赤霉病对江苏省北部小麦主栽品种品质的影响

王 震， 李金秀， 张 彬， 李金榜

(南阳市农业科学院，河南南阳 473008)

由禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearium)引起的小麦赤霉病(Fusarium head blight，FHB)是一种世界范围内广泛流行的小麦病害。长江中下游冬麦区是小麦赤霉病的常发和重发区[1]。小麦感染赤霉病后会减产5%～10%，在大流行年份甚至高达100%[2]，同时易产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等毒素沉积于籽粒中，严重威胁我国粮食安全。2000年以来，由于全球性气候变暖以及耕作方式的改变，每年受赤霉病危害的麦区面积超过330万hm2[3]，同时小麦赤霉病流行频率不断增加，呈逐渐向北扩展的趋势，病区已蔓延至黄河和淮河之间的广大麦区[4]。

禾谷镰刀菌主要以菌丝体的形式寄生于禾本科作物的残留组织上，在适合条件下释放出孢子进入麦穗的花药中引起初侵染，由于花药中含有高浓度的胆碱和三甲基乙内酯等化学物质，可以促进病原菌生长扩展至颖壳和穗轴中[5]，同时可通过穗轴再感染相邻的其他小花，数日后蔓延至整个小穗，致其枯萎。气候条件、品种抗性、越冬菌量等因素是影响小麦赤霉病发生和流行的主要因素[6-7]，其中花期降水量又是赤霉病流行的限制性因素，温暖潮湿的环境有助于赤霉病的扩展。

近年来，随着人民生活水平的不断提高，对优质安全小麦的需求越来越大。我国颁布的GB 1351—2008《小麦》和GB/T 17320—2013《小麦品种品质分类》2部标准分别对小麦品质相关指标作了明确规定。但在赤霉病影响下，小麦品种指标的变化情况还未见报道。本研究通过喷雾及单小花滴注接种，花期弥雾保湿，对江苏省北部14个小麦主栽品种进行了赤霉病抗性鉴定，分析了赤霉病对小麦品质的影响，以期为小麦抗赤霉病新品种选育和病害分析提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

江苏省北部的14个小麦主栽品种小麦品种分别为保麦6号、徐麦35号、明麦2号、江麦919、瑞华520、连麦8号、淮麦36、保麦5号、淮麦33、农麦1号，徐麦33、江麦816、徐麦9158、鲁原502。种子由江苏省种子管理站提供，分别于2015年10月15日、2016年10月18日种植于具有保湿功能的赤霉病抗性鉴定圃中，鉴定圃位于河南省南阳市卧龙区潦河镇农业科学院试验基地(112°57′E，32°93′N)内，该试验点属于季风大陆湿润半湿润气候，以未接种处理为对照，试验年度平均气温16.7 ℃，降水量938.5 mm，鉴定圃土壤为黄褐土，前茬作物为玉米，土壤肥力水平为全氮含量1.20 g/kg、碱解氮含量45.01 mg/kg、速效磷含量23.34 mg/kg、速效钾含量113.62 mg/kg、有机质含量16.48 g/kg。每个材料种2行，行长1.4 m，行距0.3 m。

1.2 赤霉病鉴定方法

1.2.1 接种方法 利用含有3个禾谷镰刀菌(Fg16-2、Fg16-5、Fg11-26)和1个亚洲镰刀菌(F301)的混合分生孢子液(5×105个/mL)对供试品种进行人工接种鉴定。接种分别采用喷雾接种和单小花滴注接种。喷雾接种于开花期用孢子悬浮液对各种植行一端0.5 m区段进行喷雾接种，接种后喷雾保湿7 d；单小花滴注接种在小麦扬花初期将20 μL孢子悬浮液注入麦穗中部的1个小花内，并对接种穗进行标记，每份材料至少接种20穗，穗部接种后，喷雾保湿7 d，单小花滴注鉴定的试验区未进行喷雾接种。

1.2.2 鉴定评价方法 以苏麦3号(高抗)、扬麦158(中抗)、郑麦0943(感病)为对照品种，当病情发展基本稳定时，逐品种记录病情。喷雾接种每行调查50个麦穗，病情指数、平均严重度和抗性评价按《小麦抗赤霉病评价技术规范》(NY/T 1443.4—2007)调查。

