山西省小麥品種對(duì)白粉病的抗性鑒定與評(píng)價(jià)

程天靈，溫輝芹，裴自友，李 雪，張立生，朱 玫，王宏兵

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030031）

由小麥白粉菌（Blumeria graminis f.sp.tritici）引起的小麥白粉病是一種流行性病害，是我國小麥生產(chǎn)上的主要病害之一。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心統(tǒng)計(jì)，2015年全國小麥白粉病發(fā)生面積達(dá)842.1萬hm2。小麥白粉病在苗期和成株期均可發(fā)生并產(chǎn)生危害，小麥白粉病侵害小麥植株地上部各器官，以葉片為主，發(fā)病嚴(yán)重時(shí)還可危害莖稈和穗部，在流行年份可造成5%～34%的產(chǎn)量損失［1］。小麥?zhǔn)巧轿魇〉诙蠹Z食作物，常年播種面積66.7萬hm2，山西省小麥的主要病害有條銹病、葉銹病、白粉病、紋枯病和赤霉病，其中白粉病常年發(fā)生面積最大，2011—2018年年均發(fā)生20.2萬hm2，約占小麥播種面積的30%，其中2016年偏重發(fā)生，發(fā)病面積為28.0萬hm2。小麥白粉病已成為影響山西省小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要病害之一［2］。

大量的研究表明，培育和種植抗病品種是防治小麥白粉病最經(jīng)濟(jì)、有效和安全可靠的途徑，而品種的抗病性鑒定和抗源的篩選是品種推廣和抗白粉病研究的基礎(chǔ)［3］。研究人員先后開展了對(duì)山東［4］、貴州［5］、新疆［6］、河南［7］、陜西［8］、甘肅［9］等地的小麥推廣品種、區(qū)域試驗(yàn)品種和小麥品系的白粉病抗性鑒定［10-11］，并進(jìn)行了白粉病抗性基因推導(dǎo)［12-13］、分子標(biāo)記檢測［14-15］和抗病新基因的挖掘與利用［16］。在山西，原宗英等鑒定表明，參加2014—2015年山西省小麥區(qū)域試驗(yàn)的品種全部感白粉病，迫切需要培育抗病品種［17］。

山西省小麥種植區(qū)劃分南部中熟冬麥區(qū)（屬黃淮北片冬麥區(qū)）和中部晚熟冬麥區(qū)（屬北部冬麥區(qū)），進(jìn)一步按水旱地劃分，山西省冬小麥品種區(qū)域試驗(yàn)對(duì)應(yīng)設(shè)有南部中熟冬麥區(qū)水地組（南部水地）、南部中熟冬麥區(qū)旱地組（南部旱地）、中部晚熟冬麥區(qū)水地組（中部水地）和中部晚熟冬麥區(qū)旱地組（中部旱地）4個(gè)區(qū)組。本研究通過對(duì)上述4個(gè)生態(tài)區(qū)組山西省主栽小麥品種、小麥區(qū)域試驗(yàn)品種苗期和田間成株期白粉病抗性進(jìn)行鑒定和評(píng)價(jià)，旨在了解山西小麥品種的白粉病抗性水平，為品種推廣和小麥抗白粉病育種中親本的選擇、挖掘抗病新基因提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種共117份，其中包括山西省主栽小麥品種28份、2015—2016年和2016—2017年山西省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種89份，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所優(yōu)質(zhì)小麥課題組提供。

1.2 白粉病菌株

試驗(yàn)所用白粉病菌株為混合菌株，含E09菌株以及筆者所在課題組收集自介休市、晉中市、黎城縣、長子縣等麥區(qū)的白粉病菌株，其中，華北地區(qū)流行的小麥白粉菌菌株E09由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所周益林研究員提供。

1.3 白粉病抗性鑒定方法

1.3.1 苗期白粉病抗性鑒定 將供試小麥品種（系）種在9 cm×9 cm營養(yǎng)缽，小麥感病對(duì)照品種為京雙16，每缽播種10粒，營養(yǎng)缽放入周轉(zhuǎn)箱置于培養(yǎng)室，自然光照，溫度為18～20℃。當(dāng)?shù)?張葉完全展開后，用掃拂法充分接種在感病品種輝縣紅上繁殖白粉菌分生孢子，接種后蓋塑料膜保濕24 h，待感病品種充分發(fā)病后，按盛寶欽的0～4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［18］調(diào)查記載病情反應(yīng)型，其中0級(jí)為免疫，1級(jí)為高抗，2級(jí)為中抗，3級(jí)為中感，4級(jí)為高感。評(píng)價(jià)時(shí)，以0～2級(jí)為抗病，3～4級(jí)為感病。

