大麦种质资源苗期根腐病抗性鉴定

大麦种质资源苗期根腐病抗性鉴定

吕二锁1，张凤英1，蔺瑞明2，包海柱1，刘志萍1

(1.内蒙古农牧业科学院,内蒙古呼和浩特010031；2.中国农科院植物保护研究所,北京100193)

摘要：试验采用孢子悬浮液喷雾接种法，对国内外205份大麦种质资源材料进行实验室苗期根腐病抗性筛选、鉴定。结果表明,有11份材料高抗根腐病，35份材料中抗根腐病，156份材料中感或高感根腐病；以发病严重度为分析变量做品种抗病性聚类分析，取欧式距离为2.14时，品种抗病性可分为两大类，第一类抗病材料(包括高抗与中抗)总共有46份，占供试鉴定材料的22.44%；第二类感病材料(包括中感与高感)总共有156份，占供试鉴定材料的77.09%；获得的抗病材料可作为抗病育种亲本材料，为丰富和拓展我国大麦抗病育种种质资源奠定基础。

关键词：大麦；根腐病；抗病鉴定

收稿日期：2015-07-24

基金项目：农业部现代农业——大麦青稞产业技术体系建设(CARS-05)；内蒙古自治区应用技术研究与开发项目——优质、高产啤酒大麦品种选育及配套栽培技术集成研究；内蒙古农牧业创新基金项目——大麦抗旱品种选育与栽培技术研究。

作者简介：吕二锁(1986-)，男，博士，主要从事大麦遗传育种与分子生物学研究；E-mail:lversuo198249@163.com。

大麦在全球的分布较为广泛，是世界上最为古老的谷类作物之一，其种植面积与总产量仅次于水稻、小麦和玉米,是世界上第四大谷类作物[1]；由大麦平脐蠕孢菌(Bipolarissorokiniana)引起的大麦根腐病[2]是限制大麦生产的重要真菌病害之一，在我国大麦主要产区发生，并在局部地区造成较大产量损失。从大麦出苗至成熟均可发生根腐病，发病后植株的根部、地下茎的节间以及茎基部均发生腐烂、叶片出现褐色或浅褐色病斑，严重时感病植株停止生长，苗期阶段甚至可能出现死亡[3]，而在成株期发病往往会导致籽粒结实不完全或籽粒不饱满，黑胚粒增多，品质变差，从而对大麦产量和品质造成巨大损失[4-5]。通过改善栽培措施控制、减轻大麦根腐病发生收效甚微，降低根腐菌致病力的化学防治也不能彻底解决病害和毒素危害，还会造成环境污染，所以改善、提高大麦品种根腐病抗性，培育抗病品种是减轻和防治该病害最经济有效的途径[6]。本试验在前人研究基础上，从病原菌接种鉴定入手，对大麦根腐病病原菌的生物学特性进行观察、研究，继而筛选出一套简便易行的大麦根腐病苗期抗病鉴定方法。以此为基础，对内蒙古农牧业科学院大麦研究室收集的205份国内外大麦优良种质资源进行苗期抗病性鉴定，以期为大麦抗根腐病育种研究奠定理论基础。

1材料与方法

1.1　供试材料

1.1.1供试大麦种质材料。供试的大麦品种为内蒙古农牧业科学院大麦研究室选育的品种和从国内外征集、筛选的优良大麦种质资源，共205份。

1.1.2供试菌株。供试菌株为中国农科院植保所大麦病害实验室经致病性测定和鉴定获得的具有代表性、致病力强的麦根腐平脐蠕孢菌，编号为Z-14479(内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔农垦谢尔塔拉农牧场取样分离)。

1.1.3试验地点及根腐病鉴定。主要采用实验室内苗期接种抗性筛选，2015年3—4月在中国农科院植保所大麦病害实验室进行种植、苗期接种、发病鉴定。

1.2　鉴定方法

供试材料种植于口径42 cm、高45 cm的盆钵内，每个材料种植6～8粒种子，重复2次；用水浸透土壤(盆钵内土壤采用营养土和一般土按1︰3的比例混合)，待其萌发。

待大麦幼苗3叶期时，将已培养好的根腐病菌制成孢子悬浮液(10×10倍镜下视野内有20个孢子),采用孢子悬浮液喷雾幼苗接种法接种根腐病菌。

具体做法为：将配制好的孢子悬浮液，倒入喷绘笔中，均匀的喷洒在幼苗上,观察叶片上是否挂有均匀小水珠；然后放于接种桶中，盖好塑料布，黑暗保湿16 h，温度保持在18～22℃，湿度保持在90%～100%，之后转入自控温室。室温：20±2℃，光照14 h,光强1 000 W金卤灯[530～710 μE/(m2·s)]，潜育发病。待大麦幼苗现斑时(9～12d),进行病情调查。

