7種水稻育種親本對福建省稻瘟病菌的抗病性分析

杜宜新，石妞妞，阮宏椿，甘 林，楊秀娟，陳福如

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，福建 福州 350013)

7種水稻育種親本對福建省稻瘟病菌的抗病性分析

杜宜新，石妞妞，阮宏椿，甘 林，楊秀娟，陳福如

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，福建 福州 350013)

【目的】 評價12S、M76A、閩香A、明興A、延源A、福豐5A和福香1A 7種水稻育種親本對福建省稻瘟病的抗病性，為水稻抗病育種及抗病品種合理布局提供參考?！痉椒ā?采用田間自然誘發(fā)的方法，測定7種供試水稻育種親本對水稻葉瘟和穗頸瘟的抗病性；并采用室內(nèi)人工接種法，測定7種供試水稻育種親本對水稻苗瘟的抗病性及對福建省稻瘟病菌4個主要致病型的抗性頻率。【結(jié)果】 M76A、明興A、延源A、福豐5A及福香1A對苗瘟的抗性頻率均大于75%，其中M76A、福豐5A、福香1A對葉瘟、穗頸瘟也均表現(xiàn)出較高的抗病性，而明興A、延源A較感葉瘟和穗頸瘟，12S、閩香A較感苗瘟、葉瘟和穗頸瘟；明興A、延源A、福豐5A對福建省稻瘟病菌4個主要致病型 I34.1、I24.1、I36.1和I35.1菌株的抗性頻率均較高，而M76A、福香1A分別對I24.1和 I36.1菌株的抗性頻率較低，12S對I34.1和I36.1 2個致病型菌株的抗性頻率均較低，閩香A對I34.1、I36.1和I35.1 3個致病型菌株的抗性頻率均較低?！窘Y(jié)論】 M76A、福豐5A和福香1A對福建省稻瘟病的抗病性較強(qiáng)，可作為抗瘟育種的候選親本；明興A、延源A、12S和閩香A則應(yīng)與抗病性較強(qiáng)的恢復(fù)系雜交育種。

稻瘟病菌；抗性頻率；抗瘟基因；育種親本

由稻瘟病菌(MagnaporthegriseaBarr.)引起的稻瘟病是水稻的主要病害，其嚴(yán)重阻礙水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。選育和利用水稻抗病品種是防治稻瘟病最經(jīng)濟(jì)有效的措施，而發(fā)掘和利用水稻抗性遺傳資源和抗性基因?qū)λ究沟疚敛∮N具有重要意義[1]。水稻品種的抗瘟性大多數(shù)由1～2對顯性基因控制，這就意味著只要雜交稻雙親之一具有抗瘟性，其相應(yīng)的雜交稻F1代就可能具有抗瘟性，雜交稻組合的抗瘟性受不育系和恢復(fù)系的影響，不育系的抗瘟性可通過核質(zhì)遺傳給F1代，恢復(fù)系的抗瘟性可通過細(xì)胞核遺傳給F1代[2-4]。因此，明確水稻育種親本對區(qū)域稻瘟病菌群體的抗瘟性，是合理使用抗瘟親本、選育優(yōu)良抗瘟品種的重要基礎(chǔ)。本研究測定了7種水稻育種親本(不育系)對福建省稻瘟病菌不同致病型的抗病性及其在田間自然誘發(fā)條件下的抗病性，旨在明確這些親本作為抗性育種材料的利用價值，為水稻抗病品種的選育和水稻稻瘟病的控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2012-2014年，以普感稻瘟病的水稻品種麗江新團(tuán)黑谷為誘發(fā)品種，將其種植于閩東、閩南、閩西、閩北和閩中5個主要稻區(qū)，采集其稻瘟病標(biāo)本，單孢分離，隨機(jī)選取其中176個單孢菌株作為供試菌株。

