安徽省水稻品种稻曲病抗性鉴定与评价

胡逸群，郑求学，陈晴晴，沈文杰，张爱芳*

(1 安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所，合肥 230001；2 金寨县天堂寨镇农业农村管理服务中心，安徽金寨 237343)

稻曲病是由子囊菌[Ustilaginoidea virens(Cooke)Takahashi]侵染引起的穗部真菌性病害。稻曲病菌通常在孕穗期侵染水稻小花组织，而后突破内外稃组织的机械屏障后定殖于雄蕊组织[1]，劫持子房的养分运输通道供给稻曲球的生长[2-4]。稻曲病菌次生代谢阶段产生黑粉菌素和稻曲毒素。稻曲毒素A、B 具有细胞毒性，可导致动物器官病变和植物生长异常，严重危害人和动物的健康[5，6]。1878 年，稻曲病首次报道于印度水稻产区[7]，由于发生频率较低并未受到广泛关注。近年来，由于气候变化、耕地肥力的提高和高产优质品种的推广等因素，在全球多数水稻产区，稻曲病已上升为水稻主要病害，严重危害水稻产量和品质[8，9]。因此，稻曲病的抗性品种选育和防治工作迫在眉睫。

病害防控策略主要有种植抗性品种、喷施化学农药两种。化学防治成本较高，易造成环境污染，且防效易受气候和施用时期的影响。因此选育和利用抗病品种可从源头上有效控制病害发生，同时减少农药用量，进而缓解环境、资源和农产品质量等日益突出的问题，也符合“两减”政策。

国内各水稻主产区都有对稻曲病抗性评价的报道[10-14]。自然诱发是评价品种对稻曲病抗性水平的传统方法，通过多季自然诱发鉴定到一批具有稻曲病田间抗性的种质资源，可用于抗病育种[11，15-17]。相较而言，在可控条件下，将稻曲菌丝体与分生孢子混合作为接种体的人工接种方法更高效、重复性更好[18-20]。但这种创伤式的接种方法，品种抗性水平偏低，因为人工注射破坏了水稻组织防御病原菌侵染的天然机械屏障。因此，开发更稳定、高效的无创伤式接种方法，如喷雾接种方法很有必要[21]。

尽管通过抗病鉴定已挖掘一批具有稻曲病抗性的水稻品种，但在分子育种层面尚未发现符合“基因对基因”假说的抗性类型[15-17，22-24]。早期徐建龙等利用Lemont/特青近等基因导入系，在Lemont 中检测并定位到2 个稻曲病抗性的数量性状位点(QTLs)qFsr10 和qFsr12[25]，随后又有10 个影响病穗率和穗数的QTLs 被定位[24]。Li 等利用重组自交系群体，发现IR28 对稻曲病的抗性由2 个主效基因和多效基因控制，遗传力达76.67%[23]；利用IR28与高感品种杂交将抗性QTL 定位到5 号染色体[26]。截止到目前，18 个稻曲病抗性相关QTL 已经被定位到除第7、9 染色体以外染色体上[22，24]。

安徽省地处暖温带与亚热带过渡地区，气候温暖湿润，各种病害频发，但近年来安徽省水稻品种对稻曲病的抗性评价还未见报道。本研究采用田间病圃自然诱发的方法，在2017—2020 年对659 份水稻区试品种(系)进行稻曲病抗性鉴定和评价，初步分析安徽省水稻区试品种对稻曲病的整体抗性水平，淘汰高感品种，为稻曲病抗病品种的选育和推广提供基础材料和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的659 份水稻材料为安徽省水稻区域试验参试品种(系)，由安徽省种子管理总站提供。

1.2 田间设计与管理

分别在安徽省潜山县和金寨县设立自然诱发鉴定圃对659 份水稻材料进行稻曲病抗性鉴定。播种日期为每年5 月15 日前后，种植方式采用育秧移栽法，每个品种种植1 个小区，每个小区栽种5 行，每行6 穴，每穴2～4 株基本苗，株行距20 cm×25 cm。参试品种按顺序排列，四周种植诱发品种丰两优4号。田间灌溉与常规生产一致，基肥、追肥比常规生产增加10%的氮肥，且分蘖期追施1 次氮肥，整个生育期防虫不防病。

1.3 病情调查与抗性评价

水稻黄熟期(9 月中旬)调查病情，以病穗率作为抗性分级标准。高抗(high-resistance，HR)、抗(resistance，R)、中抗(mid-resistance，MR)、中感(mid-sensitive，MS)、感病(sensitive，S)、高感(highsensitive，HS) 的病穗率分别为0、0.1%～ 2.5%、2.6%～ 5.0%、5.1%～ 12.5%、12.6%～ 25.0%、25.1%～100%。同一水稻品种的最终抗性以两点鉴定结果中抗性最差的级别为准。

2 结果与分析

2.1 稻曲病总体抗性水平

从2017 至2020 年，诱发品种丰两优4 号发病程度均达7 级(感病)或以上，鉴定结果有效。659个参试品种(系)对稻曲病的抗性鉴定结果如表1所示。各年份品种的抗性水平有所差异，2017—2020 年抗病率分别为5.81%、27.56%、18.45%、22.09%，其中2017 年参试品种的稻曲病整体发病程度最重，抗性水平主要是中感和感病水平。相较而言，2018 年稻曲病抗性水平略高于其余年份，高抗品种(系)数也是几年中最多的。2019 和2020 年不同抗性水平的品种(系)数占比差异不大。

