摘要:為指導大豆生產(chǎn)和抗蟲育種工作,對53個大豆品種進行抗大豆食心蟲評價,并通過大豆食心蟲對其蛀莢率和蟲食率進行聚類分析。共篩選出高抗品種21個,占參加試驗品種的39.62%;抗蟲(R)品種11個,占參加試驗品種的20.75%。篩選出的高抗和抗性品種對指導黑河北部地區(qū)大豆生產(chǎn)具有重要作用,其中高抗品種可作為早熟抗食心蟲親本在育種工作中進行應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:大豆品種;大豆食心蟲;抗性評價
收稿日期:2024-06-27
基金項目:黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新跨越工程(CX23JC05);國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系東北特早熟春大豆育種崗(CARS-04-05B);農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性工作植保中心愛輝試驗點(NAES-PP-033)。
第一作者:張武(1983-),男,碩士,副研究員,從事植物保護研究。E-mail:guoguo_zw@163.com。
大豆是世界上重要的糧食和油料作物之一,同時也是重要的蛋白和脂肪來源[1-2]。大豆在我國是重要的糧食兼油料作物[3-5]。目前,我國大豆消費量逐年提高,國內(nèi)大豆生產(chǎn)量與大豆消費量存在著巨大差額[6-7]。因此,我國已經(jīng)成為世界上最大的大豆進口國,我國大豆對外依存度已超過80%[8-10]。在我國大豆已知的404種害蟲中,大豆食心蟲是我國東北、華北以及西北等地區(qū)的重要害蟲之一[11]。
大豆食心蟲[Leguminivora glycinivorella(Mats.)Obraztsov],鱗翅目小卷葉蛾科[12]。在危害大豆的同時也危害野生大豆、苦參等。大豆食心蟲屬嚴格滯育性昆蟲,一年僅發(fā)生一代[13]。大豆食心蟲因地區(qū)、年度、品種的不同,蟲食率也有差異,常年蟲食率在10%~30%,嚴重年份達30%~60%[14-15]。2021年黑龍江省大豆食心蟲發(fā)生面積71.69萬hm2,平均蟲食率3.7%,較2015-2020年低0.1%[16]。在黑河市大豆食心蟲蟲食率為5.53%~11.26%[17-18]。大豆食心蟲可以通過種植抗性品種、合理輪作、及時翻耙破壞大豆食心蟲的越冬環(huán)境的農(nóng)業(yè)防治措施,化學藥劑防治和利用赤眼蜂及白僵菌等進行生物防治[19-21]。防控大豆食心蟲最簡便經(jīng)濟的方式是種植抗性品種,由于不同品種在莢毛密度、莢毛長度、莢皮角質(zhì)層厚度、皮下細胞厚度等豆莢結(jié)構(gòu)方面的差異,表現(xiàn)出不同大豆品種對大豆食心蟲的不同抗性[14,22-23]。
本研究在自然栽培條件下,以大豆食心蟲對53份大豆種質(zhì)資源的蛀莢率、蟲食率作為參考指標,探討黑龍江省北部地區(qū)不同大豆品種對大豆食心蟲的抗性水平,為更好地指導生產(chǎn)并為抗大豆食心蟲育種提供種質(zhì)資源。
1 材料與方法
1.1 材料
供試53個大豆品種均由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院黑河分院提供,包括黑科59、金源71、龍墾3092、嫩奧1號、合農(nóng)147、黑河45、華疆2號、佳豆36、金豐2號、華疆5號、佳豆30、賀豆1號、東普53、黑河43、嫩奧5號、龍達165、黑科71、克豆53、圣豆43、華菜豆2號、黑科85、峰豆3號、合農(nóng)95、黑科86、龍達137、合農(nóng)152、昊疆8號、賀豆25、金源73、匯農(nóng)417、龍達157、東生17、黑河53、昊疆5號、昊疆2號、克豆64、華菜豆3號、龍達1513、龍達3號、嫩奧12、克豆52、黑科88、圣豆15、嫩江雙青豆、東普52、佳豆32、華疆12、黑科60、匯農(nóng)2號、克豆78、匯農(nóng)4號、嫩奧3號和佳豆33。
大豆食心蟲誘芯、水盆誘捕器購買于英格爾生物技術(shù)有限公司。
1.2 方法
1.2.1 試驗設(shè)計
