東北水稻白葉枯病菌生理小種及水稻品種對9號小種的抗性

張佳環,　馬周杰,　劉　巍,　王繼春,邵璽文,　凌鳳樓,　劉一凝

(1. 吉林農業大學農學院, 長春　130118; 2. 吉林省農業科學院植物保護研究所, 長春　130033;3. 吉林農業大學農業現代化綜合技術研究所,長春　130118; 4. 吉林農業大學水稻研究所, 長春　130118)

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東北水稻白葉枯病菌生理小種及水稻品種對9號小種的抗性

張佳環1*,馬周杰1,劉巍1,王繼春2,邵璽文3,凌鳳樓4,劉一凝1

(1. 吉林農業大學農學院, 長春130118; 2. 吉林省農業科學院植物保護研究所, 長春130033;3. 吉林農業大學農業現代化綜合技術研究所,長春130118; 4. 吉林農業大學水稻研究所, 長春130118)

對東北地區水稻白葉枯病菌生理小種群體的構成及分布,以及水稻品種對白葉枯病菌9號小種的抗性進行了研究。結果表明,東北地區水稻白葉枯病菌生理小種群體由6個小種,即Race1、Race2、Race3、Race6、Race8和Race9構成。小種Race1、Race2和Race9在東北三省吉林、遼寧和黑龍江都有分布,小種Race3和Race8只存在黑龍江省,Race6只存在遼寧省。在30個水稻品種中,對9號生理小種表現抗病的有13個,出現頻率為43.3%;中抗7個,頻率23.3%;中感6個,頻率20.0%;感病4個,頻率13.3%。本研究為在東北粳稻地區挖掘白葉枯病的抗源,以及利用抗病品種控制白葉枯病危害提供依據。

東北;水稻;白葉枯病菌;生理小種;抗性

白葉枯病是水稻生產上最嚴重的病害之一。在東北地區,1964年首先在遼寧省發現水稻白葉枯病[1], 1974年和1977年又相繼在吉林省和黑龍江省發現了該病害[23]。之后,研究者對該病害進行了研究[47],但多為各省區白葉枯病發生與防治的零星研究報道。近年來,在東北的吉林、通化和東港等地區,水稻白葉枯病時有暴發,并有潛在的流行趨勢,已經引起了許多專家學者的重點關注。

水稻白葉枯病的防治,在我國南方秈稻種植區已經積累了豐富的研究成果和實踐經驗。其中,挖掘抗源和利用抗病品種已經成為防治水稻白葉枯病最有效的途徑之一。與抗病品種利用緊密相關的基礎研究,即水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzaepv. oryzae,Xoo)生理小種的鑒定與分布及監測等,對當地水稻品種布局、病害的控制已經起到了重要的指導作用[814]。

本研究比較全面地采集了感染東北粳稻的白葉枯病菌株,利用一套全國統一的鑒別品種,對其生理小種進行了鑒定,確定了各小種在東北主要水稻種植區的分布狀況。同時,采用毒性最強的9號生理小種對水稻品種進行了抗性測定,初步明確了部分水稻品種的抗病性。研究結果將為深入挖掘東北地區抗水稻白葉枯病的抗源,有針對性地利用抗病品種控制白葉枯病危害提供依據。

1　材料與方法

1.1菌株及鑒別品種來源

121個菌株分別收集自東北地區吉林省的吉林、通化、四平;遼寧省的丹東、沈陽、盤錦;黑龍江省的哈爾濱、五常、佳木斯、墾區(黑龍江省農墾總局建三江管理局)。

6個鑒別品種由南京農業大學植物保護學院提供,為全國統一的含不同單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抗性測定的水稻品種來源及接種的生理小種

用于抗性測定的水稻品種主要由吉林農業大學水稻研究所提供,少部分購買于吉林省市場。9號生理小種的代表菌株JJL-152為本研究中的前期結果,用于水稻品種的接種,此菌株來源于吉林省吉林地區。

1.3供試菌株所屬生理小種的鑒別

6個鑒別品種按照常規方法浸種催芽,播種。在溫室中培養,常規生長管理,防蟲不防病。供試菌株的接種過程參照程曉暉的方法[13]。在水稻孕穗期,以濃度為3×108cfu/mL的菌懸液對水稻主莖平展劍葉進行剪葉法接種。接種時,用滅菌的、型號一致的平口剪刀蘸取菌懸液,剪刀平置,刀尖稍向上,將主莖平展劍葉葉尖剪去2～3cm,每個水稻品種接種10片葉。每接種1個菌株要更換新的滅菌剪刀,每個品種重復3次。

1.4對生理小種的抗感反應標準

接種21d后,測量病斑長度和接種葉片的全長,每個菌株測量10片葉。病斑長度小于接種葉長的1/4或長度在0～5.0cm之間為抗病(R),反之,大于等于接種葉長的1/4或長度大于5.0cm為感病(S)[13]。6個鑒別品種對9個生理小種的抗感反應情況見表1[13]。

表1　鑒別品種與致病小種的互作反應1)

1)R表示抗病;S表示感病。下同。

R:Resistant;S:Susceptible.Thesamebelow.

