江蘇省2016—2020年水稻新品種 (系)和主栽品種對稻瘟病的抗病性評價

齊中強， 于俊杰， 張榮勝， 俞咪娜， 杜 艷， 曹慧娟， 宋天巧， 潘夏艷， 梁 棟， 劉永鋒

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，江蘇南京 210014)

由稻瘟病菌()引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)上最重要的病害之一，在全世界稻區(qū)均有發(fā)生。江蘇省屬于南北氣候過渡帶，是稻瘟病高發(fā)地區(qū)，常年防治面積超過200萬hm，嚴重威脅江蘇省水稻安全生產(chǎn)。利用水稻品種的抗性控制稻瘟病的發(fā)生和危害是最經(jīng)濟有效的防治措施。不同水稻品種對稻瘟病的抗性差異明顯，因此鑒定和評價江蘇省水稻新品種(系)對稻瘟病的抗性，對全省水稻抗病育種及綜合防控具有重要的指導(dǎo)意義。本研究擬對2016—2020年江蘇省區(qū)(預(yù))試品種(系)和主栽品種對稻瘟病進行抗性鑒定，明確其抗感情況，為稻瘟病的綜合防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 品種

參試水稻新品種(系)共2 120份，其類型及年度間分布見表1，2016年1個、2017年2個、2019年1個雜交中秈未孕穗，不做統(tǒng)計；主栽品種共計770份(來自江蘇省種子站安全性測試品種)，其類型及年度間分布見表2。

表1 江蘇省2016—2020年區(qū)試和預(yù)試水稻新品種(系)數(shù)量及類型

表2 江蘇省2016—2020年水稻主栽品種數(shù)量及類型

1.2 鑒定用菌株

水稻稻瘟病抗性鑒定用菌株：2016年，2016-222(ZB)、2016-218(ZC)、2016-375(ZD)、2016-378(ZE)、2016-44(ZF)、2016-118(ZG)，共計6個小種的菌株；2017年：2017-155(ZB)、2017-108(ZC)、2017-67(ZD)、2017-32(ZE)、2017-28(ZF)、2017-39(ZG)，共計6個小種的菌株；2018年：2018-4(ZB)、2018-65(ZC)、2018-102(ZD)、2018-222(ZE)、2018-241(ZG)，共計5個菌株；2019年：2019-16-3(ZB)、2019-522(ZC)、2019-587(ZD)、2019-746(ZE)、2019-863(ZF)和2019-924(ZG)，共計6個菌株；2020年：2020-110(ZB)、2020-183(ZC)、2020-321(ZD)、2020-113(ZE)和2020-353(ZG)，共計5個菌株。以上供試菌株均由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供。

1.3 稻瘟病抗性鑒定方法[6]

1.3.1 人工接種鑒定 苗瘟的鑒定：稻瘟病抗性鑒定采用苗期噴霧法接種，將參試材料用抗菌素402浸種3 d后，用清水沖洗催芽1～2 d，播于育秧盤內(nèi)，每個品種(系)播15～20粒。將供試菌株移植RCA(玉米粉40 g、稻稈50 g、瓊脂20 g)培養(yǎng)基上，在25 ℃下培養(yǎng)7 d，用黑光燈照射72 h，待稻瘟病病菌產(chǎn)生孢子后，再用無菌水洗下，配成10×10倍顯微鏡下每個視野30～40個孢子的懸浮液，在水稻秧苗3葉1心期時，隔離噴霧接種，每個品種(系)重復(fù)3次，在遮陰棚內(nèi)保濕7 d后，按國際統(tǒng)一標準，檢查發(fā)病情況，分級記載。

穗頸瘟的人工鑒定：穗頸瘟用上述稻瘟病菌株孢子的混合液在水稻孕穗初期注射接種，孢子量同苗期孢子含量，每株注射1 mL，每天每隔2 h噴霧 3 min，破口后停止噴霧。在水稻成熟后按統(tǒng)一標準調(diào)查結(jié)果。

1.3.2 田間誘發(fā)鑒定 田間自然鑒定在江蘇省常州市金壇區(qū)基地和江蘇省連云港市贛榆區(qū)基地進行。其中所有區(qū)試組、主栽品種、中熟中粳預(yù)試組和雜交中秈預(yù)試組在贛榆區(qū)基地進行田間誘發(fā)鑒定；所有區(qū)試組、主栽品種和所有的預(yù)試組都在金壇區(qū)基地進行田間誘發(fā)鑒定。

