摘要：水稻穗部病害稻曲病是我國水稻主要病害之一，嚴(yán)重危害水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，水稻抗稻曲病品種選育是稻曲病防控最有效且經(jīng)濟(jì)的方式。由于稻曲病的發(fā)生受環(huán)境影響較大，不同的溫度和濕度都會使同一品種對稻曲病的抗性表現(xiàn)出很大差異，依據(jù)國際水稻所提供的種質(zhì)材料在江蘇地區(qū)的生育期，篩選到23份生育期相近的水稻種質(zhì)，通過稻曲病田間病圃自然誘發(fā)和人工注射接種2種方法，發(fā)現(xiàn)不同種質(zhì)材料對稻曲病的抗性存在差異。比較分析水稻的孕穗期旗葉和倒2葉的長、寬、面積，以及水稻穗粒數(shù)、穗初級枝梗數(shù)、穗次級枝梗數(shù)等農(nóng)藝性狀與水稻對稻曲病抗性的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)旗葉和倒2葉寬的水稻在田間自然條件下更容易發(fā)生稻曲??；當(dāng)?shù)厩“l(fā)生時(shí)，倒2葉越長、面積越大，發(fā)病越嚴(yán)重。同時(shí)比較不同接種方式，發(fā)現(xiàn)人工接種發(fā)病程度較田間自然發(fā)病重，且田間自然發(fā)病種質(zhì)的發(fā)病嚴(yán)重度與人工接種發(fā)病種質(zhì)的發(fā)病嚴(yán)重度無顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果可為水稻抗稻曲病品種選育和栽培品種選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：稻曲病菌；水稻；穗部；農(nóng)藝性狀；稻曲病抗性；接種；相關(guān)性

中圖分類號：S435.111.4⁺6""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）22-0123-05

水稻稻曲病是由子囊真菌稻曲病菌［Ustilaginoidea virens （Cook.） Tak.］侵染水稻穗部引起的病害。近年來，隨著優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻的大面積推廣和耕作制度的變化，稻曲病已經(jīng)成為我國乃至世界水稻產(chǎn)區(qū)的主要病害之一。稻曲病的發(fā)生可以造成水稻空秕率增加，千粒重下降，影響水稻產(chǎn)量。我國稻曲病年均發(fā)生面積超300萬hm²，年產(chǎn)量損失近1.6億kg，其中長江中下游稻區(qū)是病害發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，占全國發(fā)生面積的19%～40%^［1］。在印度，稻曲病菌可侵染5%～85% 的稻穗，產(chǎn)量損失達(dá)0.2%～49%^［2］。此外，稻曲病菌還能產(chǎn)生稻曲菌素、黑粉菌素等真菌毒素，可抑制微管組裝，影響植物生長，危害人畜健康^［3］。

水稻孕穗期尤其是破口前5～7 d，是稻曲病菌侵染水稻的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)^［4］。在自然條件下，稻曲病菌推測從穗鞘的側(cè)面裂縫或頂端縫隙，突破水稻穗苞這個(gè)天然屏障進(jìn)入穗苞內(nèi)部，并沿著穎殼間隙進(jìn)入谷粒內(nèi)部，特異性侵染水稻花絲，實(shí)現(xiàn)病害侵染^［5］。唐善軍等研究水稻穗部農(nóng)藝性狀與其稻曲病抗性的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)穗部性狀與病穗率的相關(guān)性依次為著粒密度gt;穗總粒數(shù)gt;二次枝梗gt;一次枝梗^［6］。陳天琪等通過分析多病粒的高感水稻品種與寡病粒的相對抗病水稻品種的穗部性狀，認(rèn)為兩者在稻穗大小、穗鞘閉合程度、旗葉面積等方面均存在明顯差異^［7］。而盧代華等的研究結(jié)果顯示，水稻有效穗數(shù)、劍葉等性狀與品種的田間抗性有一定相關(guān)性，但不顯著^［8］。由于稻曲病的發(fā)生受環(huán)境影響較大，不同的溫度和濕度都會使同一品種對稻曲病的抗性表現(xiàn)出很大差異，本試驗(yàn)從國際水稻所提供的水稻種質(zhì)中篩選出生育期相近的水稻材料，以排除環(huán)境差異對品種抗性評價(jià)的影響，并通過調(diào)查其穗部農(nóng)藝性狀，分析這些性狀與水稻稻曲病抗性之間的相關(guān)性，為水稻抗稻曲病品種選育和栽培品種選擇提供參考^［9］。