供試7種水稻育種親本為12S、M76A、閩香A、明興A、延源A、福豐5A和福香1A。

供試鑒別用水稻品種為CO39近等基因系(Near-isogenic lines，NILs)，其品種及所攜帶的抗瘟基因(括號內(nèi)為抗瘟基因)為C101A51(Pi-2)、C101LAC[Pi-1(2)]、C101PKT(Pi-4a)、C105TTP-4-L-23(Pi-4b)、C104PKT[Pi-3(2)]和CO39[Pi-a(2)]。

供試單基因水稻品種為IRRI-日本合作育成的24個水稻抗稻瘟病單基因系，其品種及攜帶的抗病基因(括號內(nèi)為抗瘟基因)為IRBLkm-Ts(Pi-km)、IRBL7-M[Pi-7(t)]、IRBLkp-K60(Pi-kp)、IRBL9-W[Pi-9(t)]、IRBLkh-K3(Pi-kh)、IRBLk-Ka(Pi-k)、IRBLz5-CA(Pi-z5)、IRBLta2-Pi[Pi-ta(1)]、IRBL1-CL[Pi-1(1)]、IRBL20-IR24(Pi-20)、IRBLzt-T(Pi-zt)、IRBLta-K1[Pi-ta(2)]、IRBL11-Zh(Pi-11)、IRBLi-F5(Pi-i)、IRBLb-B(Pi-b)、IRBL5-M[Pi-5(t)]、IRBL12-M[Pi-12(t)]、IRBLa-A[Pi-a(1)]、IRBLsh-B(Pi-sh)、IRBLz-Fu(Pi-z)、IRBL3-CP4[Pi-3(1)]、IRBLt-K59(Pi-t)、IRBL19-A[Pi-19(t)]、IRBLks-F5(Pi-ks)，均由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)彭友良教授轉(zhuǎn)贈。

1.2 方 法

1.2.1 稻瘟病菌孢子懸浮液的制備 將保存于濾紙片上的供試菌株轉(zhuǎn)至淀粉培養(yǎng)基(可溶性淀粉10 g、酵母浸膏2 g、碳酸鈣3 g、瓊脂18 g、水1 000 mL)，28 ℃培養(yǎng)7 d，再轉(zhuǎn)接至米糠培養(yǎng)基(米糠20 g、瓊脂20 g、水1 000 mL)，28 ℃培養(yǎng)10 d，然后用已滅菌的細(xì)毛筆刮除氣生菌絲，置于30 W黑光燈下，在28 ℃、空氣相對濕度85%～90%條件下誘導(dǎo)產(chǎn)孢，3 d后用無菌水洗下分生孢子，用0.1%吐溫80水溶液配制成1.0×105CUF/mL的孢子懸浮液，備用[5]。

1.2.2 供試水稻育種親本對葉瘟和穗頸瘟的抗病性測定 供試水稻育種親本對葉瘟、穗頸瘟的抗病性鑒定采用田間自然誘發(fā)的方法，選擇福建省稻瘟病發(fā)生較重的水稻主栽區(qū)上杭縣茶地鄉(xiāng)和建陽市麻沙鎮(zhèn)設(shè)置田間鑒定病圃。所選田塊排灌方便，肥力中等。每品種種植1小區(qū)，小區(qū)面積2 m2，株行距15 cm×20 cm，小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)四周設(shè)置誘發(fā)品種保護(hù)行，誘發(fā)品種選用汕優(yōu)63，試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。肥水管理同常規(guī)生產(chǎn)，防治蟲害不防治病害，于誘發(fā)品種的葉瘟或穗頸瘟發(fā)病穩(wěn)定時進(jìn)行發(fā)病程度調(diào)查[6-7]。病情指數(shù)平均值0為高抗(HR)，0.1%～5%為抗(R)，5.1%～15%為中抗(MR)，15.1%～25%為中感(MS)，25.1%～50%為感(S)，≥50.1%為高感(HS)[8]。