1.3 品质分析方法

种子收获后，经过清理，用法国肖邦公司CD-1仿工业试验磨粉机制粉，出粉率控制在70%，-5 ℃储存备用。容重采用瑞典Perten公司DA7200型近红外分析仪SIMCA模型标准曲线测定；蛋白质(干基)含量采用半微量凯氏定氮法(GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》)测定；湿面筋含量按手洗法(GB/T 14608—1993《小麦粉湿面筋测定法》)测定；沉降值采用AACC56-61机械振荡法测定；吸水率、面团稳定时间利用德国Brabender公司生产的810104型电子粉质仪(Farinograph)，按AACC54-21方法测定；最大拉伸阻力、延伸性、拉伸面积利用德国Brabender公司拉伸仪(Extensograph)，按AACC54-10方法测定。

1.4 数据分析

因2年试验结果一致，采用2年数据的平均值进行分析。相关性分析用SPSS 13.0数据处理系统，GGE biplot数据处理软件作双标图分析赤霉病对感病品种品质指标的影响。

2 结果与分析

2.1 江苏省北部小麦主栽品种赤霉病抗性分析

2年鉴定结果显示，高抗对照苏麦3号在喷雾接种条件下病情指数为0.03，单小花接种平均反应级1.6，中抗对照扬麦158病情指数为0.27，平均反应级2.6，感病对照郑麦0943病情指数为0.49，平均反应级3.6，表明接种发病良好。未接种小麦成长状况良好，均未发病。从表1可以看出，在喷雾接种条件下，筛选出中抗品种1个，中感品种7个，感病品种6个，占参试品种的比例分别为7.14%、50.00%、42.86%。在单小花滴注接种条件下，筛选出中感品种2个，感病品种12个，占参试品种的比例分别为14.29%、85.71%。相关性分析结果表明，病情指数、平均反应级与千粒质量呈极显著负相关(r=-0.722**，r=-0.695**)。喷雾接种条件下，中抗品种保麦5号千粒质量下降了3.27%，7个中感品种千粒质量下降了0.43%～14.68%，6个感病品种千粒质量下降了4.04%～40.16%。单小花滴注条件下，2个中感品种千粒质量江麦919下降了4.47%、江麦816下降了11.93%，12个感病品种千粒质量下降了2.90%～35.13%。

表1 江苏省北部主栽品种赤霉病抗性鉴定结果

注：MR表示中抗；MS表示中感；S表示感病。

2.2 赤霉病对江苏省北部小麦主栽品种品质的影响

相关性分析表明，容重与病情指数呈显著负相关(r=-0.643*)，与千粒质量呈显著正相关(r=0.602*)。在喷雾接种条件下，保麦5号容重下降了6.12%，7个中感品种容重下降了1.74%～9.51%，6个感病品种下降了4.36%～9.48%。容重与稳定时间和拉伸面积呈显著正相关(r=0.591*，r=0.537*)。从表2可以看出，赤霉病对蛋白质(干基)含量、湿面筋含量、沉降值、稳定时间、延展性和拉伸面积6项指标都引起了不同程度的下降，中抗品种保麦5号分别下降了3.85%、2.49%、11.29%、25.71%、10.37%、20.00%，7个中感品种分别下降了6.18%～11.35%、5.30%～13.36%、10.03%～26.74%、12.50%～60.58%、0.72%～21.53%、1.10%～9.59%，6个感病品种分别下降了0.62%～11.61%、1.21%～7.48%、1.94%～23.77%、1.43%～78.57%、3.70%～35.26%、3.16%～51.06%。

