2套鑒別品種對哈爾濱市、雞西市稻瘟病菌的致病性分析

馬軍韜　張國民　辛愛華

摘要：為分析哈爾濱市、雞西市稻瘟病菌的致病性情況，以2006—2008年采集的143個稻瘟病菌菌株為選擇壓力，以7個中國、12個日本清澤鑒別品種為體系，通過幼苗噴霧接種的方式完成試驗。得出以下結論：（1）在中國鑒別品種體系下，將2006—2008年哈爾濱市菌株分別劃分為12、9、17個致病型，優勢致病型分別為ZE1、ZF1、ZA57；將雞西市菌株分別劃分為6、15、10個致病型，優勢致病型分別為ZE1、ZB17、ZF1。（2）中國鑒別品種對2006—2008年哈爾濱市菌株的抗性頻率均值分別為62.86%、58.33%、58.38%，最高抗性品種分別為東農363、四豐43、珍龍13；對雞西市菌株的抗性頻率均值分別為67.03%、48.87%、57.82%，最高抗性品種分別為東農363、四豐43、四豐43。（3）在清澤鑒別品種體系下，將2006—2008年哈爾濱市菌株分別劃分為33、12、27個致病型，優勢致病型出現頻率分別為1143%、0、20.00%；將雞西市菌株分別劃分為21、17、19個致病型，優勢致病型出現頻率分別為38.46%、21.05%、19.05%。（4）清澤鑒別品種對2006—2008年哈爾濱市菌株的抗性頻率均值分別為48.57%、56.25%、58.33%，最高抗性品種均為砦1號；對雞西市菌株的抗性頻率均值分別為57.37%、50.00%、63.89%，最高抗性品種分別為砦1號、福錦、愛知旭。（5）應用聯合抗病性方式，東農363+砦1號組合對2006—2008年哈爾濱市菌株的聯合抗病性均最好；應用抗性聚合方式，東農363+砦1號組合和Pi-4號+砦1號組合對2006—2008年哈爾濱市菌株的聚合后抗性頻率均最高。總體分析可知，日本清澤鑒別品種對菌株的鑒定效果優于中國鑒別品種，但仍不是最佳選擇。

關鍵詞：鑒別品種；哈爾濱市；雞西市；稻瘟病菌；致病性；抗性

中圖分類號： S435.111.4+1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0165-05

哈爾濱市、雞西市位于黑龍江省境內，為該省水稻主產區。其中，哈爾濱市位于黑龍江省南部，水稻播種歷史略長，是傳統的優質稻區；雞西市位于黑龍江省東部，水稻播種歷史較短，是典型的高產稻區。但是，這2個稻區水稻產業的健康發展卻經常受到稻瘟病的威脅，平常年份減產5.00%左右，發病偏重年份產量損失在10.00%以上[1～2]。應用水稻品種自身抗性進行合理布局或針對性選育高抗品種可以相對高效、生態地解決稻瘟病危害問題，但是前提條件之一是明確目標地域稻瘟病菌致病性、致病力的相關信息。

關于黑龍江省稻瘟病菌致病性分化的研究相對較多，主要包括2個方面。（1）中國鑒別品種體系。李樺等將1978—1982年采自黑龍江省的470個稻瘟病菌菌株劃分為7群15個致病型，確定了ZE、ZE1優勢菌群、優勢致病型地位[3]；呂軍等將2004年采自黑龍江省的39個稻瘟病菌菌株劃分為6群11個致病型，確定了ZC、ZC1的優勢菌群、優勢致病型地位[4]；宋成艷等將2001—2006年采自黑龍江省的189個稻瘟病菌菌株劃分為6群10個致病型，確定了ZA、ZA49的優勢菌群、優勢致病型地位[5]；此外，張亞玲等也進行過類似研究[6-8]。（2）日本鑒別體系。商士吉等將1996年采自黑龍江省的110個稻瘟病菌菌株劃分為77個致病型，確定了Pi-zt為當時的高利用價值基因[9]；馬軍韜等將2006年采自黑龍江省的178個稻瘟病菌菌株劃分為104個致病型，確定了77.7號、677.7號的優勢致病型、強毒力致病型地位[10]；王延鋒等將2008—2010年采自黑龍江省的139個稻瘟病菌菌株劃分為58個致病型，確定了27號、127.2號的優勢致病型地位[11]。上述研究分別在不同時期對稻瘟病的防控起到一定的推動作用。

本研究在總結前人研究的基礎上，以時間、空間為跨度，綜合應用中、日2套鑒別體系，分析哈爾濱市、雞西市2個典型稻區病菌致病性的具體情況及年際間變異趨勢，同時完成鑒別體系間的對比分析，以期為當地稻瘟病的生態防控提供基礎信息，并為預測預報、品種抗性綜合利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種：中國鑒別品種，共7個，分別為特特普、珍龍13、四豐43、東農363、關東51、合江18、麗江新團黑谷；清澤鑒別品種，共12個，分別為新2號、愛知旭、藤坂5號、草笛、梅雨明、福錦、K1、Pi-4號、砦1號、K60、BL1、K59。以上品種均由黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所提供。

