DON毒素作为小麦赤霉病损失率评估及防治指标的研究

樊平声，周明国，陈长军，王建新

(1.江苏省农业科学院蔬菜研究所，江苏　南京　210014；2.南京农业大学 植物保护学院，江苏　南京　210095)



DON毒素作为小麦赤霉病损失率评估及防治指标的研究

樊平声1，周明国2*，陈长军2，王建新2

(1.江苏省农业科学院蔬菜研究所，江苏南京210014；2.南京农业大学 植物保护学院，江苏南京210095)

摘要：本文通过自然发病调查和人工接种方法，对小麦赤霉病发病程度与产量损失率的关系，以及小麦赤霉病发病程度与病粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素浓度的关系进行了研究，并对制定小麦赤霉病的化学防治指标进行了探讨，为指导大田防治提供依据。结果表明：小麦赤霉病发生程度和DON浓度呈极显著的正相关关系。小麦赤霉病病粒率(FDK)(X)与DON毒素浓度(Y)的关系式分别是Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001)和Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)。小麦赤霉病造成小麦产量减少，根据小麦赤霉病产量损失率制订的防治指标为小麦乳熟期的病情指数2.4-8.7%，或者是FDK 2.8-7.5%。小麦赤霉病产生的DON毒素污染小麦，造成小麦价格下降，根据小麦赤霉病DON造成小麦价格损失，小麦赤霉病的防治指标是乳熟期病情指数0.4-3.2%，或者是FDK 0.6%-3.1%。说明小麦赤霉病含有DON毒素引进小麦价格下降造成的损失大于其产量下降的损失。小麦赤霉病含有DON毒素造成其损失增大，改变了小麦赤霉病化学防治指标。简要表述该研究的意义，并放在摘要中的合适位置

小麦赤霉病GibberellazeaeSchwei，无性代FusariumgraminearumSchwabe是我国小麦生产中危害最严重的病害之一[1-2]。不但造成小麦产量的严重损失，而且由于赤霉病菌分泌脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivaleno，DON)毒素，因此该病还威胁人们的身体健康[3-9]。中国国家标准化管理委员会制订国家标准限定粮食中DON毒素不能超过1000 μg/kg(GB 2761-2011)[5]。前人对小麦赤霉病的防治指标进行了研究。但有关小麦赤霉病的防治指标的研究都是根据小麦产量的损失率而制定的，而根据小麦赤霉病DON毒素造成的损失制定小麦赤霉病的防治指标，国内外未见报道。为此，作者对自然发病和人工接种小麦赤霉病发生危害进行研究，其目的是：(1)小麦赤霉病发生对小麦产量损失率的影响；(2)小麦赤霉病发生对DON毒素含量的影响的相关关系；(3)根据小麦赤霉病对小麦产量、DON毒素浓度造成损失的相关关系的研究中，评估DON毒素对小麦赤霉病的损失率，制定防治指标。

1材料与方法

1.1试验材料的选择

自然发病的小麦病穗采自安徽省凤阳县，在小麦乳熟期，从豫麦18和皖麦18品种中选择不同发病程度的0-4级病穗各50穗，参照小麦分级标准[4]分级，待小麦成熟后分别收获，手工脱粒，自然晒干。考察不同小麦品种的病粒率、千粒重和理论产量，并记录结果。

接种试验于江浦农场进行。五个对赤霉病具有不同抗性的小麦品(系)是Alondra，双体022，双体044，双体083和双体084。使用浓度为105个/ml的G. zeae单孢分离菌株的分生孢子接种。接种后晴天用手动喷雾器每隔两小时对麦穗喷雾保湿。两周后调查病害发生程度。