在单小花滴注接种条件下，平均反应级与容重和拉伸面积呈显著负相关(r=-0.622*，r=-535*)，与最大拉伸阻力呈极显著负相关(r=-0.771**)。从表2可以看出，中感品种江麦919的容重、拉伸面积、最大拉伸阻力分别下降了6.89%、39.02%、17.22%，中感品种江麦816以上指标分别下降了6.78%、5.49%、11.18%。12个感病品种容重、拉伸面积分别下降了0.38%～10.32%、1.89%～70.00%。感病品种中最大拉伸阻力变化规律不明显，其中6个品种最大拉伸阻力下降了1.77%～45.18%。与喷雾接种条件下类似，赤霉病对蛋白质(干基)含量、湿面筋含量、沉降值、稳定时间、延展性5项指标造成了不同程度的下降，中感品种江麦919分别下降了13.29%、13.17%、27.60%、77.78%、20.45%，江麦816分别下降了7.68%、7.17%、27.29%、49.48% 、11.51%，12个感病品种分别下降了2.27%～21.98%、0.33%～23.00%、0.63%～37.78%、15.63%～89.29% 、8.15%～47.98%。

表2 赤霉病对江苏省北部大面积生产品种品质的影响

2.3 不同接种处理条件下感病品种的品质变化关系

选取不同处理下的感病品种，选取受赤霉病影响下降较明显的容重、蛋白质(干基)含量、湿面筋含量等7个指标作双标图(图1)，从双标图中各指标与品种间的分布关系可以直观地发现不同感病品种品质指标的变化程度及其内在联系[8-9]。赤霉病对不同感病品种各个品质指标的影响程度不尽相同，喷雾接种条件下，农麦1号容重最大，淮麦33蛋白质(干基)含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间最大，徐麦9158的拉伸面积、延展性最大(图1-A)。单小花滴注条件下，徐麦33容重最大，保麦5号蛋白质(干基)含量、沉降值最高，徐麦9158湿面筋含量最高，保麦6号稳定时间、延展性和拉伸面积最长(图1-B)。双标图中由某一指标和中心点的连线顺时针旋转，其他指标和中心点连线与这条线夹角的余弦即为它们的相关系数[8-9]，在喷雾接种条件下，蛋白质(干基)含量与湿面筋含量呈极显著正相关，湿面筋含量与沉降值呈极显著正相关(图1-A)；在单小花滴注接种条件下，容重与稳定时间、拉伸面积显著正相关，蛋白质(干基)含量与湿面筋含量呈极显著正相关，稳定时间与拉伸面积呈极显著正相关(图1-B)。

3 讨论

程顺和等选用综合丰产性好、赤霉病轻的亲本间配组，后代注重综合丰产性，兼顾以抗赤霉病为主的抗病和抗逆性选择，利用超亲优势获得了一批中抗赤霉病的大面积丰产小麦品种，如扬麦11、扬麦14、扬麦17等[10]。目前，在我国长江中下游麦区赤霉病抗性的小麦品种种植面积占80%以上，显著减轻了赤霉病的危害，因此在黄淮麦区南片培育和种植抗赤霉病小麦品种是防治赤霉病关键措施之一。喷雾接种主要筛选赤霉病原抗初侵染类型，单小花接种主要筛选赤霉病抗扩展类型。陈云等研究发现，我国小麦大面积生产品种中，仅扬麦、宁麦和鄂麦系列的少数品种对赤霉病有较好的抗性，其他品种对赤霉病均表现感病[11]。本次鉴定的14个江苏省北部主栽品种中筛选出1个中抗、7个中感抗侵染类型，2个中感抗扩展类型，以上材料可作为种质资源供黄淮麦区南片其他省份在抗赤霉病育种中使用。

试验结果表明病情指数、平均反应级与千粒质量存在极显著负相关，因此千粒质量的降低量可作为赤霉病抗性鉴定中的参考指标，增加鉴定结果的准确性。试验结果中出现部分感病品种千粒质量下降不明显的情况，原因可能是鉴定年份发病偏晚，对鉴定结果产生了影响。前人研究赤霉病对小麦品质的影响较少[12]，本试验结果显示，赤霉病会在一定程度上降低小麦的容重、吸水率、湿面筋含量等品种指标，且容重都与病情指数和平均严重度呈负相关。GGE双标图分析发现，不同品种中品质指标降低程度不同，这种现象从侧面证明了感病品种中抗赤霉病超亲现象的存在。利用超亲优势的关键在于如何寻找超亲亲本或组合以及如何对分离群体进行筛选[13]，通过本试验结果可以推测，借助赤霉病充分发病条件下各个品质指标的变化情况来辅助选择超亲亲本，可以提高超亲遗传的概率。