1.2.1病害调查。对每个供试材料进行发病病情调查，记载发病株数和发病程度，统计病情指数；根据调查结果，划分参试材料苗期大麦根腐病病情级别，并进行根腐病抗性评价。

1.2.2大麦根腐病严重度分级及其抗病类型判别标准。

1)苗期叶片根腐病严重度分级，参照Fetch等[16]对大麦根腐病分级的标准：

0级：无病斑侵染；

1级：病斑很少且小，浅褐色，没有褪绿晕圈；

2级：病斑少，浅褐色，病斑周围没有褪绿晕圈或褪绿组织很少；

3级：病斑少，圆或椭圆形，浅褐色，病斑周围出现轻微褪绿晕圈；

4级：病斑较少，椭圆或卵形，浅褐色，病斑周围出现狭窄褪绿晕圈；

5级：病斑数中等，椭圆或长椭圆形，浅褐色，病斑周围有明显的狭窄褪绿晕圈；

6级：病斑较多，椭圆或长椭圆形，浅褐色，病斑中等大小，周围有明显的弥散状褪绿晕圈，病斑间褪绿晕圈不连片或连片不多；

7级：病斑较多，长椭圆形或长条形，褐色至深褐色，病斑中等偏大，周围具有明显的弥散状褪绿晕圈，病斑及褪绿组织连片较多；

8级：病斑大且多，长椭圆或长条形，褐色至深褐色，延叶脉纵向扩展，有明显弥散状褪绿晕圈，病斑连片较多；

9级：病斑大且多，深褐色、灰色至灰黑色，湿度大时表面具有灰黑色霉状物，有明显的弥散状褪绿晕圈，病斑连片多。

2)大麦苗期根腐病抗病类型划分标准：

免疫(I)：病情严重度为0级，病斑面积占叶片总面积的0%；

高抗(R)：病情严重度为1～3级，病斑面积占叶片总面积的1%～10%；

中抗(MR)：病情严重度为4～5级，病斑面积占叶片总面积的11%～25%；

中感(MS)：病情严重度为6～8级，病斑面积占叶片总面积的26%～50%；

高感(S)：病情严重度为9级，病斑面积占叶片总面积的51%～80%。

2结果与分析

2.1　抗病性鉴定

通过孢子悬浮液喷雾接种法，对供试大麦种质资源进行实验室苗期根腐病抗性鉴定，得出鉴定结果。

供试205份材料表现高抗的有11份，占鉴定材料的5.36%，分别为PORTUGUESE LANDRACE、D60-BDWMAN、G063L082L-2、垦啤麦9号、06P74、01B887、Z143V006W、Z143V009W和11PJ-095、蒙啤麦3号、加-HY101-6R；表现中抗的有35份，占鉴定材料的17.07%，分别为Z027S050T、TRADITION、G045T072U、G050T075U、加-ALLiance、G038T015U、G038T034U、G041T002U、G041T043U、G041T088U、G045T062U、G047T072U、G050T073U、G050T087U、G061T027U、G061T045U、G065T028U、G067T010U、G067T029U、G067T064U、LEGACY、奥里斯特、斯库纳、SEBASTIAN、CHAMONIX、QUENCH、CM72、Z145V004W、Z145V020W、Z202V057W、加-HY460-6R、12PJ-015、12PJ-051、12PJ-082、蒙啤麦2号；表现中感的有155份，占鉴定材料的75.61%；表现高感的仅有1份，占供试材料的0.49%；本试验有3份材料出苗差，未能进行有效鉴定。

2.2　不同大麦种质资源抗病性聚类分析

以205份供试材料的发病严重度为分析变量作抗病聚类分析，取欧式距离为2.14时，品种抗病性可分为两大类(图1A、B)，第一类抗病材料(包括高抗与中抗，A类)分别为：Z143V006W、蒙啤麦3号、PORTUGUESELANDRACE、D60-BDWMAN、G063L082L-2、垦啤麦9号、06P74、01B887、加-HY101-6R、Z143V009W、11PJ-095、Z027S050T、TRADITION、G045T072U、G050T075U、加-ALLiance、G038T015U、G038T034U、G041T002U、G041T043U、G041T088U、G045T062U、G047T072U、G050T073U、G050T087U、G061T027U、G061T045U、G065T028U、G067T010U、G067T029U、G067T064U、LEGACY、奥里斯特、斯库纳、SEBASTIAN、CHAMONIX、 QUENCH、 CM72、 Z145V004W、Z145V020W、Z202V057W、加-HY460-6R、12PJ-015、12PJ-051、12PJ-082、蒙啤麦2号，总共有46份，占供试鉴定材料的22.44%；第二类为感病材料(包括中感与高感，B类)总共有156份，占供试鉴定材料的77.09%；本课题组培育的大麦品种蒙啤麦1号、蒙啤麦2号、蒙啤麦3号和蒙啤麦4号，其根腐病抗性分别为中感、中抗、高抗和中感。