將參試水稻品種播種在田間，誘發(fā)水稻品種(蘇御糯、麗江黑谷)間隔播種，整個生育期內(nèi)不防治病害；蟲害防治和肥水使用參考大田生產(chǎn)。在水稻分蘗初期，田間撒播上年收集的發(fā)病較重的稻瘟病標樣，觀察整個生育期內(nèi)水稻稻瘟病病害的發(fā)生，在成熟期按國家統(tǒng)一標準(NY/T 2646—2014水稻品種試驗稻瘟病抗性鑒定與評價)調(diào)查水稻穗頸瘟的發(fā)病情況。

1.4 稻瘟病分級標準

1.4.1 水稻苗瘟分級標準 0級：沒有癥狀(免疫)；1級：很小的褐色小點(高抗)；2級：直徑為 1 mm 的褐色病斑(抗病)；3級：直徑為2～3 mm的帶橢圓形病斑，中央灰色，邊緣褐色(中感)；4級：形成長1～2 cm的橢圓形病斑，中央灰色，邊緣褐色(感病)；5級：形成長而寬的大橢圓形病斑，病斑發(fā)展到后期或條件不適宜時，邊緣褐色(高感)。

1.4.2 水稻葉瘟分級標準 0級：無??；1級：僅有針尖大小的褐色小點；2級：有較大的褐點；3級：圓形至橢圓形的灰色病斑，邊緣褐色，直徑1～2 cm；4級：典型紡錘形病斑，長1～2 cm，通常局限在2個葉脈之間，危害面積小于葉面積的2%；5級：典型紡錘形病斑，危害面積占葉面積的2%～10%；6級：典型紡錘形病斑，危害面積占葉面積的11%～25%；7級：典型紡錘形病斑，危害面積占葉面積的26%～50%；8級：典型紡錘形病斑，危害面積占葉面積的51%～75%；9級：典型紡錘形病斑，危害面積大于葉面積的75%。

1.4.3 水稻穗頸瘟分級標準 0級：無病(高抗，HR)；1級：病穗損失率低于5%(抗病，R)；3級：1/3枝梗發(fā)病，病穗損失率達到5.1%～15.0%(中抗，MR)；5級：主軸或穗頸發(fā)病，病穗損失率達到 15.1%～30.0%(中感，MS)；7級：穗頸發(fā)病，大部分癟谷，病穗損失達到30.1%～50.0%(感病，S)；9級：穗頸發(fā)病，病穗損失率達到50.1%～100%(HS)。

1.4.4 水稻穗頸瘟發(fā)病率群體抗性分級標準 0級：無病(HR)；1級：病穗率低于5.0%(R)；3級：病穗率達到5.1%～10.0%(MR)；5級：病穗率達到10.1%～25.0%(MS)；7級：病穗率達到25.1%～50.0%(S)；9級：病穗率達到50.1%～100%(HS)。

穗瘟發(fā)病率計算公式為穗瘟發(fā)病率=病穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù)×100%。

1.4.5 水稻穗頸瘟損失指數(shù)群體抗性分級標準 0級：無病(HR)；1級：病穗損失率低于5.0%(R)；3級：病穗損失率達到5.1%～15.0%(MR)；5級：病穗損失率達到15.1%～30.0%(MS)；7級：病穗損失率達到30.1%～50.0%(S)；9級：病穗損失率達到50.1%～100%(HS)。

1.4.6 稻瘟病抗性綜合指數(shù)評價分級標準 0級：<0.1(HR)；1級：0.1～2.0(R)；3級：2.1～4.0(MR)；5級：4.1～6.0(MS)；7級：6.1～7.5(S)；9級：7.6～9.0(HS)。

綜合指數(shù)計算公式為綜合指數(shù)=葉瘟病級×25%+穗瘟發(fā)病率病級×25%+穗瘟損失指數(shù)病級×50%。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻新品種(系)的抗性分析

對江蘇省2016—2020年區(qū)試和預(yù)試的2 120個水稻新品種(系)進行抗性鑒定，通過穗損失指數(shù)和綜合指數(shù)評價年度間品種抗性差異明顯。人工噴霧接種苗瘟抗性分析(表3)表明，2016年對苗瘟的抗性最好，抗病以上品種比例達到82.56%，2017—2020年逐步下降，2020年抗性最低，只有49.89%。