1.2小麦赤霉病损失率测定

田间随机样本发病程度的考察：于小麦乳熟期，在大田采集的天然发病的小麦样品中，记录标记不同品种和处理的小麦发病级数并计算病情指数。

田间试验采集样本：在小麦乳熟期，在接种赤霉病菌的各小麦品种间，记录标记小麦赤霉病发病程度并计算病情指数。

以上样品在小麦成熟期收获，实验室考察各样品麦谷中小麦赤霉病的穗粒数、病粒率、千粒重。

1.3小麦赤霉病样品的选择及DON毒素含量测定

小麦赤霉病发病麦谷的选择：在田间采集和接种实验小麦的不同发病品种，不同发病程度的麦谷中随机抽取400粒小麦样品，记录样品中小麦赤霉病的病粒率。

DON毒素的分离、提取与测定方法：把上述抽样的样品，参照Pingsheng Fan[6]方法分离、提取和测定麦谷中DON毒素浓度。

1.4统计分析

采用DPS软件进行分析。

2结果及分析

2.1小麦赤霉病发生与产量损失率测定

小麦病粒率(X)和小麦产量(Y)呈极显著(P<0.01)的负相关关系。在收获后的小麦麦谷中，赤霉病病粒率(FDK)每增加1，小麦产量减少1.99-3.57kg/667m2(表1)。不同小麦品种(系)接种试验表明，小麦乳熟期的病情指数同收获后小麦麦谷中的病粒率呈极显著的正相关线性关系(p<0.01)。病情指数越大，小麦中病粒率越多。本试验中，不同小麦品种(系)的赤霉病的病情指数同麦谷千粒重呈极显著的负相关(p<0.01)。小麦赤霉病乳熟期病情指数每增加1，小麦千粒重减少0.14-0.5g。据此估算，小麦品种的理论产量(Y)(kg/667m2)同赤霉病病情指数呈极显著的负相关关系(p<0.01)。小麦赤霉病乳熟期病情指数增加1，小麦产量损失在1.77-5.4kg/667m2(表2)。

表1　小麦赤霉病病粒率与小麦产量的相关关系　单位：kg/667m2

2.2赤霉病发生与DON毒素浓度的相关关系

2.2.1小麦赤霉病病粒率与小麦DON毒素浓度的相关关系大田随机取样研究表明：皖麦18小麦赤霉病病粒率(X)与麦谷中DON毒素含量(Y)的关系Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)(图1)。豫麦18赤霉病病粒率(X)与DON毒素浓度(Y)的关系式是Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001)(图2)

表2　小麦赤霉病乳熟期病情指数与小麦产量的关系　单位：kg/667m2

图1　豫麦18自然发病的赤霉病

图2　皖麦18自然发病的小麦赤霉病病粒率

2.2.2小麦赤霉病病粒率DON毒素浓度的计算小麦赤霉病在自然发病的条件下，赤霉病病麦谷中的病粒率(FDK)和DON毒素浓度呈线性关系(图1、图2)。许多研究者用DON/FDK的值近似看作是病粒率为1%时的DON毒素浓度[7-9]，本研究中DON/FDK在0.31-0.91之间(表3)，说明在自然发病条件下麦谷中赤霉病病粒率1%时DON毒素浓度为0.31-0.91 mg/kg。

许多研究者认为可以把FDK/DON近似的等于麦谷中含有1 mg/kg DON毒素的病粒率[24-25]。本研究中接种试验FDK/DON的值为1.1-3.1之间，自然发病条件下0.6-0.7，说明要产生1 mg/kg的DON毒素需要的病粒率是，0.6-3.1%之间(表3)。

表3　小麦赤霉病麦谷中病粒率和DON毒素浓度相关关系

2.3小麦赤霉病的防治指标制订

2.3.1根据小麦赤霉病造成产量损失制订的防治指标根据小麦赤霉病产量损失，防治指标可由公式[11]计算：

作物允许损失率=[C/YP(K/100)]×100%

其中C=防治费用，Y=小麦预期产量，P=小麦的市场价格，K=防治效果。

生产中，小麦赤霉病防治的传统药剂多菌灵，费用为3元/亩，化学药剂多菌灵防治小麦赤霉病的效果在50%[9-11]，劳动力成本20-25元/667m2，小麦麦谷价格1.2元/kg。带入公式估算在小麦500千克的高产栽培条件下，小麦赤霉病的产量允许损失率2-3%，即产量允许损失在10-15千克。

根据产量允许损失率10-15kg/667m2，结合表1，表2小麦赤霉病病情指数、病粒率和小麦产量相关关系，计算得到小麦赤霉病的防治指标：小麦乳熟期的病情指数为2.4-8.7%，或者是病粒率2.8-7.5%。(表4)。

表4　小麦赤霉病的产量损失制订的防治指标

2.3.2根据小麦赤霉病菌产生的DON毒素制订防治指标联合国粮农组织和我国国家标准规定小麦作为粮食的标准是DON毒素含量不能超过1 mg/kg。当麦粒中DON毒素含量大于1而小于5 mg/kg时，小麦可以作为饲料，此时其价值损失约为30%。

目前国际上公认的化学防治对小麦赤霉病的毒素DON的防治效果约为48%[8-10]，根据这一结果，可以由公式1计算出小麦赤霉病的价值允许损失率为2-3%。根据联合国粮农组织和我国对粮食中DON当毒素含量要求，麦谷中DON毒素超过1 mg/kg时，小麦价格损失已经超过30%，远远大于其产量损失。因此根据DON毒素含量对小麦所造成的价值损失，生产上应把小麦赤霉病的危害损失控制在毒素含量在1 mg/kg以内。因此，根据小麦赤霉病DON毒素所造成的损失制定的小麦赤霉病防治指标是：麦谷病粒率0.6%-3.1%之间，或者是乳熟期病情指数0.4-3.2之间(表5)。