1.3.2 成株期白粉病抗性鑒定 試驗(yàn)于2017—2018年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院榆次東陽基地（112°40′E、37°32′N）進(jìn)行，播種日期為2017年10月5日。試驗(yàn)材料人工開溝種植，每個(gè)品種種1行，行長1.5 m，行距25 cm，每行播種量為50粒，每隔20行種1行感病對(duì)照品種京雙16，同時(shí)，鑒定圃四周種植京雙16為誘發(fā)行，2018年4月17日下午（小麥拔節(jié)期）在誘發(fā)行上接種混合菌株，同時(shí)將菌苗就地定植，之后立即蓋塑料布保濕過夜，接種后根據(jù)天氣情況每10 d澆水1次，以利于充分發(fā)病。在2018年5月31日（小麥灌漿期）采用0～9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［19］調(diào)查記載病情，其中0級(jí)為免疫，1～2級(jí)為高抗，3～4級(jí)為中抗，5～6級(jí)為中感，7～9級(jí)為高感。評(píng)價(jià)時(shí)，以0～4級(jí)為抗病，5～9級(jí)為感病。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西省主栽小麥品種白粉病抗性鑒定

由表1可知，苗期28個(gè)山西省小麥主栽品種中沒有免疫和高抗品種，僅運(yùn)黑28表現(xiàn)中抗，占主栽品種的3.57%；27個(gè)品種表現(xiàn)感?。?6.43%），其中，包括7個(gè)中感品種（25.00%）和20個(gè)高感品種（71.43%）。按生態(tài)區(qū)組看，南部旱地品種抗性最差，全部高感白粉病。

表1 山西省主栽小麥品種苗期和成株期白粉病抗性表現(xiàn)

成株期白粉病抗病性鑒定結(jié)果表明，運(yùn)黑28（免疫）、良星99（高抗）、濟(jì)麥22（中抗）、鑫麥296（中抗）和山農(nóng)22（中抗）5個(gè)品種表現(xiàn)抗病，占17.86%；冀麥325、臨汾8050和臨遠(yuǎn)8號(hào)等14個(gè)品種表現(xiàn)中感，占50.00%；魯原502、堯麥16和晉麥47等9個(gè)品種表現(xiàn)高感，占32.14%。按生態(tài)區(qū)組看，南部水地主栽品種抗病性相對(duì)較好，抗病和感病品種比例分別為45.45%、54.55%；中部水地、南部旱地和中部旱地品種均為感病品種，其中，中部水地和中部旱地主栽品種全部表現(xiàn)中感，南部旱地品種中，中感、高感品種分別占30.00%、70.00%。

綜合來看，僅運(yùn)黑28品種表現(xiàn)苗期和成株期均抗病。

2.2 山西省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種白粉病抗性分析

由表2可知，苗期僅圣麥104和舜麥186表現(xiàn)中抗，占區(qū)試品種的2.25%，87個(gè)品種表現(xiàn)感病，占97.75%，其中，包括29個(gè)中感品種（32.58%）和58個(gè)高感品種（65.17%）。按生態(tài)區(qū)組看，南部旱地品種抗性最差，高感品種占82.61%。

成株期白粉病抗病性鑒定結(jié)果表明，運(yùn)黑14207表現(xiàn)免疫，占1.12%；堯豐1000和伊麥158 2個(gè)品種表現(xiàn)高抗，占2.25%；表現(xiàn)中抗的有臨6308、臨Y8012、輪選149和圣麥116等17個(gè)品種，占19.10%；ZM148、嘉麥168和京麥1768等58個(gè)品種表現(xiàn)中感，占65.17%；MY5859、京麥5381和沃麥611等11個(gè)品種高感白粉病，占12.36%。綜合看，抗病和感病品種所占比例分別為22.47%、77.53%。按生態(tài)區(qū)組看，南部水地主栽品種抗病性相對(duì)較好，抗病品種所占比例由大到小依次為南部水地（47.06%）＞南部旱地（8.70%）＞中部旱地（6.67%）＞中部水地（5.88%）。抗病品種數(shù)量依次為南部水地（16個(gè)）＞南部旱地（2個(gè)）＞中部水地（1個(gè)）＝中部旱地（1個(gè)），且免疫和高抗品種均為南部水地品種。

