14個飼用高粱品種抗蚜性評價

張秉銘，尚素琴，葛玉彬，賀春貴

(1.甘肅農業(yè)大學 植物保護學院/甘肅省農作物病蟲害生物防治工程實驗室，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省農業(yè)科學院，甘肅 蘭州 730070)

尚素琴為通訊作者。

為害高粱(Sorghumbicolor) 的蚜蟲主要包括高粱蚜(Melanaphisscacchari)、玉米蚜(Rhopalosiphummaidis)、禾谷縊管蚜(Rhopalosiphumpadi)和麥二叉蚜(Schizaphisgraminum)[1]。高粱出苗后即可受到蚜蟲的危害,單株蟲數(shù)可達30 000頭[2]。高粱蚜蟲除直接危害農作物植株，也是重要的植物病毒傳播者[4]。如果不采取藥劑防治,蚜蟲造成的高粱產量損失能夠達到46%～78%[2]；同時還會影響高粱各項經濟性狀，如莖稈含糖量明顯下降、籽粒蛋白質含量下降和受害莖稈不耐貯藏等問題[5]。

目前高粱蚜蟲的防治主要以化學措施為主，但由于人力、物力的投入較大以及高粱的種植密度大等因素往往造成防治上的困難[6]，同時化學藥劑對天敵殺傷嚴重，容易造成蚜蟲的再猖獗[7]。而抗蟲品種的使用能夠避免對天敵造成傷害，且能有效降低蚜蟲造成的損失。因此，抗蚜品種的應用是防治蚜蟲最經濟和最有效的方法[8]。

當前對于飼用高粱抗蚜性的研究有傳統(tǒng)的表型研究和新興的分子水平研究[9]。蚜量比值法常應用于小麥[10-11]，玉米[12]和高粱的抗蚜性評價。國內學者普遍采用單葉蚜量和單株蚜量來作為劃分抗性的依據(jù)。徐守珍等[13]鑒定了來自國內外514份高粱材料，鑒定出2個高抗材料，分別為RTAM428和Dabor2。杜瑞恒等[14]通過觀察蚜蟲在高粱飼能1號上的發(fā)生規(guī)律，調查并分析了蚜蟲對高粱各項主要經濟性狀的影響。Gahukar[15]對12個高粱種質材料對玉米蚜的抗性進行評價鑒定，提出高粱品種51-69作為抗源能夠應用于高粱抗玉米蚜的品種改良。何富剛等[16]采用單株蚜量和單葉蚜量來劃分抗性，對來自國內外的5600多份種質資源做出了評價，在3799份中國高粱中鑒定出的高抗種質只有1份，抗性種質4份，中抗種質441份，其余為感或高感種質，占總數(shù)的88.26%，并指出我國高粱抗蚜基因型匱乏，但國內種質具有兼抗蚜和高粱黑穗病的基因型。董懷玉等[17]利用自然感蚜和人工接蚜的方法，用單葉蚜量來劃分抗性，鑒定了1266份高粱材料抗蚜性。結果表明，表現(xiàn)高抗的材料有9份，占材料總數(shù)的0.71%；抗性的材料有23份，占被鑒定材料的1.82%；中抗的材料有44份，占3.48%；有7.11%的材料表現(xiàn)出感蟲，其余均表現(xiàn)為高感，共有1086份材料，占總數(shù)的85.78%。9份高抗材料中，有3份是國內材料。何富剛等[18]通過逐步回歸分析表明，在高粱抗蚜的生化基礎研究中，可溶性總氮與抗蚜性的關系最為密切。楊延兵等[19]對680份高粱地方品種的抗蚜性進行了分析，在測試的材料中未發(fā)現(xiàn)有高抗和抗的材料，表現(xiàn)為高感的材料占大多數(shù)。

用蚜害指數(shù)法和蚜量比值法對14個高粱品種的抗蚜性進行了評價，旨在掌握目前引進飼用高粱的抗蚜性。同時調查了混合蚜蟲種群在供試各高粱品種上的數(shù)量動態(tài)，以篩選出具有優(yōu)良抗蟲性的高粱品種，為高粱蚜蟲的預測預報和飼用高粱的抗蚜育種提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省農業(yè)科學院蘭州院部，海拔1 525 m，屬于半干旱氣候，年平均氣溫6.5℃，月最高平均氣溫19℃，最低氣溫8℃，年降水量395 mm。

