小麥抗赤霉病品種篩選

胡中澤 衣政偉 王安

摘要：為提高小麥生產(chǎn)水平及抗赤霉病特性，連續(xù)3年采用病麥粒表土接種法對不同小麥品種（系）赤霉病抗性、豐產(chǎn)性以及DON毒素含量進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，小麥抽穗至揚(yáng)花期是赤霉病發(fā)生的關(guān)鍵時期，尤其是小麥齊穗后第1個揚(yáng)花到揚(yáng)花結(jié)束歷時天數(shù)以及期間的天氣情況為赤霉病流行提供了環(huán)境條件。華麥7號、揚(yáng)麥21、寧麥13、農(nóng)豐88、寧麥資126等品種對赤霉病抗性較高，揚(yáng)麥15抗性較差。華麥7號、寧麥13、寧麥26等籽粒中DON毒素含量較低。寧麥13、揚(yáng)麥21、華麥7號、華麥8號、揚(yáng)麥22、揚(yáng)麥28豐產(chǎn)性較高。綜合而言，華麥7號、寧麥13、揚(yáng)麥21等是赤霉病抗性較高、產(chǎn)量較高的小麥品種。隨著赤霉病流行年份增多，篩選出適宜蘇中地區(qū)種植的高產(chǎn)、抗赤霉病小麥品種具有重要意義。

關(guān)鍵詞：小麥;赤霉病;品種篩選;DON毒素;抗病性;豐產(chǎn)性

中圖分類號： S512.103.4 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）15-0118-07

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積廣、產(chǎn)量高的糧食作物之一，小麥的高產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)對于全世界糧食保障和和諧穩(wěn)定具有重要意義。由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）等病菌引起的赤霉?。‵usarium head blight，簡稱FHB）是危害我國小麥生產(chǎn)的主要病害之一[1-4]。20世紀(jì)70、80年代，小麥赤霉病主要發(fā)生在我國長江以南地區(qū)，之后逐步向北擴(kuò)展蔓延，屬流行性真菌病害，多發(fā)生在多雨、氣候潮濕地區(qū)。目前，赤霉病己經(jīng)成為全國麥區(qū)的普遍性、常發(fā)性病害[5-6]。

由于連續(xù)數(shù)年使用多菌靈單一藥劑，赤霉病病菌抗藥性逐年上升[7]，其抗性基因在染色體中穩(wěn)定遺傳[8]。病原禾谷鐮刀菌在浸染小麥后產(chǎn)生脫氧雪腐鐮刀烯醇（deoxynivalenol，簡稱DON）等多種真菌毒素，被人和牲畜食用后產(chǎn)生廣泛的毒性效應(yīng)[9-11]。由于殺菌劑的長期施用，病原菌已經(jīng)具備不同程度的抗藥性[12-13]。我國從20世紀(jì)初就有計劃地從全球各地收集小麥種質(zhì)材料，并從抗病、品質(zhì)、農(nóng)藝性狀等諸多方面進(jìn)行研究[14-17]。選育抗性品種對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品安全等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本研究以2015—2018年引進(jìn)的幾十余種小麥品種進(jìn)行抗赤霉病比較試驗(yàn)，篩選適合江蘇省蘇中地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)抗赤霉病小麥品種，以期為合理調(diào)整小麥的品種結(jié)構(gòu)、提升小麥的綜合生產(chǎn)水平提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與供試品種

小麥品種由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所和江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，攜帶赤霉病菌的接種病麥粒由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所和江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

2015—2016年：11個小麥品種（系）分別為揚(yáng)麥21、揚(yáng)麥22、揚(yáng)麥12G16、寧麥13、寧麥21、寧麥22、寧麥26、揚(yáng)麥09-111、揚(yáng)麥15、鎮(zhèn)麥10號、華麥7號。

2016—2017年：12個小麥品種（系）分別為鎮(zhèn)麥10號、鎮(zhèn)麥12、隆麥28、華麥7號、寧麥13、寧麥26、揚(yáng)麥12G16、揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥21、揚(yáng)麥22、揚(yáng)麥25、農(nóng)豐88。

