稻瘟病分离群体抗性评价

刘 义

(佳木斯市农委生产科，黑龙江 佳木斯 154000)

稻瘟病是一种突发性、流行性，有时甚至为毁灭性的稻作病害，是我国水稻高产稳产的限制因素之一。黑龙江省是水稻生产的大省，稻瘟病是黑龙江省水稻主要病害之一，在各个水稻主产区都有不同程度的发生，流行年份一般减产10%～20%，严重的达 40%～50%，甚至造成绝产[1]。稻瘟病菌的小种分布因地而异，同时存在年度间变化，而小种的变化和区域分布是影响水稻品种抗病性的主要因素之一，特别是强毒性小种的出现和频率的上升是决定品种抗病性强弱的重要因素[2]。因此，必须采取各种有效措施来控制稻瘟病的发生。黑龙江省北方粳稻区稻瘟病菌生理小种组成复杂，由于稻瘟病菌生理小种遗传的复杂性和致病型的多样性，新育出的抗病品种常常推广数年后就丧失抗性。稻瘟病菌致病性的变异是水稻品种失去抗性的重要原因之一。

研究培育和选育抗病品种是控制这一病害的最经济有效的办法，而抗源的发掘和利用、抗病基因的遗传分析和定位则是抗病育种的基础。自20世纪60年代日本系统地开展水稻抗稻瘟病基因遗传分析以来，已鉴定30多个抗病基因，其中有20多个已经基因定位，并且命名了14个主效基因，确立了一整套抗病基因体系。本实验为了拓宽垦区抗稻瘟病种子资源，组建了6个含有抗感稻瘟病的分离群体。初步的研究分离群体的抗病情况和选择可利用的抗病资源。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试品种：空育131(CK)、空育131为母本和爱知旭父本(含有抗稻瘟病基因Pia和Pi19)的F2代杂交后代群体、空育131和Pan-Kan-Tao(含有抗稻瘟病基因Pita)的F2代杂交后代群体、空育131用NaN3进行化学诱变处理的M2分离群体、空育131和orl5(含有抗稻瘟主效QTLs)的F2代杂交后代群体、空育131和地谷(含有抗稻瘟病基因Pid2和Pid3)的F2代杂交后代群体、空育131和BL1(含有抗稻瘟病基因Pib)的F2代杂交后代群体。

供试肥料：二铵、尿素、氯化钾、平安福有机肥、硅肥。

1.2 试验设计

本试验在858农场科技园区进行。采取区域试验，共7个处理，每处理不设重复，每处理1亩。4月15日播种，5月19日插秧，行穴距均为30cm×15cm，对照空育131正常插秧而其他处理插单株。从插秧到收获不使用任何防病药剂，采用自然感病。依IRRI的标准[16]调查病情，病情分为6级：0=无任何病斑；1=直径不超过0.5mm的褐点病斑；2=直径0.5～1mm的褐点病斑；3=直径1～3mm的椭圆形病斑，周围褐色，中央灰白色；4=典型的纺锤形病斑，直径3mm或更长，病斑稍有融合或无融合；5=同4，但由于病斑融合，叶片上半部枯死。统计分析时，按Hayashi等的标准[3]，将0～3级归为抗病反应型(R)，4～5级归入感病反应型(S)。

1.3 测定内容与方法

(1)在插秧前5d调查秧苗的感病情况。

(2)秧苗返青后5～10d观测1次每个处理的感病情况，调查叶瘟、节瘟、穗茎瘟和粒瘟。

2 结果与分析

2.1 分离群体的得病情况

表1 不同处理的得病株数

续表

品种叶瘟穗瘟总得病穴数1～3级4级总得病穴数1～3级4～5级无病叶瘟和穗瘟总穴数ky131/orl5420523684425438898107960ky131/DF21767210454435019424087960ky131/BL14072091986583962623751521 440

注：AA为父本爱之旭、pkt为父本Pan-Kan-Tao、DF2为父本地谷,无病为没有得任何病。

由表1可知，不同处理的叶瘟并不如穗瘟重。叶瘟得病株数最少的是空育131化学诱变的群体，总共种植了1 440株，而得叶瘟的只有53株，其中4级的只有13株。叶瘟得病株数最多的是空育131和orl5的F2杂交群体，种植了960株，得病的有420株，其中4级的有368株。其次的是空育131和BL1的F2杂交群体，种植了1 440株，得病的有407株，其中4级的198株。杂交组合中叶瘟得病株数最少的是空育131和DF2的F2杂交群体，种植了960株，得病的有176株，其中4级的有104株。穗瘟最轻仍然是空育131化学诱变的群体，得穗瘟的只有64株。最重的是空育131和BL1的F2杂交群体，种植了1 440株，得穗瘟的有658株，4～5级的262株。杂交组合中得病株数最少的是空育131和pkt的F2杂交群体，得病的有221株，4～5级的210株。

表2 不同处理的得病情况

由表2可知，不同处理的叶瘟总得病率最高的是空育131和pkt的F2代杂交后代群体，其次是空育131和orl5的F2代杂交后代群体，而最轻的是空育131化学诱变的群体。杂交群体得病率最轻的是空育131和DF2。叶瘟4级得病率最重的是空育131和pkt的F2的杂交后代群体，而1～3级最轻的是空育131和pkt的F2代杂交后代群体。穗瘟总得病率最严重的是对照空育131，得病最轻的是空育131化学诱变的群体。杂交组合中空育131和pkt的F2代群体得病最轻。4～5级得病率最轻的是空育131化学诱变的群体，最重的是空育131和pkt的F2代杂交后代群体。杂交组合中最轻的是空育131和BL1的F2代杂交后代群体。因此在空育131化学诱变群体、空育131和AA杂交后代群体、空育131和DF2杂交后代群体和空育131和BL1杂交后代群体得病率低，更容易选择既抗病又具有空育131的性状的杂交后代单株。尤其是空育131化学诱变的群体得病率最低，而且群体的变异也是最低的，选择优良的变异单株最容易，更是优良的抗病资源。