1.2 試驗材料

試驗材料選用14個飼用高粱品種：牧樂8000、絕佳、遼甜3號、遼甜5號、1990、1180、1230、2180、3180、4180、大力士、日本飼用高粱、帕卡、大卡、海牛。其中遼甜3號和遼甜5號為國內品種，日本飼用高粱從日本引進，其余品種均從美國引進。

高粱蚜蟲類群于田間調查時采集，浸泡于裝有75%酒精的離心管，帶回實驗室保存鑒定。經甘肅省農業(yè)科學院鑒定為蘭州高粱田有禾谷縊管蚜(Rhpalosiphumpadi)，麥長管蚜(Sitobionavenae)和麥二叉蚜(Schhizaphidgraminum)3種，試驗調查時以3種蚜蟲混合種群計數(shù)。

1.3 田間試驗設計及方法

采用隨機區(qū)組排列，設3次重復，每個小區(qū)播種1行，寬窄行40 cm×60 cm，株距20 cm，行長700 cm。材料種植期間，全部植株自然感蚜，不施用農藥。

試驗于2015年進行。每小區(qū)定點選取10株，自高粱上出現(xiàn)蚜蟲開始每5 d調查1次(下雨天氣除外)，直至刈割。調查時間為6月27～10月3日。調查時記載全株葉部、穗部和莖稈上全部蚜蟲數(shù)量(包括若蚜)。當葉片蟲口數(shù)量在50以下時逐頭計數(shù)，高于50頭以上時以10頭或20頭為單位目測計數(shù)[20]。

1.4 不同高粱品種抗蚜評價方法

研究采用蚜量比值法和蚜害指數(shù)法作為抗性指標。

1.4.1 蚜量比值法 參照文獻[10-11]使用的小麥對麥長管蚜的抗性分級標準，根據(jù)飼用高粱上的蚜量比值，有改動，根據(jù)比值大小將抗性等級分為6級(表1)。

表1 蚜量比值法的抗性等級

1.4.2 蚜害指數(shù)法 試驗地觀察并記錄各高粱品種植株總葉片數(shù)、壞死葉片數(shù)和紅斑葉片數(shù)等指標數(shù)據(jù)。每個品種10株，重復3次。

抗性分級標準參考GL蒂斯特[21]分10級，單個植株。0-無危害，1-葉片有紅斑，2-葉片有壞死斑，3-1片葉壞死，4-2片葉壞死，5-3～4片葉壞死，6-5～6片葉壞死，7-7～8片葉壞死，8-9～20片葉壞死，9-死亡。最下端2片不計入死亡葉片總數(shù)。根據(jù)指數(shù)大小將抗性等級分為6級(表2)，另外，該方法要求在刈割前調查，即以最終受害程度為評價依據(jù)。

表2 蚜害指數(shù)法的抗性等級

1.4.3 蚜量回歸分析及方差分析 參照文獻[12]方法，采用直線回歸方程來分析全生育期累計蚜量與盛發(fā)期累計蚜量的相關性。隨機區(qū)組調查結果的方差分析用SPSS 19.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同高粱品種上混合蚜蟲種群的發(fā)生消長規(guī)律

由于飼用高粱品種成熟期不一致，其中光敏型品種不抽穗。試驗中以遼甜3號的生育期為標準。蘭州試驗地于2015年6月27日出現(xiàn)蚜蟲，調查發(fā)現(xiàn)，高粱在8月21日前，蚜蟲種群在各品種上的種群密度均很低；8月31日后，蚜蟲種群的數(shù)量開始上升；至9月5日后，種群繁殖速率加快，蟲口數(shù)量大幅上升，至9月下旬到10月上旬種群數(shù)量達到高峰值。各品種間蚜蟲種群數(shù)量的變化趨勢相同(圖1)，但各品種之間蚜蟲種群密度在峰值時的數(shù)量有較大差異，帕卡和1990的種群密度最高時分別達到了916.4頭/株和922.0頭/株，而絕佳上種群密度最高時僅為204.3頭/株，表明不同高粱品種對混合蚜蟲種群的抗性程度存在差別(圖1)。