1"材料與方法

1.1"供試水稻材料及栽培管理

供試水稻種質(zhì)資源23份（表1），由國際水稻研究所提供。用于人工接種的水稻種質(zhì)材料種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院本部試驗(yàn)基地的水池中，接種后1周內(nèi)每天08：00—18：00用電動噴霧器每隔1 h對水稻植株上層噴霧5 min清水以增加濕度，其余時(shí)期按照常規(guī)水稻栽培管理措施進(jìn)行田間管理。用于病圃自然誘發(fā)的水稻種質(zhì)材料種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合試驗(yàn)基地的水池中，全程按照常規(guī)水稻栽培管理措施進(jìn)行田間管理。

2022年5月14日育秧，6月16日插秧；2023年5月13日育秧，6月12日插秧。每個(gè)種質(zhì)插5行，行距20 cm，每行6穴，穴距15 cm，每穴2～3株。

1.2"病原菌人工注射接種

用筆者所在實(shí)驗(yàn)室保存的對水稻感病品種兩優(yōu)培九具有強(qiáng)致病力的單孢菌株，在馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)液中搖培6 d，配制成分生孢子終濃度為10⁶個(gè)/mL的分生孢子和碎菌絲懸浮液，于水稻破口前5～7 d注入穗苞內(nèi)^［4］。每個(gè)水稻材料接種10個(gè)主穗，接種4周后調(diào)查稻曲病發(fā)病情況。

1.3"不同水稻種質(zhì)材料農(nóng)藝性狀測定

本試驗(yàn)選擇水稻孕穗期可能與稻曲病菌定殖侵染相關(guān)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行測定，主要包括孕穗期旗葉和倒2葉的長、寬、葉片面積、旗葉與主軸徑向夾角、穗粒數(shù)、穗初級枝梗數(shù)和次級枝梗數(shù)等。在水稻孕穗期破口前7 d，每個(gè)種質(zhì)采集10個(gè)主穗進(jìn)行測量。

1.4"病情調(diào)查與分析

病情調(diào)查包括平均每穗病粒數(shù)和病穗率，參照江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32/T 1506—2009《水稻品種（系）抗稻曲病鑒定方法與抗性評價(jià)技術(shù)規(guī)程》，計(jì)算每個(gè)種質(zhì)的病情指數(shù)（DI）。

1.5"數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

對上述測量和病情結(jié)果用GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析不同水稻穗部的農(nóng)藝性狀與其致病力的關(guān)系，并計(jì)算其相關(guān)系數(shù)、分析相關(guān)性。

2"結(jié)果與分析

2.1"供試水稻種質(zhì)篩選

為減少環(huán)境對不同水稻種質(zhì)稻曲病抗性評價(jià)的影響，本試驗(yàn)從310份國際水稻所提供的水稻種質(zhì)資源中，篩選到在南京適宜種植且生育期相近的水稻材料，孕穗期（50% 稻穗孕穗時(shí)間）均在7月31日左右。此外，為排除水稻可能存在的抗性基因?qū)υ囼?yàn)結(jié)果的影響，本試驗(yàn)對上述材料進(jìn)行人工接種，經(jīng)過2022、2023年2年試驗(yàn)，共篩選到人工接種可以誘發(fā)稻曲病的水稻材料23份，其中自然條件下病圃誘導(dǎo)不發(fā)病的水稻材料14份，自然條件下病圃誘導(dǎo)發(fā)病的水稻材料9份（表1）。