表1 2017-2020 年水稻区试品种的稻曲病抗性水平统计Table 1 General resistance to false smut rice of 659 rice varieties from 2017 to 2020

2.2 籼稻、粳稻对稻曲病的抗性评价比较

区分籼稻、粳稻的情况下，659 个参试品种(系)不同年份的抗病率水平与品种没有必然联系。如表2 所示，2017 年籼稻抗病率为9.52%，粳稻抗病率为0；2018 年籼稻抗病率为30.34%，粳稻抗病率为23.89%，因此这两年的籼稻抗病率明显高于粳稻。而2019 年籼稻抗病率为7.53%，粳稻抗病率为32.00%，籼稻抗病率显著低于粳稻抗病率。因此籼稻和粳稻两个品种类型与稻曲病抗性间并无明显联系。值得注意的是，在粳稻材料中，4 年抗性试验未筛选到高抗品种，但籼稻材料中每年都有高抗品种，其中2018 年籼稻高抗品种比例高达10.11%。

表2 2017-2020 年籼稻和粳稻品种的稻曲病抗性水平统计Table 2 General resistance to false smut rice of indica and japonica rice varieties from 2017 to 2020

2.3 两鉴定圃的稻曲病抗性评价比较

以上鉴定结果是选取两鉴定圃诱发结果中发病较重的为最终结果，两鉴定圃鉴定结果见表3。2017 和2020 年，潜山点表现为感病和高感的材料数量显著高于金寨点，表现为抗病和高抗的品种数量显著低于金寨点，另外两年则反之。由此可见，两个点鉴定结果差异较大。

表3 2017-2020 年稻曲病抗性评价的两点鉴定结果Table 3 General resistance to false smut rice of rice varieties in two disease nursery from 2017 to 2020

3 讨论

根据4 年稻曲病抗性鉴定结果，共鉴定高感品种40 份，占总品种比例6.07%，依据安徽省品种审定标准，这些高感品种被直接淘汰。值得注意的是，659 份材料中的感病品种高达255 份，占比38.69%。由于稻曲病自然诱发鉴定结果存在偶然性，感病品种在适宜发病的条件下，极有可能表现为高感，因此，在后续筛选过程中需引起重视，应结合后续多年多点鉴定结果进一步评价。本研究明确了安徽省水稻品种对稻曲病的整体抗性水平，可为品种审定、抗病品种选育、品种合理布局提供科学依据。

规范科学的鉴定方法和结果直接影响评价材料审定程序，从这一角度来说，针对不同病原菌，选择合适的接种方法是抗性鉴定准确的关键。稻曲病抗性鉴定的接种方法有自然诱发和人工接种，或将这两种方法相结合[27]。但从品种审定的层面，由于稻曲病的人工接种体系尚不完善，自然诱发的接种方法仍是主流。

分析发现，本研究中两个自然诱发鉴定圃的抗性鉴定结果存在差异，说明自然诱发鉴定评价品种抗性存在偶然性。自然诱发受气候条件、菌源、品种生育期及品种抗性等因素影响，同一品种(系)在不同年份和地区对稻曲病的抗性结果不稳定，差异较大，很难科学、准确地评价品种的抗性水平[28]。为解决这一问题，抗性鉴定应根据多年多点鉴定结果进行综合分析，或是采取人工接种与自然诱发相结合的鉴定方法[29]。然而，由于稻曲病特殊的侵染致病机制，人工接种是直接突破穗苞导致病情偏重，并不能真实反映水稻抗性，鉴定结果也存在偏差。因此建立完善人工接种和抗性评价体系是科学评价的关键，也是推进稻曲病抗性育种发展的必备条件。

通过分析籼稻和粳稻品种对稻曲病的抗性鉴定结果，虽然在抗病率方面籼稻与粳稻无绝对优势，但从高抗品种数量的角度分析，籼稻的整体抗性水平优于粳稻。本研究稻曲病抗性鉴定采用自然诱发的接种方式，因此环境中的稻曲菌源成功定殖于水稻组织表面是实现侵染并引发病害的先决条件。从形态来看，籼稻剑叶开度小且叶毛较多，而粳稻剑叶开度大，叶毛较少或没有叶毛，病原菌孢子更容易落在粳稻叶片表面，稀疏的叶毛组织也使得病菌更容易突破组织表层的机械屏障，因此病原菌在粳稻叶片表面实现成功定殖更容易。

4 结论

综合分析659 份材料的抗性鉴定结果，表现为抗性的品种有42 份，占比6.37%，但由于自然诱发的不稳定因素，真正表现抗性的材料还需多年多点的鉴定，或是结合人工接种方式才能最终确定。重要的是，关于稻曲病菌致病类型，此前虽有少量相关报道，但稻曲病菌是否存在明显的致病力小种分化现象，尚未有统一定论[30-32]。侵染机制的研究和人工接种体系的建立是稻曲病领域亟待解决的两个关键，需要众多科研工作者的长期探索。