稻曲病菌精准侵染时期研究初报

杨 皓徐 晗张明鑫闫 晗褚 晋安福涛白元俊董 海缪建锟

(1.辽宁省农业科学院植物保护研究所,辽宁 沈阳 110161; 2.辽宁省水稻研究所,辽宁 沈阳 110101)

稻曲病是由稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)侵染造成的水稻穗部病害,是世界上水稻三大主要病害之一[1～2]。近十年来,随着紧穗、大穗型水稻品种的大面积推广以及氮肥施用水平的提高,稻曲病在水稻主产区频繁发生并且危害日益严重,己经成为制约水稻高产稳产的瓶颈之一[3～4]。另外稻曲病菌含有毒素,该毒素可强烈抑制人畜等真核生物的细胞分裂,同时对动物的重要内脏器官具有急性或慢性损伤。因此,稻曲病不但会降低水稻的产量与品质,同时严重影响稻米的食用安全[5]。

基于稻曲病菌在生物学方面的诸多特殊性,对稻曲病许多重大基础问题诸如生活史、田间传播途径、病害流行模式等一直存在诸多争议[1～4],以至于稻曲病菌的侵染时期至今未有确切结论,这给稻曲病的防治带来很大的困难。作者于2021年在东港病圃基地进行了水稻穗苞“套袋—暴露”试验,并结合水稻穗苞发育状态进行分期并定点观察,试图明确稻曲病菌精准侵染时期,为稻曲病的综合防治提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试水稻品种:杂交稻“沈6优09”,由东港市示范繁殖农场提供。

1.2 试验地点基本情况

试验地设置在辽宁省东港市示范繁殖农场病圃。该病圃常年多云寡照,雨水多,湿度大,历年稻曲病均发病较重,试验地连续15年未使用杀菌剂。试验地为稻田土,肥力中等偏上。2021年4月15日育种,5月25日机械插秧,行距30 cm、穴距18 cm,整个生育期水肥按照当地生产习惯管理,虫害正常防治,不使用杀菌剂。

1.3 试验设计

在水稻孕穗前期对长势基本一致的水稻穗苞进行不同“套袋—暴露时间”试验,同时记录水稻穗苞破口时间,并对水稻穗苞发育状态进行分类。按照水稻孕穗状态分为1～9期,1期为孕穗初期、5期为破口期、9期为齐穗期,孕穗状态(图1)。

试验共设置15个组,每个组分为3个处理。处理A:暴露1 d;处理B:暴露3 d;处理C:暴露5 d。选择生长发育状态相近的水稻植株打上彩色标签,便于取下纸袋后套袋。每2株水稻套在1个硫酸纸袋内,隔绝外部环境。每个处理套50株,共计2 250株。另设阴性对照(CK1)150株水稻一直套袋,空白对照(CK2)田间自然发病的水稻不套袋。

通过水稻穗苞发育状况的实时观察,于7月20日将试验所需的水稻穗苞全部套袋。7月25日将第1组A1、B1、C1的袋取下;7月26日将暴露1 d A1的袋套上;7月28日将暴露3 d B1的袋套上;7月30日将暴露5 d C1的袋套上。7月26日将第2组A2、B2、C2的袋取下,以第1组类推连续15 d。待水稻齐穗后将所有硫酸纸袋取下,以免影响水稻正常发育。

1.4 调查与统计

于水稻成熟期调查水稻发病情况。调查套袋水稻、阴性对照CK1和空白对照CK2的病穗数,计算病穗率。

2 结果与分析

2.1 稻曲病菌侵染时期

从试验结果可以看出(图2～4),处理A组“套袋—暴露”1 d的稻曲病的病穗率呈现近似单峰曲线,从7月27日开始出现病穗,病穗率逐渐升高,高峰期主要集中在7月30日～8月4日,病穗率在5.3%～7.3%,8月5日后病穗率逐渐降低。水稻穗苞暴露3 d和5 d的病穗率高峰在10.7%～16.7%,发病趋势基本一致。一直套袋的阴性处理(CK1)水稻的病穗率为2.0%。

图 1 水稻孕穗状态分期

图 2 处理A组(暴露1 d)水稻稻曲病发病结果

图 3 处理B组(暴露3 d)水稻稻曲病发病结果

图 4 处理C组(暴露5 d)水稻稻曲病发病结果

2.2 稻穗发育时期与发病关系

通过对水稻穗苞的发育状态进行分期,并结合病穗率调查结果综合分析,在7月30日～8月4日,这段时间水稻穗苞主要处于孕穗末期至破口期,病穗率高峰在10.7%～16.7%。8月5日后水稻基本都处于齐穗期时,病穗率逐渐降低。说明稻曲病菌主要侵染时间为水稻破口前后3 d,稻曲病菌侵染时间较短且比较集中。

3 结论与讨论

通过对水稻孕穗前期进行“套袋—暴露”试验,并结合稻穗发育期分期试验结果表明:在水稻孕穗末期至破口期的水稻稻曲病病穗率最集中。王国良、沈卫新对稻曲病菌厚垣孢子侵入期的研究认为,稻曲病菌主要在水稻孕穗末期至破口期进行侵染[6,7],刘永峰的研究结果也表明稻曲病菌有一个短暂的侵入期[8],与本试验的结果相一致,这可能是稻曲病菌与水稻生长发育周期的长期协同进化有关。本试验中一直套袋的水稻植株阴性对照CK1病穗率为2%,说明有部分稻穗在套袋前,病菌已在水稻植株上完成定殖,但是感病高峰还是集中在孕穗末期至破口期。

目前,防治稻曲病的主要方法是在水稻破口期进行化学药剂喷施[3,9]。学术界推测在孕穗末期至破口期,稻曲病菌菌丝从穗苞缝隙进入稻穗,使水稻罹患稻曲病[3,4]。本研究结果也表明东港地区稻曲病菌侵染时期在7月末至8月初,即为水稻孕穗末期至破口期前后,侵染时间短且比较集中,该时期为施药防治稻曲病的最佳防治时期。