1.2.3 供試水稻育種親本對苗瘟和稻瘟菌主要致病型菌株的抗病性測定及其攜帶抗瘟基因的推導(dǎo) 供試水稻育種親本對苗瘟、稻瘟病菌主要致病型菌株的抗病性測定及其攜帶的抗病基因推導(dǎo)均采用溫室內(nèi)人工接種的方法。將供試的水稻育種親本、CO39近等基因系品種及供試單基因品種的水稻種子催芽后播種于50孔塑料育秧盤內(nèi)，育秧盤孔尺寸為5 cm×5 cm×5 cm，每個品種播種3孔，每盤播種16個水稻品種，每孔播種約10粒，播種后將育秧盤置于可控溫、控濕的溫室水泥池中，待水稻秧苗生長至3葉1心時分別噴霧接種176個稻瘟病菌孢子，接種后保濕48 h，7 d后調(diào)查病情[9]。病情調(diào)查參照周江鴻等[10]的方法。

(1)單個水稻品種抗性頻率的計算。單個水稻品種的抗性頻率=(對單個水稻品種無毒的菌株數(shù)/總菌株數(shù))×100%[9]。

(2)對稻瘟病菌主要致病型的抗病性。稻瘟病菌致病型劃分按Gilomour[11]的八進(jìn)制法進(jìn)行編碼，其中CO39近等基因系的6個鑒別品種C101A51、C101LAC、C101PKT、C105TTP-4-L-23、C104PKT和CO39分別被賦值為1，2，4，10，20和0.1[12]。利用CO39近等基因系的6個品種對176株稻瘟病菌的致病型進(jìn)行鑒別，并進(jìn)一步統(tǒng)計7種水稻育種親本對主要致病型的抗性頻率。

(3)抗病基因推導(dǎo)。根據(jù)基因?qū)蚣僬f[13-14]，通過單基因水稻品種對供試菌株的抗病性，來推導(dǎo)供試菌株攜帶的無毒基因；再根據(jù)7個水稻育種親本對供試菌株的感病性，推導(dǎo)出供試水稻育種親本未攜帶的供試抗瘟基因，反之，根據(jù)水稻育種親本對供試菌株的抗病性，推導(dǎo)出供試水稻育種親本可能攜帶的供試抗瘟基因。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試水稻育種親本對福建省稻瘟病的抗病性

由表1可知，供試7種水稻育種親本對176個稻瘟病菌(苗瘟)的抗病性頻率均大于60%，其中M76A、明興A、延源A、福豐5A及福香1A對供試菌株的抗性頻率較高，均大于75%。M76A、福豐5A和福香1A在建陽市麻沙鎮(zhèn)、上杭縣茶地鄉(xiāng)兩地對葉瘟和穗頸瘟均表現(xiàn)出較高的抗病性，有較好的利用價值；明興A在建陽市麻沙鎮(zhèn)對葉瘟的抗病性較差，在建陽市麻沙鎮(zhèn)和上杭縣茶地鄉(xiāng)兩地對穗頸瘟均表現(xiàn)感??；延源A在建陽市麻沙鎮(zhèn)對葉瘟的抗病性較差，在建陽市麻沙鎮(zhèn)、上杭縣茶地鄉(xiāng)兩地對穗頸瘟分別表現(xiàn)為高感和感病；12S和閩香A苗期對供試菌株抗病性較差，在田間葉瘟和穗頸瘟的病情指數(shù)也較高，作為育種材料時應(yīng)考慮與抗病性較好的恢復(fù)系親本材料雜交使用。

表1 7種水稻育種親本對福建省稻瘟病菌的抗病性Table 1 Resistances of 7 rice breeding parents to Magnaporthe grisea isolates in Fujian

