东北水稻白叶枯病菌生理小种及水稻品种对9号小种的抗性

张佳环,　马周杰,　刘　巍,　王继春,邵玺文,　凌凤楼,　刘一凝

(1. 吉林农业大学农学院, 长春　130118; 2. 吉林省农业科学院植物保护研究所, 长春　130033;3. 吉林农业大学农业现代化综合技术研究所,长春　130118; 4. 吉林农业大学水稻研究所, 长春　130118)



东北水稻白叶枯病菌生理小种及水稻品种对9号小种的抗性

张佳环1*,马周杰1,刘巍1,王继春2,邵玺文3,凌凤楼4,刘一凝1

(1. 吉林农业大学农学院, 长春130118; 2. 吉林省农业科学院植物保护研究所, 长春130033;3. 吉林农业大学农业现代化综合技术研究所,长春130118; 4. 吉林农业大学水稻研究所, 长春130118)

对东北地区水稻白叶枯病菌生理小种群体的构成及分布,以及水稻品种对白叶枯病菌9号小种的抗性进行了研究。结果表明,东北地区水稻白叶枯病菌生理小种群体由6个小种,即Race1、Race2、Race3、Race6、Race8和Race9构成。小种Race1、Race2和Race9在东北三省吉林、辽宁和黑龙江都有分布,小种Race3和Race8只存在黑龙江省,Race6只存在辽宁省。在30个水稻品种中,对9号生理小种表现抗病的有13个,出现频率为43.3%;中抗7个,频率23.3%;中感6个,频率20.0%;感病4个,频率13.3%。本研究为在东北粳稻地区挖掘白叶枯病的抗源,以及利用抗病品种控制白叶枯病危害提供依据。

东北;水稻;白叶枯病菌;生理小种;抗性

白叶枯病是水稻生产上最严重的病害之一。在东北地区,1964年首先在辽宁省发现水稻白叶枯病[1], 1974年和1977年又相继在吉林省和黑龙江省发现了该病害[23]。之后,研究者对该病害进行了研究[47],但多为各省区白叶枯病发生与防治的零星研究报道。近年来,在东北的吉林、通化和东港等地区,水稻白叶枯病时有暴发,并有潜在的流行趋势,已经引起了许多专家学者的重点关注。

水稻白叶枯病的防治,在我国南方籼稻种植区已经积累了丰富的研究成果和实践经验。其中,挖掘抗源和利用抗病品种已经成为防治水稻白叶枯病最有效的途径之一。与抗病品种利用紧密相关的基础研究,即水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv. oryzae,Xoo)生理小种的鉴定与分布及监测等,对当地水稻品种布局、病害的控制已经起到了重要的指导作用[814]。

本研究比较全面地采集了感染东北粳稻的白叶枯病菌株,利用一套全国统一的鉴别品种,对其生理小种进行了鉴定,确定了各小种在东北主要水稻种植区的分布状况。同时,采用毒性最强的9号生理小种对水稻品种进行了抗性测定,初步明确了部分水稻品种的抗病性。研究结果将为深入挖掘东北地区抗水稻白叶枯病的抗源,有针对性地利用抗病品种控制白叶枯病危害提供依据。

1　材料与方法

1.1菌株及鉴别品种来源

121个菌株分别收集自东北地区吉林省的吉林、通化、四平;辽宁省的丹东、沈阳、盘锦;黑龙江省的哈尔滨、五常、佳木斯、垦区(黑龙江省农垦总局建三江管理局)。

6个鉴别品种由南京农业大学植物保护学院提供,为全国统一的含不同单抗基因的水稻近等基因系材料,即IRBB2(Xa2)、IRBB3(Xa3)、IRBB5(Xa5)、IRBB13(Xa13)、IRBB14(Xa14)和IR24(Xa18)。

1.2抗性测定的水稻品种来源及接种的生理小种

用于抗性测定的水稻品种主要由吉林农业大学水稻研究所提供,少部分购买于吉林省市场。9号生理小种的代表菌株JJL-152为本研究中的前期结果,用于水稻品种的接种,此菌株来源于吉林省吉林地区。