2017—2018年：12個小麥品種（系）分別為寧麥13、寧麥26、寧麥資126、明麥133、華麥8號、隆麥28、揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥21、揚(yáng)麥27、揚(yáng)麥28、揚(yáng)輻麥1025、蘇麥1028。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)基地位于江蘇省泰州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，為規(guī)則矩形，排灌便捷。前茬為水稻，秸稈全量還田，采用大型拖拉機(jī)旋耕，滅茬、破碎土塊。土壤性狀：pH值為6.4，有機(jī)質(zhì)含量為32.8 g/kg，速效氮含量為110.7 mg/kg，速效磷含量為6.9 mg/kg，速效鉀含量為100.3 mg/kg。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)設(shè)每個品種為1個小區(qū)，3次重復(fù)，隨機(jī)排列，四周設(shè)保護(hù)行，等行距人工條播，小區(qū)面積12 m2。每1 hm2設(shè)計基本苗為225萬株，播種前根據(jù)發(fā)芽率及千粒質(zhì)量計算確定播種量，根據(jù)天氣情況和土壤墑情，搶抓時機(jī)，11月上中旬播種，人工條播，播種量為160 kg/hm2。

1.2.3 肥料運(yùn)籌及病害防治 總施氮量為14 kg，基追肥比為7 ∶ 3。3月上旬和下旬進(jìn)行紋枯病和白粉病藥劑防治，防治藥劑對赤霉病發(fā)生不產(chǎn)生影響。

1.2.4 赤霉病抗性鑒定與抗病性評價指標(biāo) 對拔節(jié)期小麥人工撒播攜帶赤霉病菌的病麥粒，每天噴水霧1～2次，以達(dá)到保濕效果。小麥成熟期調(diào)查病害發(fā)生情況，病情調(diào)查采用對角線五點(diǎn)取樣法，每個調(diào)查點(diǎn)調(diào)查麥穗150個。參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1464.15—2007《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則第15部分：殺菌劑防治小麥赤霉病》[18]，計算病穗率、病情指數(shù)、防治效果。分級標(biāo)準(zhǔn)：0級，全穗無病;1級，發(fā)病面積占全穗面積的1/4及以下;3級，發(fā)病面積占全穗面積的>1/4～1/2;5級，發(fā)病面積占全穗面積的>1/2～3/4;7級，發(fā)病面積占全穗面積的3/4以上。

病穗率=病穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù)×100%;

病情指數(shù)=∑（各級病株數(shù)×相對級數(shù)值）/（調(diào)查總株數(shù)×7）×100;

測定實(shí)產(chǎn)：每個處理割4 m2麥穗，脫粒、曬干調(diào)查產(chǎn)量構(gòu)成、測實(shí)產(chǎn)。

1.2.5 DON含量測定 采用北京華安麥科生物技術(shù)有限公司提供的嘔吐毒素（DON）ELISA檢測試劑盒檢測籽粒中的DON含量，按試劑盒說明書操作。

1.2.6 分析方法 一般性統(tǒng)計采用Excel 2010分析，相關(guān)性數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 揚(yáng)花期天氣狀況對赤霉病的影響

小麥抽穗至揚(yáng)花期是赤霉病發(fā)生的關(guān)鍵時期，尤其是小麥齊穗后第1個揚(yáng)花到揚(yáng)花結(jié)束歷時天數(shù)以及期間的天氣情況為赤霉病流行提供了環(huán)境條件。

由表1可知，2015—2016年，參試的11個小麥品種（系）抽穗揚(yáng)花歷時在18～22 d之間。寧麥21和華麥7號抽穗揚(yáng)花歷時最短，共18 d;揚(yáng)麥21號抽穗揚(yáng)花歷時最長，共22 d。4月中旬到5月上旬這段時間平均氣溫較常年同期偏高0.7～2.5 ℃;降水量較常年同期偏多近5成以上。高溫高濕天氣導(dǎo)致稻樁子囊殼平均叢帶菌率上升，這也是當(dāng)年赤霉病流行程度較高的原因之一。