圖1 不同高粱品種上高粱蚜的消長曲線Figure 1 Dynamics of mix aphid population in different sorghum varieties

2.2 累計蚜量與植株總蚜量

不同時期不同高粱品種上的蚜蟲混合種群數(shù)量變化很大，但在各品種上出現(xiàn)的時間相對一致，蟲口數(shù)量高峰期在9月16～10月6日。該時期蚜蟲混合種群的發(fā)生量占植株累計蚜量的比率在70.69%±7.47～88.04%±4.40，其中，1990、1180、大力士、4180和帕卡占到85%以上(P>0.05)。因此，進行田間各品種飼用高粱對混合蚜蟲種群抗蟲性的鑒定比較時，可使用該時期的蚜量數(shù)值和受害程度作為評價依據(jù)(表3)。

表3 高粱蚜蟲混合種群9月16 ～10月6日累計蚜量占植株總累計蚜量的比率

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

為明確高粱植株上混合蚜蟲高發(fā)期的蟲口數(shù)量是否可以代表全生育時期植株上的混合蚜蟲發(fā)生量。參照文獻[12]，將試驗地種植的供試14個品種9月16日～10月6日期間累計混合蚜蟲發(fā)生量與全生育時期發(fā)生量進行直線相關性檢驗。結果表明，飼用高粱該時期混合蚜蟲累計蟲口數(shù)量與全生育期累計發(fā)生量呈顯著的直線相關關系，相關系數(shù)為0.943 7(P<0.05)。因此，可以依據(jù)混合蚜蟲在發(fā)生高峰期調查結果為代表來計算各品種的蚜量比值，并作為各品種相對抗性分級依據(jù)(圖2)。

2.3 抗蚜性評價結果

試驗結果顯示，不同品種之間的抗蚜性存在明顯差異(P<0.05)，9月16～10月6日累計蚜量所計算的蚜量比值中，帕卡和1990的數(shù)值較高，分別為1.93和2.04，表現(xiàn)為高感，與其他品種存在顯著差異(P<0.05)，帕卡和1990之間差異不顯著。3180的數(shù)值最低，為0.42，表現(xiàn)為中抗，除與絕佳、1180、牧樂8000、大力士和大卡無明顯差異外，顯著低于其他品種(P<0.05)(表4)。

圖2 高粱9月16～10月6日累計蚜量與全生育期植株累計蚜量的關系Fig.2 The relationship between accumulative numbers of mix aphid from 16 September to 6 October and numbers of mix aphid of whole growing stage

蚜害指數(shù)法抗性評價結果顯示，帕卡的蚜害指數(shù)最高，為57.78，表現(xiàn)為高感，顯著高于其他品種；1180和1230蚜害指數(shù)為45.56和46.67，表現(xiàn)為中感，2個品種之間差異不顯著；4180，1990，遼甜5號，大力士和日本飼用高粱均表現(xiàn)為低感，4個品種之間蚜害指數(shù)差異不顯著；2180和遼甜3號表現(xiàn)為低抗；大卡，絕佳，牧樂8000和3180均表現(xiàn)為中抗，3180的蚜害指數(shù)最低，為15.56，顯著低于其他品種(P<0.05)。

表4 不同高粱品種的抗蚜性表現(xiàn)

比較蚜害指數(shù)法和蚜量比值法，結果上有差別，吻合度為58%，遼甜3號在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為中抗，蚜量比值法下表現(xiàn)為低抗；遼甜5號在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為低感，蚜量比值法下表現(xiàn)為低抗；2180在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為低抗，蚜量比值法下表現(xiàn)為低感；日本飼用高粱在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為低抗，蚜量比值法下表現(xiàn)為低感。而1990在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為低感，在蚜量比值法下表現(xiàn)為高感；4180在蚜害指數(shù)法下表現(xiàn)為低感，在蚜量比值法下表現(xiàn)為中抗(表4)。

