東北水稻白葉枯病菌生理小種及水稻品種對(duì)9號(hào)小種的抗性

張佳環(huán),　馬周杰,　劉　巍,　王繼春,邵璽文,　凌鳳樓,　劉一凝

(1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 長(zhǎng)春　130118; 2. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 長(zhǎng)春　130033;3. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合技術(shù)研究所,長(zhǎng)春　130118; 4. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所, 長(zhǎng)春　130118)

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東北水稻白葉枯病菌生理小種及水稻品種對(duì)9號(hào)小種的抗性

張佳環(huán)1*,馬周杰1,劉巍1,王繼春2,邵璽文3,凌鳳樓4,劉一凝1

(1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 長(zhǎng)春130118; 2. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 長(zhǎng)春130033;3. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化綜合技術(shù)研究所,長(zhǎng)春130118; 4. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所, 長(zhǎng)春130118)

對(duì)東北地區(qū)水稻白葉枯病菌生理小種群體的構(gòu)成及分布,以及水稻品種對(duì)白葉枯病菌9號(hào)小種的抗性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,東北地區(qū)水稻白葉枯病菌生理小種群體由6個(gè)小種,即Race1、Race2、Race3、Race6、Race8和Race9構(gòu)成。小種Race1、Race2和Race9在東北三省吉林、遼寧和黑龍江都有分布,小種Race3和Race8只存在黑龍江省,Race6只存在遼寧省。在30個(gè)水稻品種中,對(duì)9號(hào)生理小種表現(xiàn)抗病的有13個(gè),出現(xiàn)頻率為43.3%;中抗7個(gè),頻率23.3%;中感6個(gè),頻率20.0%;感病4個(gè),頻率13.3%。本研究為在東北粳稻地區(qū)挖掘白葉枯病的抗源,以及利用抗病品種控制白葉枯病危害提供依據(jù)。

東北;水稻;白葉枯病菌;生理小種;抗性

白葉枯病是水稻生產(chǎn)上最嚴(yán)重的病害之一。在東北地區(qū),1964年首先在遼寧省發(fā)現(xiàn)水稻白葉枯病[1], 1974年和1977年又相繼在吉林省和黑龍江省發(fā)現(xiàn)了該病害[23]。之后,研究者對(duì)該病害進(jìn)行了研究[47],但多為各省區(qū)白葉枯病發(fā)生與防治的零星研究報(bào)道。近年來(lái),在東北的吉林、通化和東港等地區(qū),水稻白葉枯病時(shí)有暴發(fā),并有潛在的流行趨勢(shì),已經(jīng)引起了許多專家學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注。

水稻白葉枯病的防治,在我國(guó)南方秈稻種植區(qū)已經(jīng)積累了豐富的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其中,挖掘抗源和利用抗病品種已經(jīng)成為防治水稻白葉枯病最有效的途徑之一。與抗病品種利用緊密相關(guān)的基礎(chǔ)研究,即水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzaepv. oryzae,Xoo)生理小種的鑒定與分布及監(jiān)測(cè)等,對(duì)當(dāng)?shù)厮酒贩N布局、病害的控制已經(jīng)起到了重要的指導(dǎo)作用[814]。

本研究比較全面地采集了感染東北粳稻的白葉枯病菌株,利用一套全國(guó)統(tǒng)一的鑒別品種,對(duì)其生理小種進(jìn)行了鑒定,確定了各小種在東北主要水稻種植區(qū)的分布狀況。同時(shí),采用毒性最強(qiáng)的9號(hào)生理小種對(duì)水稻品種進(jìn)行了抗性測(cè)定,初步明確了部分水稻品種的抗病性。研究結(jié)果將為深入挖掘東北地區(qū)抗水稻白葉枯病的抗源,有針對(duì)性地利用抗病品種控制白葉枯病危害提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1菌株及鑒別品種來(lái)源

121個(gè)菌株分別收集自東北地區(qū)吉林省的吉林、通化、四平;遼寧省的丹東、沈陽(yáng)、盤錦;黑龍江省的哈爾濱、五常、佳木斯、墾區(qū)(黑龍江省農(nóng)墾總局建三江管理局)。

6個(gè)鑒別品種由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院提供,為全國(guó)統(tǒng)一的含不同單抗基因的水稻近等基因系材料,即IRBB2(Xa2)、IRBB3(Xa3)、IRBB5(Xa5)、IRBB13(Xa13)、IRBB14(Xa14)和IR24(Xa18)。

1.2抗性測(cè)定的水稻品種來(lái)源及接種的生理小種

用于抗性測(cè)定的水稻品種主要由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供,少部分購(gòu)買于吉林省市場(chǎng)。9號(hào)生理小種的代表菌株JJL-152為本研究中的前期結(jié)果,用于水稻品種的接種,此菌株來(lái)源于吉林省吉林地區(qū)。