2016—2017年，參試的12個小麥品種（系）抽穗揚(yáng)花歷時在24～28 d之間。寧麥13抽穗揚(yáng)花歷時最短，共24 d;揚(yáng)麥15號抽穗揚(yáng)花歷時最長，共28 d。4月中旬到5月上旬這段時間平均氣溫較常年同期偏高0.6～1.6 ℃;降水量較常年同期偏少近2成以上，甚至在4月下旬降水量不足常年同期的10%。

2017—2018年，參試的12個小麥品種（系）抽穗揚(yáng)花歷時在18～21 d之間。隆麥28、揚(yáng)麥21和揚(yáng)輻麥1025抽穗揚(yáng)花歷時最短，共18 d;明麥133抽穗揚(yáng)花歷時最長，共21 d。4月中旬到5月上旬這段時間平均氣溫較常年同期偏高0.87～2.70 ℃。有意思的是，4月降水量為42.1 mm，比常年同期偏少近4成。其中，上旬23.1 mm，較常年同期偏多4成;中旬0.9 mm，比常年同期異常偏少;下旬 18.1 mm，較常年同期偏少近2成。5月降水量為256.9 mm，是常年同期的3倍。其中，上旬 134.0 mm，是常年同期的4.2倍。雖然拔節(jié)末期和揚(yáng)花末期雨水較多，抽穗期、揚(yáng)花初期和揚(yáng)花盛期雨水較常年偏少，但是2018年赤霉病處于低流行年度。因此，推測造成赤霉病流行的主要原因是田間濕度，而氣溫只是輔助因素。

2.2 病害發(fā)生情況

由圖1可知，2016—2018年這3年小麥抽穗天氣狀況的差異導(dǎo)致了年度間小麥品種間發(fā)病率和病情指數(shù)的差異。2015—2016年，參試的11個小麥品種（系）中，華麥7號、寧麥13、寧麥26對赤霉病抗性較高，發(fā)病率分別為23.20%、27.20%、18.13%，病情指數(shù)分別為6.70、7.70、4.70;揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥22、寧麥21對赤霉病抗性較低，發(fā)病率分別為63.70%、53.97%、55.13%，病情指數(shù)分別為17.17、14.27、14.13。發(fā)病率最高的揚(yáng)麥15比發(fā)病率最低的寧麥26高45.57%，相差2.51倍; 病情指數(shù)最高的鎮(zhèn)麥10號，比病情指數(shù)最低的寧麥26高13.20，相差2.81倍。

2016—2017年，參試的12個小麥品種（系）中，農(nóng)豐88、華麥7號、揚(yáng)麥22、寧麥13、寧麥26對赤霉病抗性較高，發(fā)病率分別為1.92%、1.16%、2.18%、1.54%、2.40%，病情指數(shù)分別為0.29、0.17、0.31、0.26、0.37;隆麥28、揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥25對赤霉病抗性較低，發(fā)病率分別為6.94%、7.33%、6.57%，病情指數(shù)分別為1.03、1.15、1.02。發(fā)病率最高的揚(yáng)麥15比發(fā)病率最低的華麥7號高6.17%，相差5.32倍;病情指數(shù)最高的揚(yáng)麥15比病情指數(shù)最低的華麥7號高0.98，相差5.76倍。

2017—2018年，參試的12個小麥品種（系）中，寧麥資126對赤霉病抗性較高，發(fā)病率為3.08%，病情指數(shù)為1.81;揚(yáng)麥15對赤霉病抗性較低，發(fā)病率為10.34。發(fā)病率最高的揚(yáng)麥15，比發(fā)病率最低的寧麥資126高12.03%，相差3.91倍;病情指數(shù)最高的揚(yáng)麥15，比病情指數(shù)最低的寧麥資126高8.52，相差4.70倍。

根據(jù)3年小麥赤霉病病害發(fā)生結(jié)果分析，揚(yáng)麥15對小麥赤霉病抗性較差，華麥7號、揚(yáng)麥21、寧麥13、農(nóng)豐88、寧麥資126對小麥赤霉病抗性較高。

