水稻生育期空气中稻曲病菌孢子释放动态及影响因素分析

伏荣桃　王剑　陈诚　龚学书　卢代华　徐翔

摘要：[目的]明确稻曲病菌孢子在田间的释放动态及影响因素，为水稻稻曲病预测及防治提供科学依据。[方法]采用孢子捕捉仪对四川稻区稻曲病菌孢子释放量进行监测，分析稻曲病菌孢子在田间的释放动态；2014～2016年连续3年收集水稻生育期的气象数据，包括温度和平均湿度等，研究气象因子、孢子释放量与稻曲病的内在联系。[结果]在水稻生育期间稻曲病菌孢子释放量呈动态变化，5月中旬～7月上旬稻曲病菌分生孢子释放量逐渐上升，7月下旬空气中的分生孢子量骤然上升，7月末～8月上旬孢子量达到峰值，8月中旬后孢子量逐渐下降，9月下旬孢子量下降至接近5月的水平。自孢子释放达到高峰后10d田间稻曲病开始显症。稻曲病菌孢子释放量与田间菌源及上年病害严重度呈一定的正相关，与温度和湿度亦具有一定相关性，当平均温度25.0-30.0℃、湿度大于85.0%时有利于稻曲菌孢子的释放，同时有利于稻曲病的发生。[结论]稻曲病菌孢子释放量、气象因子与稻曲病间存在密切联系。

关键词：稻曲病菌；孢子释放量；菌源量；气象因子

中圖分类号：S435.11 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）11-1994-05

0X引言

[研究意义]水稻稻曲病是水稻三大重要真菌病害之一，由稻曲病菌[Ustilaginoidea virens（Cooke）Takahashi]侵染稻穗引起（Tanaka et a1.，2008；Hu eta1.，2014；伏荣桃等，2016；张俊喜等，2016），受害谷粒形成大于其自身数倍的稻曲球（Tang et a1.，2012；Fan et a1.，2015）。稻曲病不仅造成水稻产量显著下降，还对稻米质量、人畜安全和环境造成重大危害（Nakamura et a1.，1994；刘见平等，2006；王伟刚等，2009；伏荣桃等，2015）。近年来，稻曲病的危害在四川省有日趋加重的趋势，据2013～2015年对四川省主栽水稻品种的调查统计，稻穗稻曲病自然发病率可达80.55%，一些高感品种的病穴率高达100.00%（卢代华等，2015）。稻曲病的发生流行与多种因素有关，如侵染源、气象因子和栽培条件等（冯小燕等，2010；周奋启等，2015；任义方等，2017），因此，开展田问稻曲病菌孢子释放动态及影响因素研究对于预防和防治稻曲病发生具有重要意义。[前人研究进展]前人研究结果表明，侵染源是稻曲病病害发生的先决条件之一。左广胜等（1996）、Devi和Singh（2007）采用孢子捕捉方法证明稻曲病菌孢子是稻曲病发生的主要初侵染源，在田间具有气流传播的能力。在探究稻曲病菌孢子在水稻生育期的释放情况方面，研究者们采用显微计数和PCR等不同方法。如Sreeramulu和Vittal（1966）采用显微计数对空气中的稻曲病菌孢子进行统计分析；郑静等（2012）采用PCR对空气中稻曲病菌孢子量进行检测，结果显示不同月份稻曲病菌孢子量存在差异。关于稻曲病菌孢子在田间飞散动态与气象因子的关系研究，主要涉及温度和降雨量等方面。傅俊范等（2011）对沈阳地区的稻曲病菌孢子飞散动态进行分析，发现稻曲病菌分生孢子飞散动态与积温和累积降雨量呈正相关。[本研究切入点]目前，关于四川稻区田间稻曲病菌孢子释放动态和影响因素的研究尚无文献报道。[拟解决的关键问题]采用孢子捕捉仪捕捉空气中的稻曲病菌孢子，监测稻曲病菌孢子在田间的释放动态，并开展气象因子、孢子释放量与稻曲病的内在关系研究，明确影响稻曲病菌孢子释放量和动态变化的主要因素，以期为水稻稻曲病预测及防治提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2014～2016年在四川省农业科学院水稻稻曲病常发试验基地进行。供试材料为四川省主栽水稻品种中优936、F优498、Y两优1号、旌优127、川优6203、花香优1618、川农优527、川香优198、内香8156和内5优828。

1.2试验方法

1.2.1田间稻曲病菌菌源量调查 2014～2016年水稻收割后收集试验基地不同田块、不同水稻品种的稻桩或稻穗病残体，室内晾干保存、备用。用无菌水冲洗稻桩和种子上的病原菌，然后显微观察计数，记录稻桩和种子的带菌情况。