1.3供試菌株所屬生理小種的鑒別

6個(gè)鑒別品種按照常規(guī)方法浸種催芽,播種。在溫室中培養(yǎng),常規(guī)生長(zhǎng)管理,防蟲不防病。供試菌株的接種過(guò)程參照程曉暉的方法[13]。在水稻孕穗期,以濃度為3×108cfu/mL的菌懸液對(duì)水稻主莖平展劍葉進(jìn)行剪葉法接種。接種時(shí),用滅菌的、型號(hào)一致的平口剪刀蘸取菌懸液,剪刀平置,刀尖稍向上,將主莖平展劍葉葉尖剪去2～3cm,每個(gè)水稻品種接種10片葉。每接種1個(gè)菌株要更換新的滅菌剪刀,每個(gè)品種重復(fù)3次。

1.4對(duì)生理小種的抗感反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

接種21d后,測(cè)量病斑長(zhǎng)度和接種葉片的全長(zhǎng),每個(gè)菌株測(cè)量10片葉。病斑長(zhǎng)度小于接種葉長(zhǎng)的1/4或長(zhǎng)度在0～5.0cm之間為抗病(R),反之,大于等于接種葉長(zhǎng)的1/4或長(zhǎng)度大于5.0cm為感病(S)[13]。6個(gè)鑒別品種對(duì)9個(gè)生理小種的抗感反應(yīng)情況見表1[13]。

表1　鑒別品種與致病小種的互作反應(yīng)1)

1)R表示抗病;S表示感病。下同。

R:Resistant;S:Susceptible.Thesamebelow.

1.5水稻品種抗性劃分標(biāo)準(zhǔn)

接種后20d調(diào)查發(fā)病情況,每品種調(diào)查20片葉的發(fā)病級(jí)別?？剐杂涊d標(biāo)準(zhǔn)見表2[14]。

表2　水稻白葉枯病抗性記載標(biāo)準(zhǔn)

2　結(jié)果與分析

2.1生理小種及其分布

根據(jù)不同鑒別品種對(duì)不同生理小種的抗感反應(yīng)情況不同(表1),經(jīng)測(cè)定 121個(gè)供試菌株分別歸屬于已經(jīng)確定的9個(gè)生理小種中的6個(gè),分別是Race1、Race2、Race3、Race6、Race8、Race9,出現(xiàn)頻率分別為80.1%、5.8%、1.7%、0.8%、0.8%、10.7%(表3)。在這6個(gè)小種中,Race1、Race2、Race9在東北三省都有分布。Race1在吉林、遼寧、黑龍江出現(xiàn)的頻率分別為25.6%、33.9%、20.7%,均為優(yōu)勢(shì)小種,分布于吉林省的吉林、通化和四平;遼寧省的丹東、沈陽(yáng)和盤錦;黑龍江省哈爾濱、五常、佳木斯和墾區(qū)。Race2分布于吉林省的通化;遼寧省的丹東;黑龍江省哈爾濱和五常。Race9分布于吉林省的吉林和通化;遼寧省的沈陽(yáng);黑龍江省哈爾濱和墾區(qū)(表4)。

Race3、Race6、Race8目前在吉林省還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)(表3)。Race3在黑龍江省的哈爾濱和五常發(fā)現(xiàn);Race6只在遼寧省的盤錦發(fā)現(xiàn);Race8只在黑龍江省的哈爾濱發(fā)現(xiàn)(表4)。

2.2水稻品種抗性測(cè)定

在已經(jīng)確定的9個(gè)生理小種中,9號(hào)小種毒性最強(qiáng),6個(gè)鑒別品種對(duì)該小種均表現(xiàn)為感病(表1)。利用9號(hào)生理小種的代表菌株JJL-152(表3)對(duì)30個(gè)水稻品種進(jìn)行測(cè)試,按照標(biāo)準(zhǔn)的水稻白葉枯抗性記載標(biāo)準(zhǔn)(表2)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示,沒(méi)有表現(xiàn)高抗(HR)和高感(HS)的品種。表現(xiàn)為抗病(R)的品種最多,為13個(gè)品種,在所有測(cè)試品種中占43.3%,表現(xiàn)中抗(MR)的有7個(gè)品種,占23.3%;表現(xiàn)中感(MS)的有6個(gè)品種,占20.0%;表現(xiàn)感病(S)的有4個(gè)品種,占13.3% (表5～6)。

