稻瘟病分離群體抗性評(píng)價(jià)

劉 義

(佳木斯市農(nóng)委生產(chǎn)科，黑龍江 佳木斯 154000)

稻瘟病是一種突發(fā)性、流行性，有時(shí)甚至為毀滅性的稻作病害，是我國(guó)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的限制因素之一。黑龍江省是水稻生產(chǎn)的大省，稻瘟病是黑龍江省水稻主要病害之一，在各個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)都有不同程度的發(fā)生，流行年份一般減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重的達(dá) 40%～50%，甚至造成絕產(chǎn)[1]。稻瘟病菌的小種分布因地而異，同時(shí)存在年度間變化，而小種的變化和區(qū)域分布是影響水稻品種抗病性的主要因素之一，特別是強(qiáng)毒性小種的出現(xiàn)和頻率的上升是決定品種抗病性強(qiáng)弱的重要因素[2]。因此，必須采取各種有效措施來(lái)控制稻瘟病的發(fā)生。黑龍江省北方粳稻區(qū)稻瘟病菌生理小種組成復(fù)雜，由于稻瘟病菌生理小種遺傳的復(fù)雜性和致病型的多樣性，新育出的抗病品種常常推廣數(shù)年后就喪失抗性。稻瘟病菌致病性的變異是水稻品種失去抗性的重要原因之一。

研究培育和選育抗病品種是控制這一病害的最經(jīng)濟(jì)有效的辦法，而抗源的發(fā)掘和利用、抗病基因的遺傳分析和定位則是抗病育種的基礎(chǔ)。自20世紀(jì)60年代日本系統(tǒng)地開(kāi)展水稻抗稻瘟病基因遺傳分析以來(lái)，已鑒定30多個(gè)抗病基因，其中有20多個(gè)已經(jīng)基因定位，并且命名了14個(gè)主效基因，確立了一整套抗病基因體系。本實(shí)驗(yàn)為了拓寬墾區(qū)抗稻瘟病種子資源，組建了6個(gè)含有抗感稻瘟病的分離群體。初步的研究分離群體的抗病情況和選擇可利用的抗病資源。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試品種：空育131(CK)、空育131為母本和愛(ài)知旭父本(含有抗稻瘟病基因Pia和Pi19)的F2代雜交后代群體、空育131和Pan-Kan-Tao(含有抗稻瘟病基因Pita)的F2代雜交后代群體、空育131用NaN3進(jìn)行化學(xué)誘變處理的M2分離群體、空育131和orl5(含有抗稻瘟主效QTLs)的F2代雜交后代群體、空育131和地谷(含有抗稻瘟病基因Pid2和Pid3)的F2代雜交后代群體、空育131和BL1(含有抗稻瘟病基因Pib)的F2代雜交后代群體。

供試肥料：二銨、尿素、氯化鉀、平安福有機(jī)肥、硅肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在858農(nóng)場(chǎng)科技園區(qū)進(jìn)行。采取區(qū)域試驗(yàn)，共7個(gè)處理，每處理不設(shè)重復(fù)，每處理1畝。4月15日播種，5月19日插秧，行穴距均為30cm×15cm，對(duì)照空育131正常插秧而其他處理插單株。從插秧到收獲不使用任何防病藥劑，采用自然感病。依IRRI的標(biāo)準(zhǔn)[16]調(diào)查病情，病情分為6級(jí)：0=無(wú)任何病斑；1=直徑不超過(guò)0.5mm的褐點(diǎn)病斑；2=直徑0.5～1mm的褐點(diǎn)病斑；3=直徑1～3mm的橢圓形病斑，周圍褐色，中央灰白色；4=典型的紡錘形病斑，直徑3mm或更長(zhǎng)，病斑稍有融合或無(wú)融合；5=同4，但由于病斑融合，葉片上半部枯死。統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，按Hayashi等的標(biāo)準(zhǔn)[3]，將0～3級(jí)歸為抗病反應(yīng)型(R)，4～5級(jí)歸入感病反應(yīng)型(S)。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

(1)在插秧前5d調(diào)查秧苗的感病情況。

(2)秧苗返青后5～10d觀測(cè)1次每個(gè)處理的感病情況，調(diào)查葉瘟、節(jié)瘟、穗莖瘟和粒瘟。

2 結(jié)果與分析

2.1 分離群體的得病情況

表1 不同處理的得病株數(shù)