1.3供试菌株所属生理小种的鉴别

6个鉴别品种按照常规方法浸种催芽,播种。在温室中培养,常规生长管理,防虫不防病。供试菌株的接种过程参照程晓晖的方法[13]。在水稻孕穗期,以浓度为3×108cfu/mL的菌悬液对水稻主茎平展剑叶进行剪叶法接种。接种时,用灭菌的、型号一致的平口剪刀蘸取菌悬液,剪刀平置,刀尖稍向上,将主茎平展剑叶叶尖剪去2～3cm,每个水稻品种接种10片叶。每接种1个菌株要更换新的灭菌剪刀,每个品种重复3次。

1.4对生理小种的抗感反应标准

接种21d后,测量病斑长度和接种叶片的全长,每个菌株测量10片叶。病斑长度小于接种叶长的1/4或长度在0～5.0cm之间为抗病(R),反之,大于等于接种叶长的1/4或长度大于5.0cm为感病(S)[13]。6个鉴别品种对9个生理小种的抗感反应情况见表1[13]。

表1　鉴别品种与致病小种的互作反应1)

1)R表示抗病;S表示感病。下同。

R:Resistant;S:Susceptible.Thesamebelow.

1.5水稻品种抗性划分标准

接种后20d调查发病情况,每品种调查20片叶的发病级别。抗性记载标准见表2[14]。

表2　水稻白叶枯病抗性记载标准

2　结果与分析

2.1生理小种及其分布

根据不同鉴别品种对不同生理小种的抗感反应情况不同(表1),经测定 121个供试菌株分别归属于已经确定的9个生理小种中的6个,分别是Race1、Race2、Race3、Race6、Race8、Race9,出现频率分别为80.1%、5.8%、1.7%、0.8%、0.8%、10.7%(表3)。在这6个小种中,Race1、Race2、Race9在东北三省都有分布。Race1在吉林、辽宁、黑龙江出现的频率分别为25.6%、33.9%、20.7%,均为优势小种,分布于吉林省的吉林、通化和四平;辽宁省的丹东、沈阳和盘锦;黑龙江省哈尔滨、五常、佳木斯和垦区。Race2分布于吉林省的通化;辽宁省的丹东;黑龙江省哈尔滨和五常。Race9分布于吉林省的吉林和通化;辽宁省的沈阳;黑龙江省哈尔滨和垦区(表4)。

Race3、Race6、Race8目前在吉林省还没有发现(表3)。Race3在黑龙江省的哈尔滨和五常发现;Race6只在辽宁省的盘锦发现;Race8只在黑龙江省的哈尔滨发现(表4)。

2.2水稻品种抗性测定

在已经确定的9个生理小种中,9号小种毒性最强,6个鉴别品种对该小种均表现为感病(表1)。利用9号生理小种的代表菌株JJL-152(表3)对30个水稻品种进行测试,按照标准的水稻白叶枯抗性记载标准(表2)进行统计。结果显示,没有表现高抗(HR)和高感(HS)的品种。表现为抗病(R)的品种最多,为13个品种,在所有测试品种中占43.3%,表现中抗(MR)的有7个品种,占23.3%;表现中感(MS)的有6个品种,占20.0%;表现感病(S)的有4个品种,占13.3% (表5～6)。

表3　东北地区水稻白叶枯病菌生理小种及其分布

表4　6个生理小种在东北10个地区的分布及频率

表5　水稻品种对白叶枯病菌9号生理小种的抗性

表6　30个水稻品种对白叶枯病菌9号生理小种抗性分布及其频率

3　讨论

在本研究发现,供试的121个供试菌株分属于6个生理小种。 6个鉴别品种IRBB2、IRBB3、IRBB5、IRBB13、IRBB14和IR24对1号小种都表现为抗病(表1)。表明这6个鉴别品种分别携带的抗性基因Xa2、Xa3、Xa5、Xa13、Xa14和Xa18都能克服1号生理小种。在东北吉林、辽宁和黑龙江三省,1号生理小种均为优势小种(表3)。目前,水稻白叶枯病在东北三省还没有大面积严重发生,只是个别年份,在个别地区间歇性暴发危害,可能与此有关。研究结果也进一步提示,在东北地区可以充分挖掘和利用含有上述6个抗性基因的抗源,预防水稻白叶枯病的大面积严重危害。

