云南30個水稻品種對水稻白葉枯病的抗性評價

楊 俊， 艾 瑛， 王 星， 楊 超， 孫 雁*， 姬廣海*云南省生物資源保護與利用國家重點實驗室，云南 昆明 6500; 通海縣植保植檢站，云南 玉溪 65700

水稻白葉枯病是由黃單胞桿菌水稻致病變種Xanthomonasoryaepv.oryzae引起的細菌病害，屬于外來入侵物種，2004年被列入《中國外來入侵物種編目》(徐海根和強勝,2004)，物種編號BH033。白葉枯病是水稻三大病害之一，該病在我國華南、華中和華東以及西南部分稻區(qū)經(jīng)常暴發(fā)成災。病害發(fā)生時可導致20%～50%的減產(chǎn)，嚴重時可導致顆粒無收(Kumaretal.,2013)。生產(chǎn)上主要采用農(nóng)藥防治水稻白葉枯病，近年來由于田間生產(chǎn)中農(nóng)藥選用和施用的不合理，導致水稻白葉枯病菌出現(xiàn)抗、耐藥性菌株，致使噻枯唑、噻唑鋅和鏈霉素類農(nóng)藥的效用變低(徐穎等，2013； 楊雅云等，2014； 朱樺琳等，2014)。選育種植抗性品種是防治植物細菌病害最有效和最經(jīng)濟的手段；但由于病原菌致病小種的遺傳變化會導致原有抗病品種的抗性喪失(王明明等，2017)，所以篩選新的抗性資源和抗病基因?qū)共∑贩N的培育具有重要意義。近年來，國內(nèi)外研究者已經(jīng)從常規(guī)栽培稻、地方稻和野生稻中發(fā)現(xiàn)了42個白葉枯病抗性基因。國家水稻數(shù)據(jù)中心(http:∥www.ricedata.cn/gene/)記錄38個；李定琴等(2017)綜述了40個抗病基因Xa1-Xa40的研究進展；Xa41和Xa42是最近研究發(fā)現(xiàn)的抗性基因(Vikal & Bhatia,2017)。其中，9個基因被成功克隆，分別為Xa1、Xa3/Xa26、xa5、Xa10、xa13、Xa21、Xa23、xa25 和Xa27，6個顯性基因為Xa1、Xa10、Xa21、Xa23、Xa26、Xa27，3個隱性基因為xa5、xa13和xa25(Chenetal.,2002; Liuetal.,2011; Iyer & McCouch,2004; Songetal.,1995; Sunetal.,2004; Wangetal.,2015; Yoshimuraetal.,1983)。

云南不僅是水稻的起源中心之一，而且具有豐富的稻種資源，國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的3個野生稻品種在云南均有發(fā)現(xiàn)(肖素勤等，2017; 余騰瓊等，2016)。本試驗研究云南各稻區(qū)的一些主栽品種、區(qū)試材料和地方稻對水稻白葉枯病的抗性水平，以期為水稻品種布局、育種工作提供參考，也為有效利用抗病品種及研究抗病品種的遺傳特性和抗病基因鑒定奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試水稻品種

供試水稻品種為云南省各稻區(qū)的30種水稻種質(zhì)材料，水稻類型及其來源如表1。其中，主栽品種13種，區(qū)試材料12種，地方稻5種。感病對照品種為日本晴。

表1 用于測試抗性的云南水稻品種Table 1 Rice cultivars tested for resistance against the major pathogenis strains in Yunnan Province, China

1.2 供試水稻白葉枯病原菌

所采用的7個致病型標準菌株包括6個中國標準白葉枯病菌株小種C4-C9 (YN7、YN11、HEN11、SCYC-6、FUJ、YN24)和1個國際標準菌株菲律賓6號小種PX099 。菌株來源：云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)多樣性國家工程中心。

1.3 水稻的種植與接種

于2017年4月中旬在云南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院開始水稻育苗，5月中下旬移栽種植于云南農(nóng)業(yè)大學試驗基地，待水稻孕穗期準備接種。接種菌懸液的制備：從-80 ℃超低溫冰箱內(nèi)取出白葉枯病菌菌種在NA培養(yǎng)基上復壯，劃線傳代培養(yǎng)(28 ℃、24 h)2次后，利用無菌水配制成3×108CFU·mL-1(D600 nm約0.5)的菌懸液，15 min內(nèi)進行剪葉接種(用預先處理的型號一致的接種剪刀蘸取菌懸液，在水稻孕穗拔節(jié)期選取主莖劍葉平展葉片，剪刀平置，刀尖稍向上，減去約葉片長度的 1/10)。每個菌株至少接種每個品種3株，每株至少剪3片葉(Kauffmanetal.,1973)。

1.4 調(diào)查指標與抗性分級標準

接種21 d后(待感病對照完全發(fā)病)量取葉片的全葉長和病斑長。參考Los & IRRI (1996)用病斑長與全葉長的比值作為抗性分級標準:0級為高抗(highly resistant，HR)，比值<5%；1級為抗(resistant,R)，5%≤比值<10%；3級為中抗(medium resistance,MR)，10%≤比值<25%;5級為中感(medium susceptibility,MS),25%≤比值<50%；7級為感(susceptibility，S)，50%≤比值<75%；9級為高感(highly susceptible,HS),75%≤比值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

