期安裝加濕裝置。采用帶孔的11 cm 聚氯乙烯(PVC)管架設(shè)于2行小麥之間排霧,距地面 0.5~0.6 m,位于穗部下方,共3根管道。遠(yuǎn)端連接超聲波工業(yè)加濕器(多樂信DRS-18A)加濕排霧。

        1.3 小麥赤霉病抗性鑒定方法

        1.3.1 接種方法 利用含有9個禾谷鐮刀菌混合菌株(均分離自漯河地區(qū))的分生孢子懸浮液進(jìn)行人工接種,分生孢子懸浮液的濃度為5×105 個/mL,采用單花滴注和噴霧等2種方法,于始花期接種。單花滴注接種采用微量進(jìn)樣器接種麥穗第4個小花,每穴接種20穗,每穗注射10 μL分生孢子液,并對接種穗用標(biāo)簽紙標(biāo)記;噴霧接種采用定量小噴壺噴霧,每穴接種5 mL,均勻噴施。每個處理3次重復(fù)。接菌后用加濕裝置24 h不間斷加濕,21 d后調(diào)查接菌穗的發(fā)病情況。

        1.3.2 鑒定評價方法 嚴(yán)重度及病情指數(shù)參照NY/T 1443.4—2007《小麥抗病蟲性評價技術(shù)規(guī)范 第4部分:小麥抗赤霉病評價技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行評價。單花滴注接種每穴調(diào)查20個接種穗,小麥赤霉病嚴(yán)重度分為5個等級:0級(接種小穗無可見發(fā)病癥狀)、1級(接種小穗發(fā)病,或相鄰個別小穗發(fā)病,病斑不擴(kuò)展到穗軸)、2級(穗軸發(fā)病,病小穗率在25.0%以下)、3級(穗軸發(fā)病,病小穗率為25.0%~50.0%)、4級(穗軸發(fā)病,病小穗率在50.0%以上)。噴霧接種每穴調(diào)查全部接種穗,小麥赤霉病嚴(yán)重度分為5個等級:0級(無發(fā)病小穗)、1級(發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的25.0%以下)、2級(發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的25.0%~50.0%)、3級(發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的50.0%~75.0%)、4級(發(fā)病小穗占總小穗數(shù)的75.0%以上)。

        小麥赤霉病抗性根據(jù)病情指數(shù)(DI)分為5個等級:免疫(I):DI=0;抗?。≧):0DICK-S。其中DICK-R為抗病對照病情指數(shù);DICK-MR為中抗對照病情指數(shù);DICK-S為感病對照病情指數(shù)。

        1.4 鑒定圃田間濕度測定方法

        采用溫濕度記錄儀(TH20R-EX)測定田間濕度變化,評價加濕效果。具體方法:加濕裝置在加濕狀態(tài)下,將溫濕度記錄儀探頭置于行間穗部高度,每隔1 h記錄1次濕度值,連續(xù)測定3 d,記錄田間的濕度變化。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)和制表。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 超聲波工業(yè)加濕器田間加濕效果評價

        由圖1可知,超聲波在加濕器加濕條件下田間相對濕度可以穩(wěn)定在80%以上。日間相對濕度受風(fēng)力、氣溫等因素影響出現(xiàn)波動,但仍能穩(wěn)定在80%以上;夜間相對濕度比較穩(wěn)定且較高,能夠達(dá)到100%。由表1可知,27個供試材料均發(fā)生小麥赤霉病,超聲波加濕器加濕能夠創(chuàng)造濕度高且相對穩(wěn)定的發(fā)病環(huán)境。2.2 2種接種方法下供試小麥材料的赤霉病抗性表現(xiàn)

        單花滴注接種鑒定結(jié)果(表1)表明,在27份供試小麥材料中,中抗以上材料有10份,占37.0%。其中,4份材料表現(xiàn)為抗病,分別為08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22;6份材料表現(xiàn)為中抗,分別為西農(nóng)511、天民15E006、國紅9號、生選6號、蘇研1518、L529;6份材料表現(xiàn)中感,分別為賈05-08、西農(nóng)979、樂麥Z1311273、L526、L530、L531;其他11份材料的表現(xiàn)為高感。噴霧接種鑒定結(jié)果表明,在27份供試小麥材料中,中抗以上材料有13份,占48.1%。其中,6份材料表現(xiàn)為抗病,分別為08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22、天民15E006和生選6號;7份材料表現(xiàn)為中抗,分別為西農(nóng)511、樂麥Z1311273、L527、L531、國紅9號、L529和蘇研1518;3份材料表現(xiàn)為中感,分別為西農(nóng)979、L526和賈05-08;其他11份材料均表現(xiàn)為高感。