表3 不同处理的病情指数

由表3可知，不同处理的叶瘟病情指数最大的是空育131和pkt的F2代杂交后代群体，而最小的是空育131化学诱变的群体。其中杂交组合中最小的是空育131和DF2的F2代杂交后代群体。穗瘟病情指数最大的是空育131和pkt的F2代杂交后代群体，而最小的是空育131化学诱变的群体。其中杂交组合中最小的是空育131和BL1的F2代杂交后代群体。

表4 不同分离群体的抗、感群体

由表4可知不同杂交组合的叶瘟和穗瘟抗、感病群体大小。杂交组合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2叶瘟抗病群体和感病群体比为3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5叶瘟抗病群体和感病群体比为1∶3。杂交组合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2穗瘟抗病群体和感病群体比为3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5穗瘟抗病群体和感病群体比为1∶3。因此由表型性状可以了解到3个杂交组合抗病基因为显性基因，而2个杂交组合抗病基因为隐性基因。

3 讨论

3.1 黑龙江省抗稻瘟病资源狭窄

目前黑龙江省种植的水稻品种数量少，亲缘关系较近，抗性相近，主栽的品种种植面积大，尤其垦区各农场水稻大面积连片种植形成了一望无边的稻田。这样有利于稻瘟病菌的扩大，导致了水稻群体对稻瘟病的防御体系薄弱[5]。仅空育131、龙粳26、龙粳29和垦鉴稻6号的种植面积达1/2以上。采用分子生物学方法检测出空育131含有Pi-15(t)和Pi-b抗瘟基因，而这两个基因在黑龙江基本消失。

3.2 病原菌群体致病性结构复杂

1978—1982年的初步研究，证明了黑龙江省的生理小种种类多、分布广、致病性较强的主要特点。再到2002年以来采用全国7个鉴别寄主对黑龙江稻瘟病菌生理小种进行检测，共检测出8群45个生理小种，ZH小种出现频率最高，ZF2次之。各地区稻瘟病菌生理小种的分布有较大差异，有些地区优势生理小种很明显，有些地区的优势生理小种不明显[6]。

3.3 分离群体的应用价值

抗病种质资源的发掘、研究与利用是水稻抗稻瘟病育种的重要基础，世界各国各产区均十分重视抗稻瘟病基因的筛选和利用，并已取得了成效。日本学者佐佐木早在1918年首次在爱媛县农场进行了水稻品种的稻瘟病菌接种试验，报道了剑、弁庆抗病非常强，从此，品种的抗性鉴定、抗性品种的利用及抗病育种在世界各国广泛利用[7]。中国水稻种质资源十分丰富，其中蕴藏着各种性状的遗传基因[7]。20世纪70年代以来，全国各地根据当地的实际情况先后开展了水稻抗稻瘟病种质资源的鉴定筛选和利用研究[8-15]。但是黑龙江省的抗瘟资源却偏少，本试验中分离群体可以拓宽本省的抗病种质资源，为抗稻瘟病育种提供重要的基础材料。并且这些分离群体为进一步改良空育131的稻瘟病抗性奠定了基础，可以大大提高水稻抗病育种的效率。

3.4 分离群体抗病基因的挖掘

随着DNA分子标记技术的迅猛发展，利用与抗病基因紧密连锁的分子标记辅助选择，可加速抗源筛选和抗病基因的鉴定，从而大大提高育种选择效率。随着抗病基因的克隆，利用抗病基因序列本身来建立相应的分子标记，已成为正确选择抗病基因的更有效途径。本研究利用6个分离群体进行抗病鉴定，再在选出抗病群体进行回交建立近等基因系。再并结合前人报道分子标记进行近等基因系群体的分子鉴定。同时利用感病群体提纯的稻瘟病菌生理小种进行抗病鉴定。这样通过表型、生理小种鉴定和分子标记两种手段发掘出有价值的抗病基因和构建抗病群体。

本实验通过分子辅助导入抗瘟基因和化学诱变两种方法得到了6个分离群体，在2011年通过自然感病的办法检测出了各自的分离群体的叶瘟和穗瘟分别的抗、感群体，2012年利用各群体的抗病群体创建抗稻瘟病的近等基因系群体。这些近等基因系群体含有多个抗病基因，在抗病育种上有较高的价值。也为已经推广的抗病性差的品种进行改良提供供体基因。这样不但拓宽了黑龙江省的抗病资源，又使育种工作更加地快捷简化。虽然化学诱变的分离群体使用了化学诱变剂进行诱导基因突变，但是采用的是叠氮化钠诱变剂。此诱变剂损伤染色体轻不会引起染色体断裂，只作用复制的DNA，并不会影响整体的基因，而且其毒性很低。因此具有较高的生物安全性，不会影响到稻米的品质及安全性。而分子辅助导入抗瘟基因整个过程没有使用过有毒药剂或有伤害的物理诱变，因此此方法更加安全和具有较高的生物安全性。

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