1.5水稻品種抗性劃分標準

接種后20d調查發病情況,每品種調查20片葉的發病級別?？剐杂涊d標準見表2[14]。

表2　水稻白葉枯病抗性記載標準

2　結果與分析

2.1生理小種及其分布

根據不同鑒別品種對不同生理小種的抗感反應情況不同(表1),經測定 121個供試菌株分別歸屬于已經確定的9個生理小種中的6個,分別是Race1、Race2、Race3、Race6、Race8、Race9,出現頻率分別為80.1%、5.8%、1.7%、0.8%、0.8%、10.7%(表3)。在這6個小種中,Race1、Race2、Race9在東北三省都有分布。Race1在吉林、遼寧、黑龍江出現的頻率分別為25.6%、33.9%、20.7%,均為優勢小種,分布于吉林省的吉林、通化和四平;遼寧省的丹東、沈陽和盤錦;黑龍江省哈爾濱、五常、佳木斯和墾區。Race2分布于吉林省的通化;遼寧省的丹東;黑龍江省哈爾濱和五常。Race9分布于吉林省的吉林和通化;遼寧省的沈陽;黑龍江省哈爾濱和墾區(表4)。

Race3、Race6、Race8目前在吉林省還沒有發現(表3)。Race3在黑龍江省的哈爾濱和五常發現;Race6只在遼寧省的盤錦發現;Race8只在黑龍江省的哈爾濱發現(表4)。

2.2水稻品種抗性測定

在已經確定的9個生理小種中,9號小種毒性最強,6個鑒別品種對該小種均表現為感病(表1)。利用9號生理小種的代表菌株JJL-152(表3)對30個水稻品種進行測試,按照標準的水稻白葉枯抗性記載標準(表2)進行統計。結果顯示,沒有表現高抗(HR)和高感(HS)的品種。表現為抗病(R)的品種最多,為13個品種,在所有測試品種中占43.3%,表現中抗(MR)的有7個品種,占23.3%;表現中感(MS)的有6個品種,占20.0%;表現感病(S)的有4個品種,占13.3% (表5～6)。

表3　東北地區水稻白葉枯病菌生理小種及其分布

表4　6個生理小種在東北10個地區的分布及頻率

表5　水稻品種對白葉枯病菌9號生理小種的抗性

表6　30個水稻品種對白葉枯病菌9號生理小種抗性分布及其頻率

3　討論

在本研究發現,供試的121個供試菌株分屬于6個生理小種。 6個鑒別品種IRBB2、IRBB3、IRBB5、IRBB13、IRBB14和IR24對1號小種都表現為抗病(表1)。表明這6個鑒別品種分別攜帶的抗性基因Xa2、Xa3、Xa5、Xa13、Xa14和Xa18都能克服1號生理小種。在東北吉林、遼寧和黑龍江三省,1號生理小種均為優勢小種(表3)。目前,水稻白葉枯病在東北三省還沒有大面積嚴重發生,只是個別年份,在個別地區間歇性暴發危害,可能與此有關。研究結果也進一步提示,在東北地區可以充分挖掘和利用含有上述6個抗性基因的抗源,預防水稻白葉枯病的大面積嚴重危害。

除了本文研究的已經確定生理小種的121個菌株外,我們還另外發現有52個菌株暫時不能歸屬于已知的9個生理小種。這52個菌株的歸屬,有待于深入研究,以確定其生理分化狀況。有可能本研究使用的這套鑒別品種,不能完全反映出東北地區水稻白葉枯病菌的生理分化狀況,應該考慮選擇當地的水稻品種,增加鑒別品種的數量或者添加輔助鑒別品種。

在供試的30個水稻品種中,‘吉粳88’、‘吉農大27’、‘吉農大31’、‘長白9’、‘吉農大809’為吉林省目前種植面積比較大的品種。其中‘吉粳88’由于產量高、品質好,多年來一直是種植面積最大的品種之一。測試結果表明,該品種對白葉枯病菌9號小種表現感病(表5)。9號小種在吉林省主要水稻種植區吉林和通化都存在(表5)。因此,在氣候條件適宜于白葉枯病發生和流行的年份,在這兩個地區,應該避免種植‘吉粳88’,另外選擇替代品種,以防止因可能的病害大發生而帶來的嚴重損失。對于9號生理小種,‘吉農大27’和‘吉農大31’表現為中抗,‘長白9’和‘吉農大809’表現為抗病 (表5)。因此,在9號小種有分布的地區,為防止白葉枯病的流行,可以考慮種植這幾個品種。

抗性鑒定收集的品種主要來源于東北地區的吉林省,數量較少,覆蓋面有限,研究結果只能是初步的,有待于在東北地區進一步全面收集生產上主推的水稻品種,擴大測試數量,以獲得更為全面的結果。

在整個東北粳稻區,如果依據白葉枯病菌生理小種的組成,進行水稻品種的布局,需要將全地區主栽的水稻品種對東北各個地區存在的小種進行抗性鑒定。這有待于進一步開展全面的更為細致的工作。

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(責任編輯：楊明麗)

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

公益性行業(農業)科研專項(201303015, 201303015-X)；吉林省重大科技攻關專項(20130204036NY)

E-mail:zhjh63@126.com

S435.111,S511

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.038