2.2"水稻旗葉和倒2葉性狀與稻曲病病圃自然誘發(fā)的關(guān)系

稻曲病菌在侵染水稻過程中菌絲可附著在水稻穗苞表面，通過雨水等媒介進(jìn)入穗苞內(nèi)部，因此穗部葉片和葉鞘對稻曲病菌的初始菌量積累具有重要作用。筆者對孕穗期不同水稻的旗葉和倒2葉的長、寬進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)病圃自然誘發(fā)發(fā)病的種質(zhì)材料的旗葉和倒2葉平均葉寬［（1.67±0.15）、（1.35±0.10） cm］均大于不發(fā)病的種質(zhì)材料［（1.43±0.12）、（0.98±0.17） cm］，且均存在顯著差異（圖1-A 和圖1-D）。然而，旗葉和倒2葉的長度、葉片面積在稻曲病發(fā)病和不發(fā)病種質(zhì)之間沒有顯著差異（圖1-B、圖1-C、圖1-E、圖1-F）。

相關(guān)性分析病圃自然誘發(fā)發(fā)病種質(zhì)的病情指數(shù)與旗葉、倒2葉性狀的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)倒2葉長度和倒2葉面積與病情指數(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯著，呈正相關(guān)關(guān)系（表2）， "即在發(fā)病情況下，倒2葉葉長和葉面積

越大，發(fā)病越嚴(yán)重；種質(zhì)對稻曲病的抗感性與其他農(nóng)藝性狀參數(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析不顯著（P值分別為0.133 9、0.121 9、0.225 2、0.588 9、0.007 2、0.006 2）。

倒2葉葉片與葉鞘之間的徑向夾角是影響穗鞘密封性的因素之一^［7］。本試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，倒2葉與葉鞘的徑向夾角在發(fā)病和不發(fā)病種質(zhì)之間沒有顯著差異。相關(guān)性分析病圃自然誘發(fā)發(fā)病種質(zhì)的病情指數(shù)與徑向夾角，兩者統(tǒng)計(jì)學(xué)分析不顯著（P=0.945 4）（表2）。

2.3"水稻穗部性狀與種質(zhì)田間抗性的關(guān)系

分析穗部性狀每穗粒數(shù)、初級枝梗數(shù)和次級枝梗數(shù)與稻曲病抗性的關(guān)系，從圖2可知，3個(gè)農(nóng)藝性狀在自然發(fā)病種質(zhì)和自然不發(fā)病種質(zhì)之間均不存在顯著差異。

相關(guān)性分析田間病圃自然發(fā)病種質(zhì)的病情指數(shù)與穗部農(nóng)藝性狀的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)與穗病粒數(shù)、初級枝梗數(shù)、次級枝梗數(shù)與種質(zhì)病圃自然誘發(fā)的病情指數(shù)高低呈正相關(guān)（表3），但3個(gè)性狀與病情相關(guān)性均不顯著（P分別為0.988 0、0.969 4、0.076 5）。

2.4"水稻稻穗性狀與人工注射接種發(fā)病的關(guān)系

人工注射接種突破了穗苞對谷粒保護(hù)的天然屏障，使得水稻對稻曲病菌的抵抗僅一方面來源于水稻穎殼，另一方面來源于水稻自身的免疫抗性和抗性基因。分析23個(gè)種質(zhì)的水稻穗部性狀與其人工接種發(fā)病嚴(yán)重度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)每穗粒數(shù)、穗初級枝梗數(shù)、穗次級枝梗數(shù)與均水稻感稻曲病呈正相關(guān)關(guān)系，但均不顯著（P分別為0.397 2、0.714 9、0.119 9）（表4）。

2.5"種質(zhì)病圃自然誘發(fā)與人工注射接種發(fā)病的關(guān)系

病圃自然誘發(fā)和人工注射接種發(fā)病是水稻稻曲病抗性鑒定的2種重要方法。本試驗(yàn)比較了水稻病圃自然誘發(fā)和人工注射接種發(fā)病情況，發(fā)現(xiàn)供試的23份水稻種質(zhì)中，有22份種質(zhì)的人工注射接種病情指數(shù)高于病圃自然誘發(fā)（表1）。在自然誘發(fā)發(fā)病和自然誘發(fā)不發(fā)病種質(zhì)之間，人工注射接種引起的稻曲病嚴(yán)重度不存在顯著差異，即兩者都有人工接種病情指數(shù)較高的種質(zhì)，也都存在病情指數(shù)較低的種質(zhì)（圖3-A）。

相應(yīng)地，在病圃自然誘發(fā)發(fā)病種質(zhì)中，發(fā)病嚴(yán)重程度與其人工注射接種后發(fā)病的嚴(yán)重程度無顯著相關(guān)性（P=0.570 5）（圖3-B）。