續(xù)表

品種葉瘟穗瘟總得病穴數(shù)1～3級(jí)4級(jí)總得病穴數(shù)1～3級(jí)4～5級(jí)無(wú)病葉瘟和穗瘟總穴數(shù)ky131/orl5420523684425438898107960ky131/DF21767210454435019424087960ky131/BL14072091986583962623751521 440

注：AA為父本愛(ài)之旭、pkt為父本Pan-Kan-Tao、DF2為父本地谷,無(wú)病為沒(méi)有得任何病。

由表1可知，不同處理的葉瘟并不如穗瘟重。葉瘟得病株數(shù)最少的是空育131化學(xué)誘變的群體，總共種植了1 440株，而得葉瘟的只有53株，其中4級(jí)的只有13株。葉瘟得病株數(shù)最多的是空育131和orl5的F2雜交群體，種植了960株，得病的有420株，其中4級(jí)的有368株。其次的是空育131和BL1的F2雜交群體，種植了1 440株，得病的有407株，其中4級(jí)的198株。雜交組合中葉瘟得病株數(shù)最少的是空育131和DF2的F2雜交群體，種植了960株，得病的有176株，其中4級(jí)的有104株。穗瘟最輕仍然是空育131化學(xué)誘變的群體，得穗瘟的只有64株。最重的是空育131和BL1的F2雜交群體，種植了1 440株，得穗瘟的有658株，4～5級(jí)的262株。雜交組合中得病株數(shù)最少的是空育131和pkt的F2雜交群體，得病的有221株，4～5級(jí)的210株。

表2 不同處理的得病情況

由表2可知，不同處理的葉瘟總得病率最高的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，其次是空育131和orl5的F2代雜交后代群體，而最輕的是空育131化學(xué)誘變的群體。雜交群體得病率最輕的是空育131和DF2。葉瘟4級(jí)得病率最重的是空育131和pkt的F2的雜交后代群體，而1～3級(jí)最輕的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體。穗瘟總得病率最嚴(yán)重的是對(duì)照空育131，得病最輕的是空育131化學(xué)誘變的群體。雜交組合中空育131和pkt的F2代群體得病最輕。4～5級(jí)得病率最輕的是空育131化學(xué)誘變的群體，最重的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體。雜交組合中最輕的是空育131和BL1的F2代雜交后代群體。因此在空育131化學(xué)誘變?nèi)后w、空育131和AA雜交后代群體、空育131和DF2雜交后代群體和空育131和BL1雜交后代群體得病率低，更容易選擇既抗病又具有空育131的性狀的雜交后代單株。尤其是空育131化學(xué)誘變的群體得病率最低，而且群體的變異也是最低的，選擇優(yōu)良的變異單株最容易，更是優(yōu)良的抗病資源。

表3 不同處理的病情指數(shù)

由表3可知，不同處理的葉瘟病情指數(shù)最大的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，而最小的是空育131化學(xué)誘變的群體。其中雜交組合中最小的是空育131和DF2的F2代雜交后代群體。穗瘟病情指數(shù)最大的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，而最小的是空育131化學(xué)誘變的群體。其中雜交組合中最小的是空育131和BL1的F2代雜交后代群體。

表4 不同分離群體的抗、感群體

由表4可知不同雜交組合的葉瘟和穗瘟抗、感病群體大小。雜交組合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2葉瘟抗病群體和感病群體比為3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5葉瘟抗病群體和感病群體比為1∶3。雜交組合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2穗瘟抗病群體和感病群體比為3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5穗瘟抗病群體和感病群體比為1∶3。因此由表型性狀可以了解到3個(gè)雜交組合抗病基因?yàn)轱@性基因，而2個(gè)雜交組合抗病基因?yàn)殡[性基因。

3 討論

3.1 黑龍江省抗稻瘟病資源狹窄

目前黑龍江省種植的水稻品種數(shù)量少，親緣關(guān)系較近，抗性相近，主栽的品種種植面積大，尤其墾區(qū)各農(nóng)場(chǎng)水稻大面積連片種植形成了一望無(wú)邊的稻田。這樣有利于稻瘟病菌的擴(kuò)大，導(dǎo)致了水稻群體對(duì)稻瘟病的防御體系薄弱[5]。僅空育131、龍粳26、龍粳29和墾鑒稻6號(hào)的種植面積達(dá)1/2以上。采用分子生物學(xué)方法檢測(cè)出空育131含有Pi-15(t)和Pi-b抗瘟基因，而這兩個(gè)基因在黑龍江基本消失。