图1　202份大麦种质材料聚类分析

3讨论与结论

3.1　接种条件与方法

进行抗病育种的基础工作是抗性鉴定，而抗性鉴定方法是此工作的关键环节[7]。筛选出一套简便、快速及准确、可靠的鉴定方法，不仅能够加速育种进程，而且还可提高育种质量。已有研究表明，病害的接种方法是影响接种效果的重要因素，在作物抗性鉴定中，一些研究者也采用了各种接种病原菌的方法，有根部接种法[8]、土壤接种法[9-10]和种子接种法[11]、下胚轴伤口接种法[12]、孢子悬浮液喷雾接种法等；在进行病害接种时，鉴定材料的发病情况会受到温度、湿度、降水等不稳定气候因素的影响，也容易受到其他病虫害的干扰，进而影响到抗病评价和研究的准确性。本实验室苗期孢子悬浮液喷雾接种鉴定技术具有简便、快速、准确、可靠等优点，在大麦生长至二叶一心时为接种适宜的苗龄，接种后发病快而且适度，可真实反映品种的抗病性，苗龄太长或太短都不利病菌的侵染和延长鉴定时间；当孢子接种浓度为(1.0×105)～(1.5×105)个∕mL时为最适接种浓度，能正确反映品种抗性；鉴定材料接种后发病快、抗感反应稳定、能够正确划分出不同种质的真实抗病性，提高试验结果的准确性，减少不稳定气候因素产生的误差。

3.2　抗病性评价

减轻、防治病害的有效途径是进行抗病育种[13],抗病品种的应用可有效地减轻甚至控制病害的流行。黄宁[14]等对62个苜蓿品种进行抗根腐病评价及抗性标准品种的筛选试验，结果发现62个苜蓿品种中有4个抗病品种，31个中抗品种，27个感病品种；王信[15]等通过对青海省大麦主栽品种的云纹病抗性鉴定试验，初步获得了高抗的品种(系)12个，中抗的品种(系)6个，中感的品种(系)5个，高感的品系材料3个；目前国内外对大麦根腐病的研究报到较少，尚没有培育成对根腐病免疫的大麦品种，更没有对根腐病免疫的商品品种，所以，进行抗源种质材料的筛选工作是极其重要的。为培育抗根腐病品种提供高抗的亲本材料，本试验通过苗期孢子悬浮液喷雾接种法鉴定，获得了一些在抗病育种中可利用的抗根腐病亲本材料,表明只有少数材料属于抗病类型(205份材料中，高抗与中抗材料占22.43%)；同时，以发病严重度为分析变量做品种抗病性聚类分析，取欧式距离为2.14时，品种抗病性可分为两大类，第一类抗病材料(包括高抗与中抗)总共有46份，占供试鉴定材料的22.44%；第二类感病材料(包括中感与高感)总共有156份，占供试鉴定材料的77.09%；这些抗病材料是抗病育种中非常宝贵的亲本资源，也是本研究室拥有宝贵的大麦根腐病抗病资源。该结果丰富了我国大麦抗根腐病的亲本材料，也为大麦抗根腐病育种研究奠定了理论基础。

参考文献：

[1]洪映萍,杨文彦.大麦主要病虫害及其防治要点[J].云南农业科技,2013(3):51-53.

[2]兰国防,张凤英,包海柱,等.大麦根腐病研究进展[J].大麦与谷类科学,2014(4):14-18.

[3]Kutcher H R,Bailey K L,Rossnagel B G,et al.Identification of RAPD markers for common root rot and spot blotch(Cochliobolussativus)resistance in barley [J].Genome,1996,39(1):206- 215.

[4]Wildermuth G B.Geographic distribution of common root rot and Bipolaris sorlkiniana in Queensland wheat soils [J].Australian Joural of Experimental Agriculture,1986,26(5): 601-606.

[5]Conner R L,Duczek L J,Kozub G C,et al.Influence of crop rotation on common root rot of wheat and barley[J].Canadian Joural of Plant Pathology-Revue Comedienne De Phytopathologie,1996, 18(3):247-254.

[6]吴佳祺,朱靖环,汪军妹,等.大麦赤霉病抗扩展性及其与农艺性状相关性评[J].浙江农业，2011,23(2):215-220.

