青稞種質(zhì)資源對(duì)條紋病的抗性鑒定

康勝華 侯璐

摘要

條紋病是青藏高原青稞生產(chǎn)上的重要種傳病害之一，常采用藥劑拌種防治，但培育和推廣抗病品種是防控該病害最經(jīng)濟(jì)有效的措施。為發(fā)掘抗條紋病的優(yōu)良青稞種質(zhì)資源，本研究以田間鑒定和利用2個(gè)菌株室內(nèi)人工接種鑒定相結(jié)合的方法，對(duì)231份青稞種質(zhì)資源進(jìn)行了抗條紋病評(píng)價(jià)，獲得免疫性遺傳資源材料20份，高抗類(lèi)型材料18份，中抗類(lèi)型材料44份，分別占鑒定總資源數(shù)的8.7%、7.8%、19.1%;其他149份青稞資源材料對(duì)條紋病表現(xiàn)為感病，其中36份材料為中度感病類(lèi)型，113份材料為高度感病類(lèi)型，感病材料占總鑒定材料的64.5%。

關(guān)鍵詞

大麥;?條紋病;?抗病性評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：

S?435.123

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2022742

Disease?resistance?identification?of?hulless?barley?germplasm?accessions?to?leaf?stripe

KANG?Shenghua，?HOU?Lu*

（Academy?of?Agriculture?and?Forestry?Sciences?of?Qinghai?University，?Qinghai?Academy?of?Agriculture?and?Forestry?

Sciences，?Key?Laboratory?of?Agricultural?Integrated?Pest?Management?of?Qinghai?Province，?Key?Laboratory?of?

QinghaiTibetan?Plateau?Biotechnology?（Qinghai?University），?Ministry?of?Education，?Xining?810016，?China）

Abstract

Stripe?disease?is?one?of?the?important?seedborne?diseases?in?the?production?of?hulless?barley?on?the?QinghaiTibet?Plateau，?and?it?is?often?controlled?by?medicinal?seed?dressing.?However，?the?cultivation?and?promotion?of?diseaseresistant?varieties?is?the?most?costeffective?measure?to?prevent?and?control?the?disease.?In?order?to?explore?the?excellent?hulless?barley?germplasm?resources?resistant?to?stripe?disease，?231?hulless?barley?germplasm?resources?were?evaluated?against?stripe?disease?by?combining?field?identification?and?indoor?identification?with?two?strains.?Twenty?immune?germplasms，?18?highly?resistant?germplasms?and?44?medium?resistant?germplasms?were?obtained，?accounting?for?8.7%，?7.8%?and?19.1%，?respectively.?The?rest?149?hulless?barley?germplasms?showed?susceptibility?to?stripe?disease，?among?which?36?germplasms?were?moderately?susceptible?and?113?were?highly?susceptible，?accounting?for?64.5%.

Key?words

barley;?leaf?stripe;?disease?resistance?evaluation

在青藏高原，裸大麥Hordeum?vulgare?L.var.?nudum?被稱(chēng)作青稞，是禾本科Poaceae大麥屬Hordeum一年生草本植物，具有生長(zhǎng)期短、產(chǎn)量高、適應(yīng)高寒氣候能力強(qiáng)的特點(diǎn)，其富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是青藏高原唯一廣泛栽培的主糧作物［1］。條紋病是由麥類(lèi)核腔菌Pyrenophora?graminea?Ito?&?Kuribayashi侵染引起的種傳病害，其無(wú)性世代是禾內(nèi)臍蠕孢Drechslera?graminea（Rabenh.）Shoemaker。它是青稞生產(chǎn)上的常發(fā)性重要病害之一，年均產(chǎn)量損失約10%左右，嚴(yán)重時(shí)高達(dá)25%，病害發(fā)生時(shí)青稞品質(zhì)也會(huì)受到較大的影響［2］。研究表明，條紋病是種傳病害且病原菌絲體潛伏時(shí)間較長(zhǎng)，選用抗病品種、種子處理和加強(qiáng)田間栽培管理是非常重要的防治措施［34］。但青藏高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，需要嚴(yán)控農(nóng)藥化肥用量，種植抗病主栽品種是防治條紋病等病害最有效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的措施［5］。Elsayed等［6］對(duì)120份大麥品種進(jìn)行了分析，其中16份品種在苗期表現(xiàn)出抗性，18份在成株期表現(xiàn)出抗性，只有7份品種在2個(gè)時(shí)期均表現(xiàn)出抗性;張宇等［7］對(duì)100份大麥材料進(jìn)行抗性鑒定，篩選出免疫材料1份，高抗材料10份，抗病材料22份;張調(diào)喜等［8］對(duì)297份青稞種質(zhì)資源進(jìn)行抗病性鑒定，初步發(fā)現(xiàn)在鑒定中表現(xiàn)免疫的資源有102份，表現(xiàn)高抗的資源29份，中抗資源56份。目前已在大麥抗條紋病基因定位方面開(kāi)展了大量工作，?Biselli等［9］通過(guò)SSR分子標(biāo)記定位了抗條紋病基因Rdg1a位于2H染色體上;Tacconi等［10］利用抗病親本‘Thibaut’×感病親本‘Mirco’雜交群體，在7H染色體上定位到抗條紋病基因Rdg2a;司二靜等［11］利用7H染色體上17對(duì)在抗感親本間表現(xiàn)多態(tài)性的SSR標(biāo)記引物掃描F2代分離群體，結(jié)合F2代分離群體?276?株單株表型和分子標(biāo)記基因型，在7H染色體短臂上定位到抗病基因?Rdg3;楊雪［12］?通過(guò)高通量基因組測(cè)序技術(shù)（BSRseq）對(duì)青稞‘昆侖?14?號(hào)’（抗）בZ1141’（感）構(gòu)建雜交群體進(jìn)行初步定位，通過(guò)?RTqPCR?技術(shù)對(duì)候選基因進(jìn)行篩選，推測(cè)HvnWAK（6H）和HvnRGA（5H）基因在抗條紋病侵染過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