大豆品種對大豆食心蟲抗性評價于2022年進行,試驗于黑龍江省黑河市愛輝區(qū)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院黑河分院試驗地進行。采用65 cm壟上雙行種植,設(shè)計保苗株數(shù)為38株·m-2,每個品種播種6行區(qū),10 m行長,小區(qū)面積39 m2,按照當?shù)爻R?guī)大田種植和管理方法進行。
1.2.2 大豆食心蟲成蟲羽化期測定方法
大豆食心蟲成蟲羽化期監(jiān)測采用性誘劑法進行。試驗于2020-2022年,每年的6月25日至8月21日進行,將水盆誘捕器架設(shè)于田間,田間共架設(shè)3個誘捕器,每個誘捕器間隔500 m以上,間隔2 d收集1次誘捕器中大豆食心蟲數(shù)量并補充水盆中的洗衣粉水,計算大豆食心蟲成蟲羽化期。
1.2.3 大豆食心蟲危害測定方法
在大豆完熟期,在每個品種種植區(qū)隨機選取1 m2內(nèi)連續(xù)取10株,帶回室內(nèi)進行調(diào)查。調(diào)查項目包括單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株蛀莢率、單株蟲食率。參考楊文郁等[24]的方法計算大豆食心蟲蟲食率和蛀莢率。
單株蛀莢率(%)=單株蛀莢數(shù)單株總莢數(shù)×100
單株蟲食率(%)=單株蟲粒數(shù)單株總粒數(shù)×100
1.2.4 大豆品種對食心蟲抗性評價
大豆品種對食心蟲抗性分級標準、鑒定抗性等級,詳見表1。
1.2.5 數(shù)據(jù)分析
試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019和Origin 2021進行處理。
2 結(jié)果與分析
2.1 2020-2022年黑河地區(qū)大豆食心蟲發(fā)生動態(tài)
由圖1可知,黑河地區(qū)大豆食心蟲羽化呈單峰值曲線。2020年大豆食心蟲成蟲羽化盛期為7月23日至7月25日,成蟲羽化期持續(xù)16 d;2021年大豆食心蟲成蟲羽化盛期為7月31日至8月3日,成蟲羽化期持續(xù)12 d;2022年大豆食心蟲成蟲羽化盛期為7月31日至8月3日,成蟲羽化期持續(xù)19 d。
2.2 不同品種對大豆食心蟲抗性評價
如表2所示,53個大豆品種平均單株莢數(shù)為45.73個,平均單株粒數(shù)為110.26粒,其中大豆食心蟲蛀莢率在0.35%~11.55%,53個大豆品種平均蛀莢率為2.68%。其中,黑科59蛀莢率最高,佳豆33蛀莢率最低。
53個大豆品種中大豆食心蟲蟲食率在0.28%~8.50%,53個大豆品種平均蟲食率為2.05%。其中,嫩江雙青豆蟲食率最高,龍墾3092蟲食率最低。
2.3 不同品種抗蟲性評價
如圖2所示,將不同品種的平均蛀莢率和蟲食率做標準化歐式聚類分析。由于2022年53個大豆品種平均蟲食率為2.05%。因此,選定輕發(fā)生年份為主要參考值(表1)[25],并結(jié)合聚類分析結(jié)果將53個大豆品種分為5類,其中,高抗(HR)品種21個:龍墾3092、賀豆1號、昊疆2號、昊疆5號、華疆2號、匯農(nóng)4號、黑河53、圣豆15、圣豆43、黑河45、匯農(nóng)417、黑科71、合農(nóng)95、龍達3號、華菜豆2號、佳豆30、佳豆36、華菜豆3號、華疆12、金源73和華疆5號;抗蟲(R)品種11個:峰豆3號、昊疆8號、黑河43、東生17、黑科60、東普52、東普53、黑科88、黑科85、黑科86和佳豆32;中抗(MR)1個:黑科59;感蟲(S)品種11個:嫩奧1號、金源71、合農(nóng)147、賀豆25、佳豆33、克豆78、克豆52、克豆53、克豆64、龍達1513和嫩奧3號;高感(HS)品種9個:嫩奧5號、龍達165、龍達157、龍達137、嫩奧12、合農(nóng)152、匯農(nóng)2號、金豐2號和嫩江雙青豆。
3 討論
2022年黑河地區(qū)大豆食心蟲成蟲羽化19 d,對53個大豆品種大豆食心蟲蟲食率在0.28%~8.50%,平均蟲食率為2.05%。因此,2022年為大豆食心蟲輕度危害年份。按照蟲食率作為抗性指標,53個大豆品種對大豆食心蟲的抗性可以分為四組,其中高抗(HR)品種36個,抗性(R)品種9個,中抗(MR)品種5個,感(S)3個,未見高感(HS)品種。如果單一采用食心蟲數(shù)據(jù)作為抗性判斷指標,只能通過大豆種子的危害情況來評價品種對大豆食心蟲的抗性,不能反映出大豆食心蟲對大豆莢和大豆種子的危害。因此,本研究將蟲食率作為主要指標,單株蛀莢率為參考指標,通過聚類分析的方法將53個品種分成五組,鑒定出高抗(HR)品種21個,占參加試驗品種的39.62%;抗蟲(R)品種11個,占參加試驗品種的20.75%;中抗品種(MR)1個,占參加試驗品種的1.89%;感(S)品種11個,占參加試驗品種的20.75%;高感(HS)品種9個,占參加試驗品種的16.99%。