3.2 病原菌群體致病性結(jié)構(gòu)復(fù)雜

1978—1982年的初步研究，證明了黑龍江省的生理小種種類多、分布廣、致病性較強(qiáng)的主要特點(diǎn)。再到2002年以來(lái)采用全國(guó)7個(gè)鑒別寄主對(duì)黑龍江稻瘟病菌生理小種進(jìn)行檢測(cè)，共檢測(cè)出8群45個(gè)生理小種，ZH小種出現(xiàn)頻率最高，ZF2次之。各地區(qū)稻瘟病菌生理小種的分布有較大差異，有些地區(qū)優(yōu)勢(shì)生理小種很明顯，有些地區(qū)的優(yōu)勢(shì)生理小種不明顯[6]。

3.3 分離群體的應(yīng)用價(jià)值

抗病種質(zhì)資源的發(fā)掘、研究與利用是水稻抗稻瘟病育種的重要基礎(chǔ)，世界各國(guó)各產(chǎn)區(qū)均十分重視抗稻瘟病基因的篩選和利用，并已取得了成效。日本學(xué)者佐佐木早在1918年首次在愛(ài)媛縣農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了水稻品種的稻瘟病菌接種試驗(yàn)，報(bào)道了劍、弁慶抗病非常強(qiáng)，從此，品種的抗性鑒定、抗性品種的利用及抗病育種在世界各國(guó)廣泛利用[7]。中國(guó)水稻種質(zhì)資源十分豐富，其中蘊(yùn)藏著各種性狀的遺傳基因[7]。20世紀(jì)70年代以來(lái)，全國(guó)各地根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況先后開(kāi)展了水稻抗稻瘟病種質(zhì)資源的鑒定篩選和利用研究[8-15]。但是黑龍江省的抗瘟資源卻偏少，本試驗(yàn)中分離群體可以拓寬本省的抗病種質(zhì)資源，為抗稻瘟病育種提供重要的基礎(chǔ)材料。并且這些分離群體為進(jìn)一步改良空育131的稻瘟病抗性奠定了基礎(chǔ)，可以大大提高水稻抗病育種的效率。

3.4 分離群體抗病基因的挖掘

隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用與抗病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記輔助選擇，可加速抗源篩選和抗病基因的鑒定，從而大大提高育種選擇效率。隨著抗病基因的克隆，利用抗病基因序列本身來(lái)建立相應(yīng)的分子標(biāo)記，已成為正確選擇抗病基因的更有效途徑。本研究利用6個(gè)分離群體進(jìn)行抗病鑒定，再在選出抗病群體進(jìn)行回交建立近等基因系。再并結(jié)合前人報(bào)道分子標(biāo)記進(jìn)行近等基因系群體的分子鑒定。同時(shí)利用感病群體提純的稻瘟病菌生理小種進(jìn)行抗病鑒定。這樣通過(guò)表型、生理小種鑒定和分子標(biāo)記兩種手段發(fā)掘出有價(jià)值的抗病基因和構(gòu)建抗病群體。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)分子輔助導(dǎo)入抗瘟基因和化學(xué)誘變兩種方法得到了6個(gè)分離群體，在2011年通過(guò)自然感病的辦法檢測(cè)出了各自的分離群體的葉瘟和穗瘟分別的抗、感群體，2012年利用各群體的抗病群體創(chuàng)建抗稻瘟病的近等基因系群體。這些近等基因系群體含有多個(gè)抗病基因，在抗病育種上有較高的價(jià)值。也為已經(jīng)推廣的抗病性差的品種進(jìn)行改良提供供體基因。這樣不但拓寬了黑龍江省的抗病資源，又使育種工作更加地快捷簡(jiǎn)化。雖然化學(xué)誘變的分離群體使用了化學(xué)誘變劑進(jìn)行誘導(dǎo)基因突變，但是采用的是疊氮化鈉誘變劑。此誘變劑損傷染色體輕不會(huì)引起染色體斷裂，只作用復(fù)制的DNA，并不會(huì)影響整體的基因，而且其毒性很低。因此具有較高的生物安全性，不會(huì)影響到稻米的品質(zhì)及安全性。而分子輔助導(dǎo)入抗瘟基因整個(gè)過(guò)程沒(méi)有使用過(guò)有毒藥劑或有傷害的物理誘變，因此此方法更加安全和具有較高的生物安全性。

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