3讨论

3.1小麦赤霉病对小麦产量损失率测定和防治指标的制订

小麦赤霉病造成小麦产量减产，本研究发现与小麦赤霉病产量与赤霉病病情指数呈极显著的负相关，同时，小麦赤霉病的病情指数与麦谷中的病粒率和千粒重也呈极显著的正相关或负相关关系。本研究根据小麦赤霉病造成小麦产量损失而制订的防治指标为病粒率2.8-7.5%，或者是小麦乳熟期的病情指数为2.4-8.7%。这和前人研究者的小麦赤霉病的防治指标是病情指数在4.31-5.76之间[12]相差不大。

表5　根据小麦赤霉病DON毒素造成损失制订的防治指标

3.2小麦赤霉病产生的DON毒素造成小麦损失率和防治指标制订

小麦赤霉病产生的DON毒素，严重威胁人们的身体健康，并造成小麦价值的急剧降低。本研究根据麦粒中DON毒素污染造成小麦价值损失的小麦赤霉病的防治指标是病粒率在0.6%-3.3%之间，或者是乳熟期病情指数是0.4-3.2%。这一结果未见前人报道。

小麦赤霉病病粒率与麦粒中DON毒素浓度相关关系研究较多，同一地块栽培的相同品种的麦田中，发生小麦赤霉病的麦粒中DON毒素浓度在不同年度并不相同，DON毒素浓度与小麦病粒率的线性相关关系的斜率在最高年份于最低年份的相差11.59倍。麦谷中DON毒素浓度在0.5和1.25 mg/ kg时的小麦病粒率分别是从0.53-7.14%和从1.86%-17.86%[13]。有研究发现对赤霉病抗病性强的小麦品种中需要2-4%的病粒率或2-8%病情指数可以产生1 mg/kg的DON毒素，而在感病品种上，则需要0.8-1.5%的病粒率或0.82-1.5%的病情指数才能产生1 mg/kg的DON毒素[3]。

3.3DON毒素污染造成的损失大于小麦产量的损失

小麦赤霉病引起小麦减产甚至绝收，小麦赤霉病的病粒中DON毒素造成麦谷污染问题已经成为比产量损失更大，其不但造成小麦商品价值降低，而且还威胁人们身体健康，应该引起人们高度重视。

4结论

4.1小麦赤霉病的发生严重影响小麦产量，造成小麦病粒率的增加、千粒重的下降。

4.2小麦赤霉病病粒DON毒素造成病小麦商品价值下降。小麦乳熟期病情指数达到0.4-3.2%，麦谷中DON毒素浓度将达到1 mg/kg而不能作为粮食流通。

4.3小麦赤霉病造成的产量损失和小麦赤霉病DON毒素污染所造成的价值损失是不一致的，本研究说明小麦赤霉病造成麦粒中DON毒素污染的损失已经超过其危害造成的产量损失。

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·研究简报·

关键词：DON毒素；小麦赤霉病；损失率；防治指标

Study on the control index of wheat dead blight caused byGibberellazeae

FANPing-sheng1，ZHOUMing-guo2*，CHENChang-jun2，WANGJian-xing2(1.InstituteofVegetableCrop，JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014，China；2.CollegeofPlantProtection，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China)

Abstract：Wheat head blight (WHB) is caused by Gibberella zeae (Schwein.) Petch， also known by the name of its anamorph Fusarium graminearum Schwabe. In order to provide scientific basis for the control of wheat head blight， establish its control index based on deoxynivalenol (DON) concentration under natural and inoculated conditions， the correlationship among the percentage of Fusarium damage kernel (FDK)， WHB disease severity and toxin DON in wheat grain were studied. The results indicated that the percentage of FDK and toxin DON concentration had significantly positive correlation. The formula between the percentage of FDK(X) and the DON content (Y) were observed with Y=16.4+1.39X (R2=0.75， P<0.001) and Y=-9.99 +1.76X(R2=0.77，P<0.001)， respectively. The chemical control index was also discussed. According to the yield losses， the economic threshold of FDK for different varieties of wheats were 2.8-7.5%， while the economic threshold of disease index were 2.4-8.7% (Table 4). Based on the DON toxin content in the wheat grain， the economic threshold of DON/FDK (1mg/kg) for different wheat varieties were 0.6-3.1 while the economic threshold of disease index were 0.4-3.2%.

Key words：deoxynivalenol (DON); Wheat head blight WHB; loss rate；control index

文章编号：1008-0457(2015)05-0081-05国际

DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2015.05.016

中图分类号：S432.4+4

文献标识码：A

通讯作者：*E-mail：mgzhou@njau.edu.cn。

基金项目：江苏省农业自主创新基金CX(15)1044资助项目。

收稿日期：2015-09-17；修回日期：2015-10-10