本研究中，2019年-2022年4次田間重復(fù)鑒定了231份青稞種質(zhì)資源對(duì)條紋病抗性和室內(nèi)人工接種鑒定，明確其抗病類(lèi)型和抗性水平，為青海省青稞抗病育種提供優(yōu)良抗條紋病種質(zhì)資源奠定基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

供試種質(zhì)資源：231份青稞種質(zhì)資源由國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源復(fù)份庫(kù)（西寧）提供，具體如表1，其中編號(hào)1～129為西藏的野生資源，130～231為國(guó)外青稞資源，‘柴青1號(hào)’為感病對(duì)照。

供試菌株：FS18，分離自2020年青海省西寧市農(nóng)林科學(xué)院青稞試驗(yàn)田帶菌病葉;L7，分離自2021年青海省貴南縣過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)青稞田帶菌病葉。2個(gè)菌株都進(jìn)行了柯赫氏法則的鑒定，確定分離的病原菌為條紋病菌。

1.2?試驗(yàn)方法

1.2.1?田間抗性鑒定

2019年-2022年對(duì)供試種質(zhì)資源進(jìn)行田間條紋病的抗性鑒定，在青海省西寧市農(nóng)林科學(xué)院青稞試驗(yàn)田進(jìn)行。每年3月下旬到4月初將供試種質(zhì)資源等行距條播，每個(gè)資源材料撒播1行，每行20粒種子，每20行設(shè)感病對(duì)照品種‘柴青1號(hào)’，并種植保護(hù)行。按大田生產(chǎn)進(jìn)行正常的田間管理，田間自然狀態(tài)下發(fā)病，7月初待對(duì)照組發(fā)病充分時(shí)進(jìn)行各種質(zhì)資源發(fā)病率的調(diào)查。

1.2.2?室內(nèi)抗性鑒定

室內(nèi)人工接種抗病性鑒定，采用侯璐等［13］的液體侵染鑒定法。將接菌處理的種子移栽至苗盆中，每個(gè)苗盆15粒種子，3個(gè)重復(fù)，置于光周期L∥D=12?h∥12?h，晝夜溫度20℃/12℃的人工智能培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，設(shè)‘柴青1號(hào)’為感病對(duì)照，定期澆水，觀察發(fā)病狀況，培養(yǎng)?45?d左右待發(fā)病完全時(shí)進(jìn)行發(fā)病率的調(diào)查。

1.2.3?病害調(diào)查

參考馬啟龍等［14］的大麥條紋病抗病類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)并略微改動(dòng)，將條紋病的抗性類(lèi)型劃分為5個(gè)等級(jí)：

0?級(jí)（免疫，I）：無(wú)發(fā)病株;1?級(jí)（高抗，HR）：0<病株率≤5%;2?級(jí)（中抗，MR）：5%<病株率≤10%;3?級(jí)（中感，MS）：10%<病株率≤15%;4?級(jí)（高感，HS）：病株率?15%以上。

病株率=（發(fā)病株數(shù)／調(diào)查總株數(shù)）×100%。

2?結(jié)果與分析

2.1?田間抗病性鑒定

對(duì)231份青稞種質(zhì)資源的條紋病抗性鑒定結(jié)果表明，不同品種對(duì)青稞條紋病抗性表現(xiàn)不同，如表1所示。

綜合4年田間抗性鑒定，以發(fā)病最嚴(yán)重的調(diào)查結(jié)果為最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果。其中免疫類(lèi)型138份，占鑒定資源總數(shù)59.7%;高抗類(lèi)型38份，占鑒定資源總數(shù)的16.5%;中抗類(lèi)型18份，占鑒定資源總數(shù)的7.8%;中感類(lèi)型7份，占鑒定資源總數(shù)的3.0%;高感類(lèi)型30份，占鑒定資源總數(shù)的13.0%（表2）。從各年的抗性鑒定結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，2019年的發(fā)病率偏高，且相較于其他3年2019年高感資源數(shù)最多，免疫資源數(shù)最少（表3）。