2.3 不同小麥品種DON毒素情況

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON），又稱嘔吐毒素，是由小麥赤霉病病菌禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）產(chǎn)生的單端孢霉烯族毒素。對2015—2016年不同品種（系）籽粒的DON含量進(jìn)行測定，由圖2可知，毒素含量范圍為0.01～1.13 μg/g，寧麥系列含量范圍為0.01～0.29 μg/g，揚(yáng)麥系列含量范圍為0.62～1.13 μg/g;寧麥系列的低毒素積累抗性明顯優(yōu)于揚(yáng)麥系列。11個品種（系）中揚(yáng)麥09-111、揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥22籽粒毒素含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2761—2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中真菌毒素限量》）。此外，結(jié)合病情發(fā)生情況來看，雖然鎮(zhèn)麥10號、寧麥21發(fā)病較重，但籽粒毒素含量卻不高，符合DON毒素國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，低毒素積累抗性可以成為今后江蘇省小麥赤霉病抗性鑒定研究的方向之一。

2.4 產(chǎn)量情況

小麥赤霉病主要發(fā)生在穗期，病原物侵入麥穗影響小麥養(yǎng)分和水分的輸送，直接影響小麥穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等產(chǎn)量性狀。由表2可知，2015—2016年，各品種（系）有效穗在29.50萬～36.00萬穗/667 m2 之間，揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥22有效穗較高，鎮(zhèn)麥10號、揚(yáng)麥21、寧麥22有效穗較低;穗粒數(shù)在 30.50～36.6粒/穗之間，揚(yáng)麥09-111、揚(yáng)麥21穗粒數(shù)較高，華麥7號、鎮(zhèn)麥10號、揚(yáng)麥15穗粒數(shù)較低;千粒質(zhì)量在30.10～36.57 g之間，華麥7號、揚(yáng)麥12G16、揚(yáng)麥21千粒質(zhì)量較高，揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥22、寧麥13、寧麥22千粒質(zhì)量較低;實(shí)際產(chǎn)量在228.80～321.20 kg/667 m2之間，華麥7號、揚(yáng)麥21、揚(yáng)麥22產(chǎn)量較高，鎮(zhèn)麥10號、寧麥22產(chǎn)量較低。

2016—2017年各品種（系）有效穗在28.84～40.43萬穗/667 m2之間，揚(yáng)麥25、寧麥13、寧麥26有效穗較高，鎮(zhèn)麥12、揚(yáng)麥22有效穗較低;穗粒數(shù)在29.55～37.57粒/穗之間，揚(yáng)麥21穗粒數(shù)較高，揚(yáng)麥15、寧麥26穗粒數(shù)較低;千粒質(zhì)量在 31.92～41.99 g之間，鎮(zhèn)麥12千粒質(zhì)量較高，揚(yáng)麥22、揚(yáng)麥25千粒質(zhì)量較低;實(shí)際產(chǎn)量在219.35～ 362.31 kg/667 m2 之間，華麥7號、揚(yáng)麥22產(chǎn)量較高，農(nóng)豐88、寧麥26產(chǎn)量較低。

2017—2018年各品種（系）有效穗在22.26萬～30.44萬穗/667 m2之間，華麥8號、寧麥13、揚(yáng)麥28有效穗較高，明麥133、揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥27有效穗較低;穗粒數(shù)在36.41～43.28粒/穗之間，明麥133、寧麥26穗粒數(shù)較高，揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥27、寧麥13穗粒數(shù)較低;千粒質(zhì)量在32.10～41.97 g之間，揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥21、揚(yáng)麥27、揚(yáng)麥28千粒質(zhì)量較高，寧麥26、寧麥資126千粒質(zhì)量較低;實(shí)際產(chǎn)量在 287.58～392.31 kg/667 m2 之間，華麥8號、揚(yáng)麥28產(chǎn)量較高，明麥133、寧麥資126產(chǎn)量較低。

根據(jù)3年試驗(yàn)小麥產(chǎn)量結(jié)果分析，寧麥13、揚(yáng)麥21、華麥7號、華麥8號、揚(yáng)麥22、揚(yáng)麥28豐產(chǎn)性較高。