        由表1可知,08Y306、08Y304、NMAS7、NMAS22等4份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為抗病,天民15E006、生選6號、西農(nóng)511、國紅9號、L529和蘇研1518等6份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上。結(jié)合冬春性分析,NMAS22、天民15E006和西農(nóng)511等3份材料在2種接種條件下均表現(xiàn)為中抗以上,侵入抗性和擴(kuò)展抗性均表現(xiàn)突出,同時又是半冬性或冬性材料,屬于黃淮麥區(qū)的生態(tài)類型,改造難度小,可以作為小麥抗赤霉病育種的親本來重點利用。

        2種接種鑒定結(jié)果表明,所有供試小麥材料均發(fā)生了小麥赤霉病,不同小麥材料間表現(xiàn)出一定的抗性差異;個別材料(天民15E006、L527、生選6號、樂麥Z1311273、L531、L530等)在2種接種條件下抗性表現(xiàn)不一致,說明其小麥赤霉病侵入抗性和擴(kuò)展抗性表現(xiàn)不同。

        3 結(jié)論與討論

        小麥赤霉病發(fā)病需要抽穗揚(yáng)花期適宜的溫度、多雨和高濕環(huán)境[13],尤其是濕度環(huán)境[14]。受田間小氣候影響,濕度環(huán)境很難控制。在小麥揚(yáng)花期,田間溫度超過12 ℃,相對濕度達(dá)到82%及以上,同時持續(xù)時間超過30 h,是小麥赤霉病田間發(fā)病的最適宜環(huán)境條件[15-16]。超聲波工業(yè)加濕器加濕可以有效地保持田間濕度的穩(wěn)定,試驗結(jié)果表明,田間相對濕度可以維持在80%以上。同時,加濕器可以智能控制加濕的時間和霧量大小,為開展小麥赤霉病的研究提供了有利條件。小麥赤霉病抗性鑒定圃采用穴播種植,增加了鑒定圃的樣本容量,有利于小麥新品系的規(guī)模化鑒定選擇工作,為小麥抗赤霉病育種提供了有力的技術(shù)保障。

        目前,在黃淮麥區(qū)大面積種植品種中還沒有免疫或高抗小麥赤霉病的品種,只有個別品種具有中抗或中感水平[17]。培育適合大面積推廣的赤霉病抗性品種是亟待解決的問題。小麥赤霉病抗性遺傳屬于數(shù)量性狀遺傳,主要依靠加性效應(yīng),遺傳力較低[18]。至今,國內(nèi)外育種家利用最多的抗源材料為蘇麥3號,但其作為親本選育小麥品種效果較差,豐產(chǎn)性和抗病性不能很好地結(jié)合[18]。篩選綜合性狀好、赤霉病發(fā)病輕的小麥品種作為親本進(jìn)行抗赤霉病育種是一條新的育種路線[19]。本試驗篩選的NMAS22、天民15E006、西農(nóng)511等的豐產(chǎn)性和抗病性都比較突出,同時又是黃淮麥區(qū)的生產(chǎn)類型,可以作為優(yōu)異的親本材料使用。天民15E006和西農(nóng)511是黃淮南片即將審定和剛剛審定的品種,赤霉病侵入抗性和擴(kuò)展抗性均能達(dá)到中抗水平;NMAS22是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)分子標(biāo)記轉(zhuǎn)育的含F(xiàn)hb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5等抗性基因的PH691品種[20],為黃淮北片生產(chǎn)類型,表現(xiàn)為高抗赤霉病。本試驗結(jié)果為筆者所在單位的小麥抗赤霉病育種篩選提供了優(yōu)異的親本材料,為接下來的小麥抗赤霉病育種工作提供了很強(qiáng)的指導(dǎo)。同時,本試驗收集的材料較少、農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)不夠完善,還須要繼續(xù)收集更多的材料,調(diào)查更多的農(nóng)藝性狀和抗病性表現(xiàn),篩選更優(yōu)異的種質(zhì)資源更好地服務(wù)于黃淮麥區(qū)的小麥抗赤霉病育種和生產(chǎn)。

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