1.2.2空气中菌源量监测 2015～2016年，在试验基地设6个小区，每小区面积667m²，每小区设立3个捕捉点，捕捉点种植四川省主栽水稻品种（感病品种）。于5～9月水稻生育期间将孢子捕捉仪（TPBZ-3）置于捕捉点（距离水稻50cm处），于18：00点开始启动孢子捕捉仪，24h连续不间断收集空气中稻曲病病原菌的分生孢子，每隔3～7d收集一次样品，室内镜检孢子捕捉量，最后折算成孢子密度（个/cm²）。

1.2.3水稻品种抗病性调查 2015～2016年连续种植供试水稻主栽品种并进行稻曲病自然诱发发病，所有品种按高产栽培方式进行田问管理，孕穗期增施尿素，以便增加发病程度。适时防治螟虫和稻飞虱等主要害虫，供试品种全生育期不使用杀菌剂。于水稻黄熟期进行稻曲病调查，采用5点取样法调查，每点调查10丛，记载每丛穗数、病穗数及每穗病粒数。

1.2.4气象数据收集 2014～2016年连续收集水稻生育期的气象数据，包括温度和平均湿度等，并着重收集水稻孕穗期至乳熟期的气象数据。

1.3统计分析

1.3.1田间茵源量 用显微镜观察（10×视野）洗涤过病残体的液体中稻曲病菌的分生孢子，并观察孢子存活率。

1.3.2空气中菌源量 根据每次捕捉的孢子量，计算各小区的孢子量，结果取平均值，绘制孢子释放量动态曲线图。

1.3.3稻曲病抗病性 在水稻黄熟期检查稻曲病发病情况，并计算病情指数和病穗率；采用Duncans新复极差法对发病率进行方差分析。稻曲病病害分级标准：0级，无病（HR）；1级，病穗率0.1%～3.0%（R）；3级，病穗率3.1%～7.0%（MR）；5级，病穗率7.1%～15.0%（MS）；7级：病穗率15.0%～25.0%（s）；9级，病穗率大于25.1%（HS）。病情指数和病穗率计算方法如下：

2结果与分析

2.1田间稻曲病菌菌源量调查结果

2014～2016年连续3年收集试验点水稻田间的稻桩和稻穗等病残体进行稻曲病菌带菌检测，结果（表1）显示，从稻桩和稻穗均能检测到稻曲病菌孢子，H.2014和2016年病残体的带菌率均高于2015年，其原因可能是2014和2016年的病害发生程度高于2015年。本研究对病残体上的稻曲病菌孢子进行萌发试验，发现孢子萌发产生薄壁分生孢子（图1），萌发率在68.0%以上（表1）。

2.2空气中稻曲病菌菌源量监测结果

2015-2016年，于水稻生育期采用孢子捕捉仪对田问空气中的稻曲病菌分生孢子进行动态监测，结果（图2）显示，2015和2016年稻曲病菌分生孢子量均从5月中旬～7月上旬逐渐上升；7月下旬空气中的分生孢子量骤然上升，7月末～8月上旬孢子量达到峰值，分别为529.6和163.8个/cm²，自孢子释放达到高峰后10d田问稻曲病开始显症；8月中旬后孢子量逐渐下降，到9月下旬孢子量下降至接近5月的水平，分别为10.6和4.3个/cm²。從图2还可看出，2015年稻曲病菌孢子密度动态趋势高于2016年，尤其是高峰期的孢子密度远高于2016年高峰期孢子密度，出现这种现象可能与上年田间稻曲病发生的严重度有关，据调查，2014年试验点稻曲病发生的严重度高于2015年，因而影响了次年田间菌源基数。

2.3气象数据分析结果

本研究收集了2014-2016年水稻生育期的气象数据，包括平均温度（图3-A）和平均湿度（图3-B）。从图3可看出，水稻生育期的平均温度和平均湿度变化较大，2014-2016年的平均温度分别为21.5-29.5、17.5-30.5和19.0-28.5℃，平均湿度分别为67.5%-88.5%、66.5%-88.0%和68.5%-92.0%。在7月中旬～8月上旬水稻孕穗期至扬花期，2014～2016年的平均温度分别为23.0-29.5、24.0-30.5和23.0-28.5℃，平均湿度分别为77.5%-88.5%、76.5%-85.5%和81.0%～90.0%。从图3还可看出，2014-2016年水稻生育期的气象数据存在差异，2014和2016年的大多数时间的平均温度比2015年低，而相对湿度较2015年高。