2.2 供試水稻育種親本對福建省稻瘟病菌主要致病型的抗病性

利用CO39近等基因系鑒別品種可以將供試的176株稻瘟病菌鑒定為16個致病型，其中I34.1，I24.1，I36.1和I35.1為4個主要致病型，出現(xiàn)頻率分別為40.34%，13.64%，11.93%和10.23%。由表2可知，12S對I34.1和I36.1 2個致病型菌株的抗性頻率均較低，分別為60.56%和50.00%；M76A對I24.1菌株的抗性頻率較低；閩香A對I34.1，I36.1和I35.1 3個致病型菌株的抗性頻率均較低；福香1A對I36.1菌株的抗性頻率較低；而明興A、延源A和福豐5A對4個主要致病型菌株均有較高的抗性頻率。

表2 7種水稻育種親本對福建省稻瘟病菌4個主要致病型的抗性頻率Table 2 Resistance frequencies of 7 rice breeding parents to four main pathotypes of Magnaporthe grisea in Fujian

2.3 供試水稻育種親本抗病基因推導(dǎo)

由表3可知，供試7種水稻育種親本中，閩香A不含有供試抗瘟基因中的任何一個基因，12S、福香1A則可能分別含有Pi-h和Pi-4b，肯定不含有供試的其他抗瘟基因；M76A、明興A、延源A和福豐5A則可能含有3個及以上的供試抗瘟基因，這與其對供試稻瘟病菌的抗性頻率吻合。

表3 7種水稻育種親本可能攜帶的抗瘟基因Table 3 Postulated resistance genes of seven rice breeding parents

3 討 論

張長偉等[3]研究表明，雜交稻抗瘟性受加性和非加性遺傳的共同控制，但以加性效應(yīng)為主，源于恢復(fù)系的加性效應(yīng)明顯比不育系的加性效應(yīng)重要。然而，不育系作為雜交稻的重要親本，對雜交水稻新品種(組合)的培育起著十分關(guān)鍵的作用，不育系有更多的必要性狀要考慮，如不育性、異交習(xí)性、稻米品質(zhì)等，其選育難度更大，周期更長，因而育種上對不育系抗病性的改良研究也較恢復(fù)系滯后[4,15]。本研究表明，供試的7種水稻育種不育系親本對福建省稻瘟病菌均有一定的抗性頻率，其中M76A、明興A、延源A、福豐5A及福香1A抗性頻率較高，并且M76A、福豐5A及福香1A在田間自然誘發(fā)的條件下對葉瘟和穗頸瘟也有較高的抗病性，可作為抗瘟育種的候選親本。明興A和延源A對供試菌株的抗性頻率也較高，并且對供試水稻育種親本可能攜帶的抗瘟基因推導(dǎo)結(jié)果也表明，明興A對攜帶Avr-ta(1)、Avr-a(2)、Avr-h無毒基因的菌株表現(xiàn)為抗性，延源A則對攜帶Avr-5(t)、Avr-ta(1)、Avr-ks、Avr-3(1)、Avr-z、Avr-3(2)、Avr-20、Avr-t、Avr-i、Avr-4b、Avr-2、Avr-b、Avr-12(t)、Avr-4a等多個無毒基因的菌株表現(xiàn)為抗病，但在建陽市麻沙鎮(zhèn)、上杭縣茶地鄉(xiāng)兩地田間自然誘發(fā)條件下則較感穗頸瘟，這可能與建陽市麻沙鎮(zhèn)、上杭縣茶地鄉(xiāng)兩地稻瘟病菌群體毒力組成有關(guān)，因此仍要考慮與抗病性較強(qiáng)的恢復(fù)系雜交育種。