大豆不同品種對大豆食心蟲的抗性是大豆食心蟲與大豆協(xié)同進化的結(jié)果,大豆食心蟲通過產(chǎn)卵的選擇性和幼蟲的適應(yīng)性對不同品種產(chǎn)生危害[26-27]。同時,豆莢的表觀性狀及莢皮的結(jié)構(gòu)決定了品種對大豆食心蟲的結(jié)構(gòu)抗性,而大豆受到危害后其可溶性糖含量、蛋白酶抑制劑活性、保護酶活性等化學物質(zhì)含量表現(xiàn)出大豆自身對大豆食心蟲的抗性[23,28-29]。在大豆品種的田間抗性鑒定中,大豆食心蟲成蟲羽化期是否與大豆結(jié)莢期相遇也會對大豆食心蟲的蟲食率造成影響。因此,大豆對大豆食心蟲的抗性除與豆莢的結(jié)構(gòu)、化學成分有關(guān)外,也與大豆食心蟲的發(fā)生程度及發(fā)生時期有關(guān)。
4 結(jié)論
本研究明確了適合黑龍江省北部地區(qū)種植的53個大豆種質(zhì)資源對大豆食心蟲的抗性。共篩選除高抗大豆食心蟲品種21個,占參加試驗品種的39.62%;抗性品種11個,占參加品種的20.75%。其中,21個高抗大豆食心蟲品種可以作為抗食心蟲育種材料在育種中應(yīng)用,以期提高早熟品種抗大豆食心蟲水平,為保障黑龍江省大豆生產(chǎn)、提高大豆產(chǎn)能和大豆品質(zhì)提供有力保障。
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Evaluation on Resistance of 53 Soybean Varieties to Soybean Pod Borer in Northern Heilongjiang Province
ZHANG Wu1,2, LI Yanjie1,2, XIANG Peng1,2, YANG Shu1,2, LI Baohua1,2, WANG Shu1,2, LI Min1,2, WU Junyan1
(1.Heihe Branch,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Heihe 164300,China; 2.Heihe Harmful Organisms Observation and Research Station of Heilongjiang Province,Heihe 164300,China)
Abstract:In order to guide soybean production and insect-resistant breeding, in this study, 53 soybean varieties were evaluated for their resistance to soybean pod borer, and the pod decay rate and insect feeding rate were analyzed by clusteranalysis.A total of 21 varieties with high resistance were selected, accounting for 39.62% of the experimental varieties. There were 11 insect resistant varieties, accounting for 20.75% of the varieties in the experiment. The selected varieties with high resistance and resistance play an important role in guiding soybean production in the Northern Region of Heihe Citiy, and the varieties with high resistance can be used in breeding as the parents of precocious food-resistant insects.
Keywords:soybean varieties;soybean pod borer; resistance evaluation