2.4气象因子与孢子释放量的关系

有研究报道，稻曲病菌孢子萌发的最适温度为28.0～30.0℃，湿度在85.0%以上（Fu et a1.，2013）。由图2可知，田问稻曲病菌孢子释放高峰在7月下旬～8月上旬，2015和2016年此期间的平均温度为25.5～30.0℃、平均湿度为81.0%～90.0%。在5月中旬～7月中旬，孢子捕捉量逐渐上升，此期间的平均气温（22.5～29.5℃）和平均湿度（65.O%～87.5%）均在逐渐上升。9月的平均气温为20.5～25.0℃、平均湿度为85.5%～92.0%，此时稻曲病菌孢子的萌发受温度的影响而降低，因而空气中的稻曲病菌孢子释放量下降。

2.5病害与气象因子的关系

2014～2016年对10个四川主栽水稻品种进行稻曲病抗性调查，结果（表2）显示，不同品种对稻曲病存在抗感差异，2014～2016年稻曲病发病率范围分别为8.33%～17.11%、0～10.58%和6.69%～32.66%。从表2可看出，相同品种在不同年份的发病率存在显著差异（P<0.05，下同），其中，F优498、旌优127、川优6203、川香优198、花香优1618和内5优828等品种在2016年的发病率显著高于2014年，2014年显著高于2015年。分析气象因子发现，2016年在水稻孕穗期至抽穗期的平均温度为23.0～28.5℃、平均湿度为81.0%～90.0%，大多为阴雨天气，有利于稻曲病的发生；2014年同期的平均温度为23.0～29.5℃、平均湿度为77.5%～88.5%；而2015年此期间天气处于高温低湿的伏旱天气，平均温度为24.0～30.5℃、平均湿度为76.5%～85.5%，不利于稻曲病的发生。上述结果表明稻曲病的发生与气象因子密切相关，尤其是孕穗期至抽穗期间的温度和湿度对病原菌的侵染至关重要，如遇高温阴雨天气会导致稻曲病大面积发生。

2.6孢子释放量、气候因子与稻曲病病害的关系

对水稻生育期间的田间稻曲病菌孢子释放量、气象因子及田间病害数据进行统计分析可知，孢子释放量与温度和湿度存在相关性，在平均温度25.0～30.0℃、湿度大于85.0%时有利于稻曲病菌孢子的释放，同时有利于病菌对稻穗的侵染进而发生病害，在水稻孕穗至破口期，遇阴雨连绵且温度在28.0℃左右时会使病害程度加重。本研究还发现孢子释放量与上年病害严重度呈一定的正相关，如上一年病害重的田间，次年稻曲病菌孢子释放量相对较高。

3讨论

本研究对水稻田间稻曲病病残体带菌情况进行检测，结果发现上年稻曲病发生严重的田块其病残体检测到的稻曲病菌厚垣孢子数量多，且带菌率较高。前人研究结果表明，病原菌菌量是病害发生轻重的最基本、最先决条件之一，若缺乏足够量的菌量，即使其他条件再好也不会发病（高家驹，1981）。本研究监测了稻曲病菌分生孢子在田间的动态变化，发现在水稻生育期内不同时间段空气中的孢子数量存在差异，水稻在孕穗期时的孢子量显著增加，在孕穗末期达到峰值，与Devi和Singh（2007）、郑静等（2012）的研究结果相似。本研究还发现2015～2016年两年监测中水稻生育期的孢子释放量的动态变化趋势差异明显，2015年的孢子释放量显著大于2016年，这种不同年际问孢子释放量的差异可能与上年病害的发生严重度相关，病害严重，田间病残体带菌率高则孢子释放量大，反之则少，与小麦赤霉病的发生规律相似（高家驹，1981）。

本研究发现气象因子与稻曲病菌孢子释放量密切相关，适宜的温度和湿度有利于孢子的释放。稻曲病是一种气候性病害（王伟刚等，2009；周奋启等，2015；任义方等，2017），适宜的气候条件是病害发生严重的关键条件之一。本研究只监测了2年水稻生育期间稻曲病菌孢子的动态变化，后续将开展更多年份且整年空气中稻曲病菌孢子数量动态趋势研究，以期为预测稻曲病发生和防治提供科学依据。

4结论

稻曲病菌孢子释放量、气象因子与稻曲病间存在密切联系。在水稻孕穗期，若监测到空气中有大量的稻曲病菌孢子，同时遭遇阴雨连绵的天气时，要提前做好稻曲病防治工作。

（责任编辑麻小燕）