表3　東北地區(qū)水稻白葉枯病菌生理小種及其分布

表4　6個(gè)生理小種在東北10個(gè)地區(qū)的分布及頻率

表5　水稻品種對(duì)白葉枯病菌9號(hào)生理小種的抗性

表6　30個(gè)水稻品種對(duì)白葉枯病菌9號(hào)生理小種抗性分布及其頻率

3　討論

在本研究發(fā)現(xiàn),供試的121個(gè)供試菌株分屬于6個(gè)生理小種。 6個(gè)鑒別品種IRBB2、IRBB3、IRBB5、IRBB13、IRBB14和IR24對(duì)1號(hào)小種都表現(xiàn)為抗病(表1)。表明這6個(gè)鑒別品種分別攜帶的抗性基因Xa2、Xa3、Xa5、Xa13、Xa14和Xa18都能克服1號(hào)生理小種。在東北吉林、遼寧和黑龍江三省,1號(hào)生理小種均為優(yōu)勢(shì)小種(表3)。目前,水稻白葉枯病在東北三省還沒(méi)有大面積嚴(yán)重發(fā)生,只是個(gè)別年份,在個(gè)別地區(qū)間歇性暴發(fā)危害,可能與此有關(guān)。研究結(jié)果也進(jìn)一步提示,在東北地區(qū)可以充分挖掘和利用含有上述6個(gè)抗性基因的抗源,預(yù)防水稻白葉枯病的大面積嚴(yán)重危害。

除了本文研究的已經(jīng)確定生理小種的121個(gè)菌株外,我們還另外發(fā)現(xiàn)有52個(gè)菌株暫時(shí)不能歸屬于已知的9個(gè)生理小種。這52個(gè)菌株的歸屬,有待于深入研究,以確定其生理分化狀況。有可能本研究使用的這套鑒別品種,不能完全反映出東北地區(qū)水稻白葉枯病菌的生理分化狀況,應(yīng)該考慮選擇當(dāng)?shù)氐乃酒贩N,增加鑒別品種的數(shù)量或者添加輔助鑒別品種。

在供試的30個(gè)水稻品種中,‘吉粳88’、‘吉農(nóng)大27’、‘吉農(nóng)大31’、‘長(zhǎng)白9’、‘吉農(nóng)大809’為吉林省目前種植面積比較大的品種。其中‘吉粳88’由于產(chǎn)量高、品質(zhì)好,多年來(lái)一直是種植面積最大的品種之一。測(cè)試結(jié)果表明,該品種對(duì)白葉枯病菌9號(hào)小種表現(xiàn)感病(表5)。9號(hào)小種在吉林省主要水稻種植區(qū)吉林和通化都存在(表5)。因此,在氣候條件適宜于白葉枯病發(fā)生和流行的年份,在這兩個(gè)地區(qū),應(yīng)該避免種植‘吉粳88’,另外選擇替代品種,以防止因可能的病害大發(fā)生而帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p失。對(duì)于9號(hào)生理小種,‘吉農(nóng)大27’和‘吉農(nóng)大31’表現(xiàn)為中抗,‘長(zhǎng)白9’和‘吉農(nóng)大809’表現(xiàn)為抗病 (表5)。因此,在9號(hào)小種有分布的地區(qū),為防止白葉枯病的流行,可以考慮種植這幾個(gè)品種。

抗性鑒定收集的品種主要來(lái)源于東北地區(qū)的吉林省,數(shù)量較少,覆蓋面有限,研究結(jié)果只能是初步的,有待于在東北地區(qū)進(jìn)一步全面收集生產(chǎn)上主推的水稻品種,擴(kuò)大測(cè)試數(shù)量,以獲得更為全面的結(jié)果。

在整個(gè)東北粳稻區(qū),如果依據(jù)白葉枯病菌生理小種的組成,進(jìn)行水稻品種的布局,需要將全地區(qū)主栽的水稻品種對(duì)東北各個(gè)地區(qū)存在的小種進(jìn)行抗性鑒定。這有待于進(jìn)一步開展全面的更為細(xì)致的工作。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

PhysiologicalracesofXanthomonas oryzaepv. oryzaefromjaponicariceinNortheastChinaandresistanceofricevarietiestotheRace9

ZhangJiahuan1,MaZhoujie1,LiuWei1,WangJichun2,ShaoXiwen3,LingFenglou4,LiuYining1

(1.CollegeofAgronomy,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China; 2.InstituteofPlantProtection,JilinAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130033,China; 3.InstituteofAgriculturalModernization,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China; 4.RiceResearchInstitute,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China)

PopulationstructureanddistributionofXanthomonas oryzaepv. oryzaephysiologicalracesfromjaponicariceinNortheastChinawereinvestigated,andresistanceof30ricevarietiestoRace9wastested.TheresultssuggestedthatthereweresixracesinNortheastChina,includingRace1,Race2,Race3,Race6,Race8andRace9.TheRace1,Race2andRace9werewidelydistributedinJilin,LiaoningandHeilongjiangprovinces,whileRace3andRace8onlyinHeilongjiangProvince,andRace6onlyinLiaoningProvince.Amongall30testedricevarieties, 13varietieswereresistanttoRace9, 7weremediumresistant, 6weremediumsusceptible,and4weresusceptible.Theresultsprovidethebasisfordevelopingresistantresourceofjaponicariceforcontrolofbacterialblightdisease.

NortheastChina;rice;Xanthomonas oryzaepv. oryzae;physiologicalrace;resistance

20150520

20150707

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303015, 201303015-X)；吉林省重大科技攻關(guān)專項(xiàng)(20130204036NY)

E-mail:zhjh63@126.com

S435.111,S511

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.038