稻瘟病菌群體毒力結(jié)構(gòu)變化，是導(dǎo)致水稻抗病品種抗病性降低和喪失的主要原因之一，稻瘟病菌種群的毒力影響田間主栽品種的抗病性，同時田間主栽品種的布局又影響稻瘟病菌穩(wěn)定化的選擇，從而影響區(qū)域稻瘟病菌種群組成，兩者相互選擇、密切相關(guān)[16]，因此明確區(qū)域稻瘟病菌種群的毒力組成，對水稻抗病品種推廣、區(qū)域抗病品種布局尤為重要，而供試稻瘟病菌的樣本選擇是研究稻瘟病菌群體毒力組成的關(guān)鍵。研究表明，麗江新團(tuán)黑谷具有普感性[17]，本研究以麗江新團(tuán)黑谷作為誘發(fā)品種采集分離的稻瘟病菌群體，能更真實(shí)地反應(yīng)稻瘟病菌自然種群的毒力結(jié)構(gòu)。供試的7種水稻育種親本對 I34.1、I24.1、I36.1和I35.1 4個主要致病型的抗病性存在較大差異，如12S對致病型I36.1的抗性頻率較低，僅為50.00%，而對I35.1的抗性頻率則較高，為83.33%；同樣，M76A對致病型I24.1和 I35.1、閩香A對致病型I34.1、I36.1和I35.1，福香1A對致病型I34.1和I36.1的抗性頻率均較低，因此在水稻抗病育種及抗病品種推廣、區(qū)域抗病品種布局上，應(yīng)密切監(jiān)測不同區(qū)域稻瘟病菌群體的致病型組成及其毒力結(jié)構(gòu)變化，防止優(yōu)勢致病型的過速更替，延長抗病品種種植年限，預(yù)防稻瘟病的爆發(fā)流行。

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Resistances of seven rice breeding parents toMagnaporthegriseain Fujian

DU Yi-xin,SHI Niu-niu,RAUN Hong-chun,GAN Lin,YANG Xiu-juan,CHEN Fu-ru

(InstituteofPlantProtection,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,Fujian350013,China)

【Objective】 This study evaluated the resistances of seven rice breeding parents (12S,M76A,Minxiang A,Mingxing A,Yanyuan A,Fufeng 5A and Fuxiang 1A) toMagnaporthegriseato provide references for breeding and distribution of resistant rice cultivars.【Method】 The resistances of seven tested rice breeding parents to rice leaf blast and rice panicle blast were also determined under nature induction condition.The resistances of seven tested rice breeding parents to rice seedling blast and their resistance frequencies to four main pathotypes ofM.griseawere assayed by artificial inoculation in greenhouse.【Result】 The resistance frequencies of M76A,Mingxing A,Yanyuan A,Fufeng 5A and Fuxiang 1A toM.griseawere all above 75%.M76A,Fufeng 5A and Fuxiang 1A also showed high resistance to rice leaf blast and rice panicle blast.Mingxing A and Yanyuan A were susceptible to both rice leaf blast and rice panicle blast,and 12S and Minxiang A were susceptible to rice seedling blast,rice leaf blast and rice panicle blast.Mingxing A,Yanyuan A and Fufeng 5A possessed high resistance frequencies to four strains (I34.1,I24.1,I36.1 and I35.1) of main pathotypes in Fujian,while M76A and Fuxiang 1A showed low resistance frequencies to strains I24.1 and I36.1,respectively.12S showed low resistance frequencies to strains I34.1 and I36.1 and Minxiang A showed low resistance frequencies to strains I34.1, I36.1 and I35.1.【Conclusion】 The resistances of M76A,Fufeng 5A and Fuxiang 1A toM.griseain Fujian were strong and they could be used as candidate parents for rice breeding.Mingxing A,Yanyuan A,12S and Minxiang A should be hybridized with restorer lines that had strong resistance toM.grisea.

Magnaporthegrisea;resistance frequency;Pi-gene;breeding parent

時間:2015-11-11 16:16

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.12.016

2015-06-05

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專項(201203014)；福建省省屬公益類科研院所基本科研專項(2015R1024-1)；福建省科技廳項目(2009N2005)

杜宜新(1979-)，男，山東濟(jì)寧人，碩士，助理研究員，主要從事植物真菌病害及其防治研究。 E-mail：yixindu@163.com

陳福如(1961-)，男，福建莆田人，研究員，主要從事植物真菌病害研究。E-mail:chenfuruzb@163.com

S511.037；S435.111.4+1

A

1671-9387(2015)12-0107-05

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151111.1616.032.html