3 討論

通過調查混合蚜蟲種群對田間高粱的為害情況，用蚜害指數(shù)法對供試品種進行了抗蚜性評價，結果與蚜量比值法多數(shù)相符。雖然蚜量比值法適用范圍廣，但蚜害指數(shù)法是針對害狀的評價方法，結果容易判別。由于蚜蟲種類不同，不同高粱品種對不同種類蚜蟲抗性有差異，試驗需進一步驗證。在大田試驗條件下，蚜量比值法方便、靈活，不必等害狀全部表現(xiàn)出來進行評價。從理論上講，蚜量比值法準確度較差。蚜害指數(shù)法在刈割前，全部害狀表現(xiàn)出來之后才能進行調查評價，靈活性較差，但由于其用明顯害狀作為評價因子，準確性和可靠性較好。蚜量比值法是從害蟲數(shù)量出發(fā)的鑒定方法，僅能在數(shù)據(jù)上反應不同植株上蚜蟲數(shù)量差別。在田間篩選抗性的時候，可以作為初步判斷抗性強弱的依據(jù)。蚜害指數(shù)法，是從寄主植物受害程度出發(fā)來評價抗蟲性的方法，數(shù)值上反應了不同高粱品種的被害情況嚴重程度，而不同高粱的害狀是蚜蟲對高粱的為害程度客觀反應。蚜量比值法只能反映出高粱對蚜蟲的抗生性和拒避性，反應不出耐害性。因此，只使用蚜量比值法不能客觀評價不同品種(系) 高粱的抗蚜性，所以需要結合兩種鑒定方法對現(xiàn)有材料進行抗蚜性評價。品種1990在蚜害指數(shù)法下劃分為低感，蚜量比值法下劃分為高感，反映出1990是一個感蚜且耐害的品種，是一個值得關注的抗性材料。影響高粱品種(系) 抗蟲性的原因有很多，除作物自身的抗蟲機制以外，還與害蟲的發(fā)生規(guī)律、田間溫濕度、天敵等環(huán)境因素相關，并且不同的抗性評價方法會影響抗性評價的結果。如何建立科學的高粱抗蚜性評價方法，在以后的研究中需要進一步探索。根據(jù)這兩種評價鑒定方法的特點以及蘭州地區(qū)主要蚜蟲種類特征和大田發(fā)生規(guī)律，試驗認為將這兩種方法結合起來應用，在抽穗期到成熟期和刈割前進行飼用高粱的抗蚜性評價是比較好的。

供試14個高粱品種來自國內外，對甘肅蘭州試驗地發(fā)生的混合蚜蟲種群表現(xiàn)出不同水平的抗性，為以后選育抗蚜品種準備了大量抗性資源材料。并且不同高粱品種之間抗性差異顯著，在以后的研究中可以在更多高粱品種之間尋找抗性資源材料。在相同的田間環(huán)境下，每個高粱品種上的蟲口數(shù)量不同，說明蚜蟲繁殖和生長發(fā)育在不同高粱品種上受到的影響作用不同，這應該與高粱的抗蟲性機制有關，可以進一步驗證。另一方面因為各品種不同生育時期的農藝性狀有所差異，如有的品種在生長后期發(fā)生倒伏，蚜蟲在植株上的數(shù)量必定會受到影響，抗性鑒定的結果也會受到影響[22]。因此，需要采用與其他的受害指標相結合的方法，如高粱子粒蛋白質含量的下降、秸稈糖錘度等作為綜合抗蚜指標，制定出更科學合理的抗性標準。

根據(jù)國內學者做的大量研究可以發(fā)現(xiàn)，中國雖然是高粱種植大國，但抗蚜種質資源并不豐富，而在美國、印度等國，擁有抗蚜基因的種質資源很多，應加大引進力度，豐富我國高粱抗蚜品種遺傳基礎。甘肅省飼用高粱產業(yè)正處在發(fā)展階段，應加快飼用高粱抗蚜方面研究工作。

4 結論

用蚜害指數(shù)法和蚜量比值法，調查了14個高粱品種的抗蚜性。蚜害指數(shù)法結果表明，絕佳、3180、大卡和牧樂8000表現(xiàn)為中抗，遼甜3號和2180表現(xiàn)為低抗，日本飼用高粱、大力士、遼甜5號、1990和4180表現(xiàn)為低感，1230和1180表現(xiàn)為中感，帕卡表現(xiàn)為高感。蚜量比值法結果表明，絕佳、3180、4180、大卡和牧樂8000表現(xiàn)為中抗，大力士、遼甜5號和遼甜3號表現(xiàn)為低抗，日本飼用高粱和2180表現(xiàn)為低感，1280和1230表現(xiàn)為中感，帕卡和1990表現(xiàn)為高感。