對(duì)231份青稞種質(zhì)資源進(jìn)行了田間的抗病性鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同種質(zhì)資源對(duì)條紋病的抗性差異較大，且同一種質(zhì)資源不同年份田間抗性類(lèi)型也有所差異。種質(zhì)資源‘青永5520’‘浙0334’‘861030’‘861327’‘861861’在2019年均表現(xiàn)中抗，在2020年-2022年均未發(fā)病，表現(xiàn)免疫;種質(zhì)資源‘861063’在2019年-2021年均表現(xiàn)中抗，在2022年表現(xiàn)免疫;種質(zhì)資源‘青永3378’在2019年表現(xiàn)高抗，在2020年-2022均表現(xiàn)出高感。

2.2?苗期抗病性鑒定

對(duì)231?份青稞種質(zhì)資源進(jìn)行室內(nèi)人工接菌抗性鑒定，結(jié)果表明：用FS18菌株侵染供試種質(zhì)資源，其中對(duì)條紋病具有抗性的資源為148份，占總資源的64.1%，其中77份表現(xiàn)免疫，28份高抗和43份中抗；感病資源為83份，占總資源的35.9%，其中26份中感和57份高感。用L7菌株侵染供試種質(zhì)資源，其中對(duì)條紋病具有抗性的資源為139份，占總資源的60.2%，其中83份免疫，22份高抗和34份中抗，感病資源為92份，占總資源的39.8%，包括26份中感和66份高感?（表4）。

2.3?種質(zhì)資源抗性鑒定綜合分析

結(jié)合4年的田間抗性鑒定和2株菌株的室內(nèi)抗性鑒定，以發(fā)病最嚴(yán)重的調(diào)查結(jié)果為最終統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：‘青永5318’‘青永4462’‘青永0064’‘861360’‘青永5294’等20份青稞資源對(duì)條紋病表現(xiàn)免疫，占總資源的8.7%;‘青永0532’‘861858’‘青永4243’‘青永6063’等18份青稞資源對(duì)條紋病表現(xiàn)高抗，占總資源的7.8%;‘青永6316’‘861712’‘青永0367’‘青永6094’等44份青稞資源對(duì)條紋病表現(xiàn)中抗，占總資源的19.1%;‘青永6024’‘青永4772’‘青永5520’‘861063’‘青永3455’等36份青稞資源對(duì)條紋病表現(xiàn)中感，占總資源的15.6%;‘青永5303’‘青永3378’‘青永3383’‘861680’‘青永4750’‘青永4758’等113份青稞資源對(duì)條紋病表現(xiàn)高感，占總資源的48.9%（表5）。

3?結(jié)論與討論

大麥條紋病抗性鑒定方法常有2種：一為田間自然發(fā)病鑒定，二為三明治法種子幼芽接種鑒定［1416］，此外本課題組創(chuàng)新了一種抗性鑒定方法：液體侵染法種子幼芽接種鑒定［13］。液體侵染法通過(guò)種子的無(wú)菌化處理和控制發(fā)病條件（濕度、溫度、土壤、光照等），使菌株和植株在穩(wěn)定的發(fā)病環(huán)境下生長(zhǎng)，從而達(dá)到控制試驗(yàn)誤差的效果，彌補(bǔ)了田間抗性鑒定的不足，且在和三明治法對(duì)不同條紋病菌進(jìn)行青稞感病材料的人工接菌的試驗(yàn)中，調(diào)查結(jié)果顯示，不同的菌株使用液體侵染法鑒定發(fā)病率顯著高于三明治法，且液體侵染法所需時(shí)間相較于三明治法大大縮短，加快試驗(yàn)進(jìn)程，縮短了試驗(yàn)周期。

本研究采用液體侵染法和田間自然發(fā)病鑒定對(duì)231份青稞種質(zhì)資源進(jìn)行了系統(tǒng)的抗病性鑒定，共鑒定到免疫資源20份、高抗資源18份、中抗資源44份、中感資源36份、高感資源113份。在田間自然感病調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，不同種質(zhì)資源對(duì)條紋病的抗性差異較大，且同一種質(zhì)資源不同年份田間抗性類(lèi)型也有所差異。

導(dǎo)致這一差異的原因可能是試驗(yàn)點(diǎn)每年的溫度、濕度及其他環(huán)境因素不同，從而對(duì)種質(zhì)資源的抗性產(chǎn)生一定的影響。室內(nèi)人工接種抗性鑒定與田間鑒定相比，感病資源明顯增多，且部分資源的發(fā)病率較田間更高。主要原因是室內(nèi)人工接菌使種子的帶菌量增多，且培養(yǎng)環(huán)境中的溫度、濕度、光照等因素有利于病原菌的侵染，從而使發(fā)病植株增多，發(fā)病更充分。

種子帶菌量、供試土壤、植株生長(zhǎng)環(huán)境中的溫濕度等因素的不同，是導(dǎo)致部分種質(zhì)資源室內(nèi)、室外抗性鑒定結(jié)果存在差異的主要原因。因此，對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行抗病性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多年的田間重復(fù)試驗(yàn)和多菌的室內(nèi)試驗(yàn)，并綜合田間和室內(nèi)抗性鑒定，使其鑒定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

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（責(zé)任編輯：田?喆）