供試稻瘟病菌菌株：共143株，分別于2006—2008年采集自黑龍江省哈爾濱市、雞西市。其中，哈爾濱市77株，具體為2006年35株，2007年12株，2008年30株；雞西市66株，具體為2006年26株，2007年19株，2008年21株。以上菌株均由黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所保存。

1.2 試驗方法

供試稻瘟病菌株的分離、擴繁、產孢等參照周江鴻等方法[12]。稻瘟病菌菌株的致病性分析及鑒別品種的抗稻瘟病分析通過幼苗3葉1心噴霧接種方式完成試驗。幼苗以草炭土/黑土為基質，育秧盤育苗，個體保苗15株，3次重復。待幼苗長至3葉1心時，搬入人工氣候室完成噴霧接種，孢子懸浮液濃度為5×105個/mL，劑量為每盤100 mL。然后在 26 ℃、相對濕度100%條件下暗培養30 h，光照培養96～144 h，發病完全后，按Mackill等設定標準[13]進行調查。統計分析時，將0～3級歸為抗病反應型，4～5級歸為感病反應型。

鑒別品種抗性優劣用抗性頻率高低表示，計算公式為：

抗性頻率=抵抗菌株數/總菌株數×100%。

接種后各重復間如果抗、感反應型不一致，按感病反應型統計。

水稻品種搭配種植后抗性的優劣用聯合抗病性方式[14-15]分析，包括聯合抗病性系數、聯合致病性系數2個評價指標，以聯合抗病性系數最大的同時聯合致病性系數最小為最佳搭配原則，相應計算公式：

聯合抗病性系數=組合中共同非致病菌株數/總菌株數；

聯合致病性系數=組合中共同致病菌株數/總菌株數。

水稻品種雜交組配后抗性聚合效果的優劣用聚合后抗性頻率高低表示，相應計算公式：

聚合后抗性頻率=（總菌株數-聚合后共同致病菌株數）/總菌株數×100%。

1.3 數據統計與計算

應用Excel 2010進行數據統計與計算。

2 結果與分析

2.1 以中國鑒別品種為體系的稻瘟病菌致病性分析

應用7個中國鑒別品種對供試稻瘟病菌菌株進行致病性分析，表1結果顯示：2006年，哈爾濱市菌株被劃分為5群12個致病型，ZE群為優勢菌群，出現頻率為46.72%，ZE1為優勢致病型，出現頻率為35.29%，ZA25、ZA41為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為5群6個致病型，ZE群為優勢菌群，出現頻率為61.54%，ZE1為優勢致病型，出現頻率為 42.31%，強毒力致病型分化不明顯。2007年，哈爾濱市菌株被劃分為5群9個致病型，ZA群為優勢菌群，出現頻率為 41.67%，ZF1為優勢致病型，出現頻率為25.00%，ZA1為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為6群15個致病型，ZA群為優勢菌群，出現頻率為42.11%，ZB17既為優勢致病型又為強毒力致病型，出現頻率為15.79%。2008年，哈爾濱市菌株被劃分為7群17個致病型，ZA群為優勢菌群，出現頻率為46.67%，ZA57為優勢致病型，出現頻率為16.67%，ZA17、ZA33為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為5群10個致病型，ZA群為優勢菌群，出現頻率為47.62%，ZF1、ZG1為優勢致病型，出現頻率均為19.05%，ZA17為強毒力致病型（菌株致病率數據未列出）。

2.2 中國鑒別品種的抗稻瘟病分析

由表2可知，2006年，各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于0.00～100.00%之間，抗性頻率均值為62.86%，以東農363抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于 0.00～100.00%之間，抗性頻率均值為67.03%，東農363、四豐43的抗性最好。2007年，各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于 0.00～83.33%之間，抗性頻率均值為58.33%，四豐43、珍龍13的抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于0.00～89.47%之間，抗性頻率均值為48.87%，四豐43的抗性最好。2008年，各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于0.00～83.33%之間，抗性頻率均值為58.38%，四豐43、珍龍13的抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于0.00～100.00%之間，抗性頻率均值為57.82%，四豐43的抗性最好。此外，2006—2008年，麗江新團黑谷對來自2個區域的菌株都不具有抗性，特特普抗性下滑最嚴重，該品種對哈爾濱市菌株、雞西市菌株的抗性頻率分別下降了29.53、43.77百分點。