表3 江蘇省2016—2020年區(qū)試和預(yù)試水稻新品種(系)對苗瘟抗性分析

田間自然誘發(fā)鑒定中，穗損失指數(shù)分析表明，各年度品種(系)抗性主要集中在3級和5級，達到73.5%以上，2017年最多，近97%的品種(系)為3級和5級，1級、7級和9級的品種少，均在10%以下，2017年沒有1級的品種(系)(圖1)；年度間比較發(fā)現(xiàn)，2016年品種(系)抗性5級最多，抗性總體偏低，2017—2020年抗性5級的品種(系)數(shù)量逐漸下降，但抗性7級品種(系)2017—2020年數(shù)量逐漸上升(圖1)，表明2016年后品種(系)抗性逐漸變好，但抗性降低的風險仍然較大。

抗性綜合指數(shù)評價分析表明，各年度品種(系)集中在3級和5級，兩者一共達到76.73%以上(圖2)。年度間抗性趨勢與穗損失指數(shù)類似，表明穗損失指數(shù)與抗性綜合指數(shù)結(jié)果較為一致。

從圖3可以看出，水稻新品種(系)不同生育期的抗病率變化基本一致，均為苗瘟抗病率高于穗頸瘟抗病率(除2019年粳稻抗病率)，說明水稻苗期和穗期稻瘟病病菌小種可能存在差異。但是，不管是苗瘟還是穗頸瘟抗病率，雜交稻均高于粳稻，表明江蘇省雜交稻抗性比粳稻好。

2.2 江蘇省不同類型水稻品種(系)對稻瘟病抗性分析

通過5種類型水稻品種(系)的抗性綜合指數(shù)評價分析(表4)表明，不同類型品種(系)對稻瘟病的抗性存在明顯差異，雜交中秈中抗以上品種比例最高，達到52.69%，雜交粳稻次之，達到51.39%，常規(guī)粳稻早熟晚粳、遲熟中粳和中熟中粳中抗以上品種比例為33.63%、31.16%和25.71%；上述結(jié)果表明，常規(guī)粳稻對稻瘟病抗性相對較低，雜交中秈和雜交粳稻抗性相對較好。另外，除了雜交中秈5年都沒有出現(xiàn)高感品種(系)，其余類型水稻品種均有高感品種出現(xiàn)，中熟中粳2019年和2020年均出現(xiàn)了高感品種，2020年比例高達7.46%。

年度間抗性綜合指數(shù)評價分析(表4)表明，粳稻品種(系)(中熟中粳、遲熟中粳、早熟晚粳)抗性變化趨勢較為一致，2016年抗性較差，2017—2019年抗性水平逐年變好，2020年抗性水平再次下降；雜交中秈2017年抗性水平最高，2018年較差，抗性波動較大。

2.3 江蘇省主栽品種對稻瘟病抗性分析

通過抗性綜合指數(shù)評價對江蘇省2016—2020年水稻主栽品種的抗性分析(表5)發(fā)現(xiàn)，雜交稻抗性水平明顯高于粳稻，抗病率達到86.7%；粳稻中早熟晚粳抗性最好，達到55.27%，中熟中粳和遲熟中粳抗病率均在40%以下。年度抗性分析發(fā)現(xiàn)，雜交稻在5年間抗性水平較高，均達到80%以上；粳稻品種抗性年度間差異較大，但中熟中粳、早熟晚粳均在2020年抗性最低，可能是由于2020年水稻分蘗期雨水較多、抽穗揚花期溫度較低(數(shù)據(jù)來自央視天氣：https：//www.yangshitianqi.com/)，適宜稻瘟病的發(fā)生。此外，通過對區(qū)試、預(yù)試品種和主栽品種綜合抗性指數(shù)(表4和表5)對比，發(fā)現(xiàn)各種類型水稻主栽品種的抗性均弱于試驗品種，這一結(jié)果與王小秋等認為江蘇省粳稻區(qū)試新品種抗性水平總體好于已審定推廣品種的結(jié)論相近。