3"討論與結(jié)論

本試驗(yàn)篩選國際水稻所的種質(zhì)材料，選擇在試驗(yàn)基地具有相近生育期并在相同土壤條件下， 按照常規(guī)栽培方式進(jìn)行研究，不同種質(zhì)之間表現(xiàn)出來的田間抗性差異只能來自種質(zhì)本身。通過對23個(gè)水稻種質(zhì)的穗期農(nóng)藝性狀和對稻曲病的抗性比較分析，本研究發(fā)現(xiàn)稻曲病的發(fā)生存在明顯的種質(zhì)差異；旗葉和倒2葉寬的水稻在田間自然條件下更容易發(fā)生稻曲??；當(dāng)?shù)厩“l(fā)生時(shí)，倒2葉越長和面積越大，發(fā)病越嚴(yán)重；人工接種發(fā)病程度較田間自然發(fā)病重，且在田間自然發(fā)病種質(zhì)中，發(fā)病嚴(yán)重度與人工接種發(fā)病嚴(yán)重度無顯著相關(guān)性。

前人已經(jīng)有關(guān)于水稻穗部葉片農(nóng)藝性狀與其稻曲病抗性之間的關(guān)系的報(bào)道。徐正進(jìn)等研究發(fā)現(xiàn)，水稻的稻曲病發(fā)病率與其旗葉寬呈極顯著正相關(guān)關(guān)系^［10］。陳天琪等也認(rèn)為，旗葉和倒2葉面積與稻曲病發(fā)生的程度呈正相關(guān)^［7］。上述研究與本研究結(jié)果一致，從稻曲病侵染角度來看，水稻旗葉和倒2葉葉片越寬，越有利于稻曲病菌的初始積累，進(jìn)而增加侵染成功的概率，利于病害發(fā)生。本研究結(jié)果可為水稻抗稻曲病品種選育和栽培品種選擇提供理論依據(jù)，即在品種選育上宜選擇葉片面積相對較小的品種。也存在另一種可能，即稻曲病抗性基因與水稻窄葉性狀連鎖。夏友霖等研究發(fā)現(xiàn)，花生晚斑病抗性也存在與晚熟、結(jié)果數(shù)少、小籽粒等不良性狀連鎖的情況^［11］。因此，在綜合性狀優(yōu)良品種選育時(shí)，需要擴(kuò)大篩選的遺傳群體，以打破抗性基因與不良性狀相關(guān)基因連鎖的情況。

建立高效的稻曲病抗性鑒定體系是抗病育種的重要基礎(chǔ)。本研究對2種抗性鑒定方法的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)2種方法的接種結(jié)果差異較大，篩選的23份種質(zhì)人工接種發(fā)病率為100%，田間自然發(fā)病率僅39%。目前，人工接種稻曲病相對自然發(fā)病具有更好的發(fā)病效果，是進(jìn)行水稻稻曲病抗性和病原菌致病性鑒定應(yīng)用較多的方法，然而利用人工接種進(jìn)行的抗性評價(jià)突破了水稻穗苞天然屏障，獲得的品種抗性程度不能完全反映田間自然條件下的品種抗性強(qiáng)弱，且工作量較大^［12-13］。田間自然發(fā)病的抗性鑒定方法受環(huán)境影響較大，環(huán)境菌量、濕度溫度均會對水稻抗性評價(jià)產(chǎn)生影響，需要選擇利于發(fā)病的穩(wěn)定環(huán)境進(jìn)行多年多點(diǎn)試驗(yàn)。利用厚垣孢子噴霧接種稻曲病，在一些年份和地區(qū)發(fā)病效果明顯，但是效果穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步研究^［14-15］。而在其他病害如小麥穗部病害赤霉病的抗性鑒定工作中，采用單小花浸菌紙片法進(jìn)行接種，克服了環(huán)境條件和人為注射帶來的影響，取得了較好的效果^［16］。因此，建立可靠方便的稻曲病抗性鑒定方法，可以參考其他病原菌的抗性鑒定方法加以改良，仍需要根據(jù)稻曲病發(fā)生的實(shí)際情況進(jìn)行更多摸索。

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