2.5 DON毒素與產(chǎn)量、發(fā)病的關(guān)系

對2015—2016年小麥赤霉病病穗率、病情指數(shù)、DON含量與小麥產(chǎn)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，由表3可知，病穗率與病情指數(shù)、DON含量相關(guān)系數(shù)分別為0.895、0.759，均達(dá)到極顯著正相關(guān)（P<0.01）;與穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)分別為-0.777、-0.737、-0.831，達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）;與有效穗相關(guān)系數(shù)為0.409，無相關(guān)性。病情指數(shù)與DON含量相關(guān)系數(shù)為0.727，呈顯著正相關(guān);與穗粒數(shù)相關(guān)系數(shù)為-0.876，呈極顯著負(fù)相關(guān);與實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為-0.734，呈顯著負(fù)相關(guān);與有效穗、千粒質(zhì)量相關(guān)系數(shù)分別為0.169、-0.591，無相關(guān)性。DON含量與有效穗相關(guān)系數(shù)為0.168，無相關(guān)性;與穗粒數(shù)相關(guān)系數(shù)為-0.610，呈顯著負(fù)相關(guān);與千粒質(zhì)量、實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)分別為-0.812、-0.800，呈極顯著負(fù)相關(guān)。有效穗與穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)分別為 -0.118、-0.505、-0.437，無相關(guān)性。穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量相關(guān)系數(shù)為0.613，呈顯著相關(guān);與實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.819，呈極顯著相關(guān);千粒質(zhì)量與實(shí)際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.887，呈極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)分析不同年度間小麥抽穗揚(yáng)花期歷時天數(shù)、平均氣溫和平均降水量。結(jié)合年度間發(fā)病情況，歷時天數(shù)、平均降水量是變量，平均氣溫是常量。寧麥13、華麥7號等歷時天數(shù)較少，發(fā)病較輕;而揚(yáng)麥15等歷時天數(shù)較多。因此，小麥齊穗后第1個揚(yáng)花到揚(yáng)花結(jié)束歷時天數(shù)多將會增加赤霉病子囊孢子的侵染概率，但不是主要決定因素。3個年度抽穗揚(yáng)花期平均氣溫均較常年同期偏高1～2 ℃，但只有第1年度發(fā)病程度較重，說明溫度只是赤霉病流行發(fā)生的輔助條件。2015—2016年抽穗揚(yáng)花期降水量較常年同期偏多，而2016—2017、2017—2018年降水量較常年同期偏少， 導(dǎo)致第1年赤霉病發(fā)生程度較高。因此，田間高濕高溫條件能夠幫助孢子在麥穗上垂直發(fā)展。相反，揚(yáng)花期天氣晴朗，子囊孢子侵染能力大大減弱，這也是2017、2018年蘇中地區(qū)小麥赤霉病發(fā)生較輕的最主要原因。

禾谷鐮刀菌引起的小麥赤霉病除了造成減產(chǎn)外，最重要的危害在于產(chǎn)生DON毒素[19]。病菌持續(xù)侵染籽粒，導(dǎo)致毒素積累，一旦籽粒毒素含量超過國家限定標(biāo)準(zhǔn)，勢必導(dǎo)致小麥?zhǔn)諆εc加工利用難題。試驗(yàn)對2015—2016年不同品種（系）籽粒的DON含量測定發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)麥10號、寧麥21發(fā)病較重，但籽粒毒素含量卻不高。因此在缺乏主效抗病基因的情況下，高產(chǎn)、低毒素積累抗性可以成為今后小麥赤霉病抗性篩選研究的方向之一。

對小麥赤霉病的防治應(yīng)在農(nóng)業(yè)防治的基礎(chǔ)上選育抗病、耐病品種，化學(xué)防治為輔助的綜合防治方式[20]。選育抗病、耐病品種是防控小麥赤霉病最科學(xué)、最根本、最有效的措施。本研究通過3個年度小麥品種赤霉病抗性鑒定試驗(yàn)，綜合分析不同品種間發(fā)病情況、毒素含量差異以及產(chǎn)量性狀，篩選出華麥7號、寧麥13、揚(yáng)麥21等適宜江蘇省蘇中地區(qū)種植，且對赤霉病抗性較高、產(chǎn)量較高的小麥品種，為合理調(diào)整小麥的品種結(jié)構(gòu)、提升小麥的綜合生產(chǎn)水平提供參考。

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