3 討論與結(jié)論

選育和利用抗病品種是控制稻瘟病發(fā)生和流行最經(jīng)濟有效的措施。采用苗瘟、葉瘟和穗頸瘟等綜合評定稻瘟病抗性的鑒定技術(shù)是有效開展抗病育種、新育成品種(系)抗性評價及有效抗源發(fā)掘的重要技術(shù)手段。江蘇省是南方粳稻生產(chǎn)大省，近年來參試品種(系)數(shù)量從“十三五”期間的808份，到“十三五”期間的2 120份，品種數(shù)量有了明顯的增加，但是稻瘟病的抗性一直是抗病育種中的突出問題。

本研究通過2016—2020年江蘇省新品種(系)對稻瘟病的抗性鑒定分析發(fā)現(xiàn)，其中綜合指數(shù)2016年品種(系)抗性總體偏低，2017—2020年品種(系)抗性逐漸變好，但仍有抗性降低的風險，穗損失率與綜合指數(shù)結(jié)果基本一致；苗瘟抗性分析發(fā)現(xiàn)，2016年對苗瘟的抗性最好，2017—2020年逐步下降，2020年抗性最低，這一結(jié)果與綜合指數(shù)分析結(jié)果存在差異；抗病率分析也表明苗瘟抗病率均高于穗頸瘟抗病率，原因可能是部分品種苗瘟和穗頸瘟抗感不一致。引起葉瘟和穗頸瘟的病原菌都是稻瘟病菌，品種對葉瘟和穗頸瘟的抗性存在一定相關(guān)性，但也存在抗感不一致的情況。李莉等研究結(jié)果表明，2015—2019年吉林省水稻區(qū)試品種抗病率從高到低是葉瘟、苗瘟、穗瘟。苗瘟和穗頸瘟抗病水平不一致可能是由于水稻不同生育期稻瘟病菌小種存在差異，品種(系)中存在的抗病基因?qū)θ~瘟和穗頸瘟的抗感不一致，或者是葉瘟和穗頸瘟的發(fā)病機制存在差異，這些問題還需進一步研究。

不同類型品種(系)對稻瘟病的抗性存在明顯差異，雜交中秈抗性總體最好，常規(guī)粳稻抗性較弱，同時主栽品種抗性鑒定結(jié)果也表明雜交稻抗性優(yōu)于常規(guī)粳稻，這與江蘇省的栽培品種類型有一定關(guān)系，江蘇省水稻種植面積穩(wěn)定在220.0萬hm以上，粳稻種植面積193.3萬hm，近總面積的87.9%。江蘇省稻瘟病菌種群長期在粳稻的選擇壓力下，更加適應(yīng)粳稻品種，更傾向于粳型小種，因此鑒定結(jié)果表現(xiàn)為秈稻抗性好，粳稻抗性較弱。有文獻報道，元陽地區(qū)秈稻含有比粳稻更為豐富的主效抗病基因，從而表現(xiàn)出較好的抗性。另外，郝中娜等發(fā)現(xiàn)，長江中下游稻區(qū)800個秈稻參試品種中有47.5%表現(xiàn)為中感稻瘟病，表現(xiàn)為抗的品種所占比例只有 0.2%，抗性水平一般，這一結(jié)果也進一步表明不同類型水稻種植區(qū)稻瘟病菌小種適應(yīng)性存在顯著差異。另一方面，通過綜合抗性指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，主栽品種的抗性均弱于試驗品種，且主栽品種均為連續(xù)種植5年以上品種，說明水稻品種種植多年以后，就會降低或喪失對稻瘟病的抗性，也從另一方面表明江蘇省稻瘟病菌種群在特定品種的選擇壓力下發(fā)生了變化。因此，針對江蘇省水稻抗病育種的現(xiàn)實情況，還應(yīng)挖掘和引進更適應(yīng)江蘇省稻瘟病菌種群的水稻抗源或抗病基因。

綜上所述，本研究主要對2016—2020年江蘇省新品種(系)和主栽品種的稻瘟病抗性進行分析，抗性育種取得了可喜的成績，但是還存在粳稻抗性品種少，持久抗性弱等問題，上述問題也提示需要連續(xù)監(jiān)測江蘇省稻瘟病菌種群變化，尤其是對無毒型的監(jiān)測，為精準抗病育種和抗病品種的合理布局提供依據(jù)；繼續(xù)挖掘和引進新的抗源或抗病基因，提高水稻新品種(系)的持久抗病能力。