除了本文研究的已经确定生理小种的121个菌株外,我们还另外发现有52个菌株暂时不能归属于已知的9个生理小种。这52个菌株的归属,有待于深入研究,以确定其生理分化状况。有可能本研究使用的这套鉴别品种,不能完全反映出东北地区水稻白叶枯病菌的生理分化状况,应该考虑选择当地的水稻品种,增加鉴别品种的数量或者添加辅助鉴别品种。

在供试的30个水稻品种中,‘吉粳88’、‘吉农大27’、‘吉农大31’、‘长白9’、‘吉农大809’为吉林省目前种植面积比较大的品种。其中‘吉粳88’由于产量高、品质好,多年来一直是种植面积最大的品种之一。测试结果表明,该品种对白叶枯病菌9号小种表现感病(表5)。9号小种在吉林省主要水稻种植区吉林和通化都存在(表5)。因此,在气候条件适宜于白叶枯病发生和流行的年份,在这两个地区,应该避免种植‘吉粳88’,另外选择替代品种,以防止因可能的病害大发生而带来的严重损失。对于9号生理小种,‘吉农大27’和‘吉农大31’表现为中抗,‘长白9’和‘吉农大809’表现为抗病 (表5)。因此,在9号小种有分布的地区,为防止白叶枯病的流行,可以考虑种植这几个品种。

抗性鉴定收集的品种主要来源于东北地区的吉林省,数量较少,覆盖面有限,研究结果只能是初步的,有待于在东北地区进一步全面收集生产上主推的水稻品种,扩大测试数量,以获得更为全面的结果。

在整个东北粳稻区,如果依据白叶枯病菌生理小种的组成,进行水稻品种的布局,需要将全地区主栽的水稻品种对东北各个地区存在的小种进行抗性鉴定。这有待于进一步开展全面的更为细致的工作。

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(责任编辑：杨明丽)

PhysiologicalracesofXanthomonas oryzaepv. oryzaefromjaponicariceinNortheastChinaandresistanceofricevarietiestotheRace9

ZhangJiahuan1,MaZhoujie1,LiuWei1,WangJichun2,ShaoXiwen3,LingFenglou4,LiuYining1

(1.CollegeofAgronomy,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China; 2.InstituteofPlantProtection,JilinAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130033,China; 3.InstituteofAgriculturalModernization,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China; 4.RiceResearchInstitute,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China)

PopulationstructureanddistributionofXanthomonas oryzaepv. oryzaephysiologicalracesfromjaponicariceinNortheastChinawereinvestigated,andresistanceof30ricevarietiestoRace9wastested.TheresultssuggestedthatthereweresixracesinNortheastChina,includingRace1,Race2,Race3,Race6,Race8andRace9.TheRace1,Race2andRace9werewidelydistributedinJilin,LiaoningandHeilongjiangprovinces,whileRace3andRace8onlyinHeilongjiangProvince,andRace6onlyinLiaoningProvince.Amongall30testedricevarieties, 13varietieswereresistanttoRace9, 7weremediumresistant, 6weremediumsusceptible,and4weresusceptible.Theresultsprovidethebasisfordevelopingresistantresourceofjaponicariceforcontrolofbacterialblightdisease.

NortheastChina;rice;Xanthomonas oryzaepv. oryzae;physiologicalrace;resistance

20150520

20150707

公益性行业(农业)科研专项(201303015, 201303015-X)；吉林省重大科技攻关专项(20130204036NY)

E-mail:zhjh63@126.com

S435.111,S511

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.038