[7]王迪,番茄根腐病病原菌的鉴定及抗病种质资源筛选[D].哈尔滨：东北农业大学,2007.

[8]Pegg G F，Parry D W．Infection of Lucerne(Medicagosativa) by Fusarium species[J].Annual Applied Biology,1983,103:45-55.

[9]Wiggins B E，Kinkel L L．Green manures and crop sequences influence alfalfa root rot and pathogen inhibitory activity among soil-borne streptomycetes[J].Plant and Soil,2005,268: 271-283.

[10]Aguirre R J,Hine R B，Schonhorst M H．Distribution of phytophthora root rot of alfalfa in Central Mexico and development of disease resistance in Mexican cuhivars of alfalfa[J]．Plant Disease,1983,67(1):91-93.

[11]郭玉霞,南志标,李春杰,等.黄土高原区苜蓿与小麦轮作系统根部入侵真菌研究[J]．生态学报,2004, 24(3):486-494.

[12]李永刚,文景芝,郝中娜,等.大豆疫霉根腐病抗病性鉴定方法及抗源筛选的研究[J].东北农业大学学报, 2008,39(5):1-5.

[13]王彦东.番茄早疫病病原菌鉴定及抗病种质资源筛选[D].哈尔滨：东北农业大学,2004.

[14]黄宁,孙鑫博,王铁梅,等.62个苜蓿品种抗根腐病评价及抗病评价标准品种的筛选[J].中国草地学报,2013,35(1):12-17.

[15]王信,姚强,郭青云.青海省青稞(大麦)主栽品种对云纹病抗病性鉴定初报[J].陕西农业科学，2011(3):20-22.

[16]Fetch T G, Steffenson B J.Rating scales for assessing infection responses of barley infected withCochliobolussativus[J].Plant Disease,1999,83(3):213-217.

Assessment of Root Rot Resistance in a Collection of Barley Germplasm at the Seedling Stage

LV Er-suo1, ZHANG Feng-ying1, LIN Rui-ming2, BAO Hai-zhu1, LIU Zhi-ping1

(1. Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Huhehot 010031, China;2. Institute of Plant Protection, China Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract:This study assessed root rot resistance in a collection of 205 samples of barley germplasm originating domestically and internationally using the method of sprays for inoculating the spore suspension of the pathogen. As a result, 11 and 35 barley samples had high and medium resistance, respectively, to root rot disease, while 156 samples were moderately or highly susceptible to the disease. A clustering analysis was conducted using disease severity as the variable with Euclidean distance of 2.14, which divided these samples into two groups based on their disease resistance. The first group was considered disease-resistant materials, which comprised 46 samples with medium or high resistance to root rot disease, accounting for 22.44% of all collected samples. The second group was considered disease-susceptible materials, which consisted of 156 samples with moderate or high susceptibility to the disease, constituting 77.09% of all samples. The samples resistant to the disease can be used as parental materials for breeding disease-resistant barley varieties. Therefore, the current study laid a foundation for enriching disease-resistant barley germplasm resources in China.

Key words: Barley; Root rot disease; Disease resistance assessment

《植物遗传资源学报》征订启事

《植物遗传资源学报》是中国农业科学院作物科学研究所和中国农学会主办的学术期刊，为中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库来源期刊(核心期刊)、中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊，又被《中国生物学文摘》和中国生物学文献数据库、中文科技期刊数据库收录。据中信所2014年期刊学术影响因子年报统计，《植物遗传资源学报》影响因子为1.146(综合影响因子1.396)，在全国农艺和园艺类期刊中排名第5，在全国1998种科技核心期刊中排名157位。

报道内容为大田、园艺作物，观赏、药用植物，林用植物、草类植物及其一切经济植物的有关植物遗传资源基础理论研究、应用研究方面的研究成果、创新性学术论文和高水平综述或评论。诸如种质资源的考察、收集、保存、评价、利用、创新、信息学、管理学等；起源、演化、分类等系统学；基因发掘、鉴定、克隆、基因文库建立、遗传多样性研究。

双月刊，大16开本，196页。定价20元，全年120元。各地邮局发行。邮发代号：82-643。国内刊号CN11-4996/S，国际统一刊号ISSN1672-1810。本刊编辑部常年办理订阅手续，如需邮挂每期另加3元。

地址：北京市中关村南大街12号中国农业科学院《植物遗传资源学报》编辑部

邮编：100081电话：010-82105794010-82105796(兼传真)网址：www.zwyczy.cn

E-mail：zwyczyxb2003@163.comzwyczyxb2003@sina.com