運用軟件EXCEL 2010和SPASS 18對30個品種的抗性結(jié)果基于非加權(quán)組平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means，UPGMA)進行聚類分析(李棟等，2018； 吳憲等，2015)。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南省30個水稻品種對水稻白葉枯病的抗性

30個品種接種7個水稻白葉枯病原菌的抗感反應結(jié)果(表2)顯示，只有2個材料(玉粳16和JS42糯稻)對7個病原菌均表現(xiàn)抗性；對7個菌株均表現(xiàn)感病的水稻品種有15份，占參試材料的50%。

對國內(nèi)標準C4致病型菌株(YN7)具有抗性的水稻品種為7個(區(qū)試材料6個，主栽品種1個)，占參試材料的23.33%；對C5致病型菌株(YN11)具有抗性的水稻品種有4個(區(qū)試材料3個，主栽品種1個),占參試材料的13.33%；對C6致病型菌株(HEN11)具有抗性的水稻材料有8個(區(qū)試材料5個，主栽品種3個)，占參試材料的26.67%，其中有一個高抗材料隆科16；對C7致病型菌株(SCYC-6)具有抗性的水稻品種有5個(區(qū)試材料4個，主栽品種1個)，占參試材料的16.67%；對C8致病型菌株(FUJ)具有抗性的水稻品種有2個(均為區(qū)試材料)，占參試材料的6.67%；對C9致病型菌株(YN24)具有抗性的水稻品種有3個(區(qū)試材料2個，主栽品種1個)，占參試材料的10.00%；對菲律賓6號小種(PX099)具有抗性的水稻品種有6個(區(qū)試材料4個，主栽品種2個)，占參試材料的20.00%。由此可知，所有參試水稻品種中，區(qū)試材料對7個不同致病型白葉枯菌株表現(xiàn)抗性的比例高于主栽品種和地方稻，且5個地方稻品種對7個致病型菌株均未表現(xiàn)抗性。

表2 30個水稻品種對 7 個白葉枯病菌的抗性Table 2 Resistance levels of 30 Yunnanese rice cultivars to seven pathogenic Xanthomonas oryzae pv. oryzae strains

HR：高抗 Highly resistant； R：抗 Resistant； MR：中抗 Medium resistance； MS：中感 Medium susceptibility； S：感 Susceptibility； HS：高感 Highly susceptible。

2.2 聚類分析結(jié)果

通過聚類分析可得，30個水稻品種分為3個類群，2個抗性品種(玉粳16和JS42糯稻)聚為一簇；6個對某個致病型菌株具有抗性的水稻品種(岫粳17、玉粳14、版納毫糯18、JS2糯稻、千禧糯JS50和隆科16)聚為一簇；剩下的22個抗性較差的水稻品種聚為一簇。其中，抗性分級距離為20以上的品種只有玉粳16和JS42糯稻(圖1)。

圖1 基于30個品種對7個白葉枯病菌抗性結(jié)果的UPGMA聚類分析Fig.1 UPGMA cluster analysis of 30 cultivars based on resistance to seven pathogenic Xanthomonas oryzae pv. oryzae strains

3 討論

開展水稻種質(zhì)資源對水稻細菌病害的抗性評價是篩選抗病品種的基礎工作(俞咪娜等，2014)。袁筱萍等(2016)選用7個不同的白葉枯致病型代表菌株(JS97-6、KS6-6、JS158-2、浙173、1358、OS198、JS49-6)對198份秈稻和123份粳稻主栽品種進行抗性評價發(fā)現(xiàn)，供試的主栽品種對白葉枯病的抗性下降，抗和中抗品種不多。史波等(2016)采用國內(nèi)的鑒別小種R1(YN18)、R2(YN1)、R3(GD414)、R4(HEN11)、R5(ScYc-b)、R6(YN7)、R7(YN11)、R8(FUJ)和R9(YN24)對江蘇、吉林、湖南、云南、廣東及浙江6個省的75個主栽品種進行了抗性評價，結(jié)果表明，云南11個水稻品種只對3個小種(R1、R3、R4)有抗性，其他小種均沒有抗性品種，且缺乏對當?shù)貎?yōu)勢小種表現(xiàn)抗性的品種。針對野生稻、地方稻及其野生稻滲入系材料的抗性評價發(fā)現(xiàn)，不少抗性材料對云南的優(yōu)勢白葉枯致病小種具有抗性。本研究通過選用7個白葉枯標準菌株(菲律賓6號小種和國內(nèi)C4-C9致病型代表菌株)對云南30個水稻品種進行抗性評價，發(fā)現(xiàn)2個對7個致病型菌株均表現(xiàn)抗性的水稻品種玉粳16和JS42糯稻均為區(qū)試材料，值得進一步選育和推廣。對HEN11、SCYC-6、YN7、YN11、FUJ、YN241和PX099等7個致病型小種表現(xiàn)抗性的水稻品種分別占26.67%、16.67%、23.33%、13.33%、6.67%、10.00%和20.00%；對7個致病型菌株都表現(xiàn)感病的水稻品種為15個；3個不同類型的水稻中，區(qū)試材料抗白葉枯病菌的比例最高，主栽品種次之，地方稻中未發(fā)現(xiàn)抗性品種。這表明水稻白葉枯病原菌的不斷進化導致現(xiàn)在生產(chǎn)上大部分材料對優(yōu)勢致病型病原菌入侵的抵抗能力降低甚至喪失。今后應加強對病原菌小種變化和當?shù)厮酒贩N抗性水平的研究。

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