綜合分析，絕佳、3180、大卡和牧樂8000對大田混合蚜蟲種群的抗性較好。

[1] Singh B U,Padmaja P G,Seetharama N.Biology and management of the sugarcane aphid,Melanap-his sacchari (Zehntner) (Homoptera:Aphididae),in sorghum:a review[J].Crop Protection,2004,23(9):739-755.

[2] 劉國慶,杜瑞恒,侯升林,等.高粱抗蚜研究進展[J].植物學報,2012(2):171-187.

[3] 馬亞玲,劉長仲.蚜蟲的生態(tài)學特性及其防治[J].草業(yè)科學,2012,31(3):519-525.

[4] 唐平華,陳國平,朱明庫,等.蚜蟲防治技術研究進展[J].植物保護,2013(2):5-12.

[5] Berg J V D.Status of resistance of sorghum hybrids to the aphid,Melanaphis sacchari(Zehntner) (Homoptera:Aphididae)[J].South African Journal of Plant & Soil,2002,19(3):151-155.

[6] 任和平,石振武.蚜蟲的發(fā)生與防治[J].現(xiàn)代農業(yè)科技,2014(14):115-116.

[7] 王立永.高粱蚜發(fā)生與綜合防治研究[J].農技服務,2011(6):799+817.

[8] 張麗敏,劉智全,陳冰嬬,等.我國能源高粱育種現(xiàn)狀及應用前景[J].中國農業(yè)大學學報,2012(6):76-82.

[9] 邵玉濤,王振杰,賈晉.高粱抗蚜遺傳研究進展[J].種子,2016(4):57-62.

[10] 李素娟,張志勇,王興運,等.用模糊識別技術鑒定小麥品種(系)抗蚜性研究[J].植物保護,1998(5):15- 16.

[11] 陳光明.小麥近緣野生植物山羊草對麥長管蚜抗性評價與抗性機制研究[D].重慶：四川農業(yè)大學,2005.

[12] 李遠,趙曼,郭線茹,等.不同玉米品種(系)田間抗蚜性的初步鑒定[J].河南農業(yè)大學學報,2012(3):307-312.

[13] 徐守珍,李三棉,裴顯讓.高粱抗蚜性鑒定試驗[J].植物保護,1982(6):13.

[14] 杜瑞恒.蚜蟲發(fā)生對甜高粱主要經濟性狀影響的研究[C]∥中國作物學會.中國作物學會2006年學術年會論文集.中國作物學會,2006:4.

[15] Gahukar R T.Infestation levels of improved sorghum cultivars with Rhopalosiphum maidis Fitch and Eublemma gayneri Roths.in Senegal.[J].Tropical Agriculture,1993,15(2):145.

[16] 何富剛,顏范悅,辛萬民,等.國內外高粱種質抗高粱蚜鑒定與評價研究[J].遼寧農業(yè),1996(5):14-17.

[17] 董懷玉,徐秀德,劉彥軍,等.高粱種質資源抗高粱蚜鑒定與評價研究[J].雜糧作物,2000(2):43-45.

[18] 何富剛,劉俊,張廣學,等.高粱抗高粱蚜的生化基礎[J].昆蟲學報,1991(1):38-42.

[19] 楊延兵,管延安,張華文,等.山東高粱品種資源農藝性狀及營養(yǎng)品質分析[J].中國農學通報,2006(3):357-360.

[20] 閆占峰.高粱田蚜蟲發(fā)生規(guī)律與其天敵互作關系研究[D].北京：中國農業(yè)科學院,2011.

[21] F·G·馬克斯維爾.植物抗蟲育種[M].北京：農業(yè)出版社,1985:439-440.

[22] 吳廷娟,賀春貴,武德功,等.不同燕麥品種對蚜蟲的抗性比較試驗[J].草原與草坪,2007(3):38-40.