表2 山西省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種苗期和成株期白粉病抗性表現(xiàn)

苗期和成株期均表現(xiàn)抗病的品種有圣麥104和舜麥186，僅占2.25%。

3 討論與結(jié)論

本研究利用白粉病混合菌株對(duì)117個(gè)山西省小麥品種進(jìn)行了抗性鑒定，結(jié)果表明，品種間存在較大差異，苗期和成株期均表現(xiàn)抗病的品種有運(yùn)黑28、圣麥104和舜麥186 3個(gè)品種，僅占2.56%。供試的28個(gè)主栽品種的成株期抗性多數(shù)表現(xiàn)較差，感病品種占參試主栽品種的82.14%，僅運(yùn)黑28、良星99、濟(jì)麥22、鑫麥296和山農(nóng)22 5個(gè)品種表現(xiàn)抗病，占17.86%，而且，上述抗病品種均為南部水地品種。中部水地、南部旱地和中部旱地品種中均沒有發(fā)現(xiàn)成株期抗病品種，其中中部水地和中部旱地品種全部表現(xiàn)中感，而在南部旱地中高感品種占比達(dá)70.0%，會(huì)造成在豐水年旱地品種因高感白粉病，導(dǎo)致小麥嚴(yán)重減產(chǎn)。因此必須加快抗病品種的培育，減少感病主栽品種種植，從而實(shí)現(xiàn)減少農(nóng)藥用量，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，保證山西小麥的可持續(xù)生產(chǎn)。

山西省區(qū)域試驗(yàn)品種中成株期白粉病免疫、高抗、中抗、中感、高感品種分別占鑒定品種的1.12%、2.25%、19.10%、65.17%和12.36%，其中來自南部水地的運(yùn)黑14207、堯豐1000和伊麥158表現(xiàn)免疫或高抗，4個(gè)區(qū)組中臨6308、臨Y8012和輪選149等17個(gè)表現(xiàn)中抗，抗病品種所占比例由大到小依次為南部水地（47.06%）＞南部旱地（8.70%）＞中部旱地（6.67%）＞中部水地（5.88%）。上述抗病品種可作為育種親本加以利用，同時(shí)有希望從后備品系中育成中抗白粉病小麥品種。

具有優(yōu)良性狀大面積推廣的品種良星99、濟(jì)麥22和嬰泊700對(duì)山西省小麥白粉病混合菌株表現(xiàn)成株期抗病，說明良星99的抗白粉病基因Pm52、濟(jì)麥22上的2BL抗病基因、嬰泊700含有的Pm2基因座等位基因均為有效抗病基因［20-22］。具有白粉病成株期抗性的2個(gè)品種（運(yùn)黑28和運(yùn)黑14207）籽粒都為藍(lán)粒，說明其所攜帶的控制藍(lán)粒染色體片段或基因可能有成株期抗白粉病新基因，值得深入研究。同時(shí)，筆者所在課題組在多年研究中也發(fā)現(xiàn)育成的具有中間偃麥草血緣的藍(lán)粒品系，成株期高抗白粉病。由于抗病鑒定中菌種、接種鑒定時(shí)期、評(píng)價(jià)方法和環(huán)境因素等差異導(dǎo)致部分品種與品種審定公告或山西省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種抗性鑒定單位（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所負(fù)責(zé)）的鑒定結(jié)果不一致。

小麥白粉病菌生理小種多，毒性變異快，品種抗性易喪失。在我國的抗白粉病育種中，Pm1、Pm3、Pm5、Pm8等抗病基因?qū)ξ覈F(xiàn)在流行的白粉病菌株已經(jīng)喪失了抗性，Pm4a在我國的大部分地區(qū)仍然有較高的抗性，可以應(yīng)用在生產(chǎn)上［16］。來源于簇毛麥的Pm21是目前對(duì)小麥白粉病抗性最強(qiáng)、抗譜最廣的基因，已作為抗源選育出一批高抗白粉病的新品種和新品系［23］。因此，必須聚合不同抗性基因，培育抗譜更廣、特別是兼抗多種病害的小麥新品種。

今后將利用與抗白粉病基因共分離或緊密連鎖的分子標(biāo)記，檢測小麥品種（系）相關(guān)抗白粉病基因的組成，明確上述117個(gè)小麥品種（系）的抗病基因多樣性，為分子標(biāo)記輔助選擇方法高效利用抗病基因、快速聚合主效基因以及培育多抗小麥新品種提供科學(xué)參考。