2.3 以日本清澤鑒別品種為體系的稻瘟病菌菌株致病性分析

應用12個日本清澤鑒別品種對供試稻瘟病菌菌株進行致病性分析，表3結果顯示：2006年，哈爾濱市菌株被劃分為33個致病型，17.1、57.7號致病型出現頻率略高，均為5.71%，構成優勢菌群，總出現頻率為11.43%，277.7、357.7、377.5號為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為21個致病型，15.5、17.1、17.4、33.1、33.5號致病型出現頻率略高，均為7.69%，構成優勢菌群，總出現頻率為38.46%，77.7、177.3號為強毒力致病型。2007年，哈爾濱市菌株被劃分為12個致病型，無優勢菌群，377.7號為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為17個致病型，0、737.5號致病型出現頻率略高，均為10.53%，構成優勢菌群，總出現頻率為21.05%，737.5、757.3號為強毒力致病型。2008年，哈爾濱市菌株被劃分為27個致病型，14、200.6、277.7號致病型出現頻率略高，均為6.67%，構成優勢菌群，總出現頻率為20.00%，277.7 號為強毒力致病型；雞西市菌株被劃分為19個致病型，10、145.3號致病型出現頻率略高，均為9.52%，構成優勢菌群，總出現頻率為1905%，337.7號為強毒力致病型。

2.4 日本清澤鑒別品種的抗稻瘟病分析

由表4可知，2006年各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于17.14%～97.14%之間，抗性頻率均值為48.57%，砦1號的抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于7.69%～100.00%之間，抗性頻率均值為57.37%，砦1號的抗性最好。2007年，各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于16.67%～100.00%之間，抗性頻率均值為56.25%，砦1號的抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于21.05%～68.42%之間，抗性頻率均值為50.00%，砦1號、福錦的抗性最好。2008年，各品種對哈爾濱市菌株的抗性頻率介于3000%～93.33% 之間，抗性頻率均值為58.33%，砦1號的抗性最好；各品種對雞西市菌株的抗性頻率介于42.86%～90.48%之間，抗性頻率均值為63.89%，愛知旭的抗性最好。此外，2006—2008年，愛知旭抗性上升很快，其對哈爾濱市菌株、雞西市菌株的抗性頻率分別上升了52.86、63.56百分點。

2.5 部分水稻品種的綜合抗性分析

結合水稻品種的抗性情況、年際間穩定情況及血緣情況，從18個水稻品種中選取東農363、愛知旭、福錦、K1、Pi-4號、砦1號共6個品種對哈爾濱市菌株的綜合抗性進行分析，從18個水稻品種中選取東農363、愛知旭、梅雨明、福錦、Pi-4號、砦1號共6個品種對雞西市菌株的綜合抗性進行分析。結果顯示：應用聯合抗病性方式，2個品種搭配后，對2006—2008年哈爾濱市菌株的聯合抗病性系數均值分別為0.50、060、0.51，聯合致病性系數均值分別為0.08、0.09、0.09（表5）。其中，東農363+砦1號組合對3年菌株的聯合抗病性均最好，可以廣泛利用。2個品種搭配后，對2006—2008年雞西市菌株的聯合抗病性系數均值分別為0.61、0.35、0.63， 應用抗性聚合方式，對品種雜交組配后可能獲得的聚合后抗性進行分析，針對2006—2008年哈爾濱市菌株，各水稻組合的聚合后抗性頻率均值分別為92.11%、91.11%、90.22%，抗性提升效果明顯且波動較小（表7）。其中東農363+砦1號組合、Pi-4號+砦1號組合的聚合后抗性頻率均最高，為100.00%，抗性穩定，可以廣泛應用。針對2006—2008年雞西市菌株，各水稻組合的聚合后抗性頻率均值分別為96.41%、81.05%、95.24%，抗性提升效果明顯但波動偏大（表8）。其中，聚合后抗性頻率最高的組合分別有11、1、4個，差異較大，整體抗性較好且波動較小的是福錦+砦1號組合，可以有限度地應用。

3 討論

本試驗選用的稻瘟病菌株數較多，年際間有一定跨度，可以相對較好地反映黑龍江省哈爾濱市、雞西市稻瘟病菌致病性、致病型、致病力的變化情況。但是由于供試菌株數量在年際間、地域間不夠均衡，可能會對試驗結果造成一定影響。

在以中國鑒別品種為體系的前提下，供試菌株的致病性分化可能具有一定的規律性。2006—2008年，每個致病型平均含有的菌株數呈先減少后增加趨勢， 優勢菌群的出現頻率呈先下降后上升趨勢，且差值為雞西市菌株大于哈爾濱市菌株，從側面說明供試菌株的致病性分化可能呈先上升后下降

趨勢，雞西市菌株致病性分化更加顯著。從供試菌株的致病力情況分析（根據抗性結果）可知，2006—2008年，哈爾濱市菌株的平均致病率分別為37.14%、41.67%、47.62%，總體致病力呈逐年上升趨勢；雞西市菌株的平均致病率分別為32.97%、51.13%、42.18%，總體致病力呈先上升后下降趨勢，哈爾濱市菌株致病力總體略強。此外，從菌株的致病型結構分析，2006年供試菌株以粳型致病型為主，2007、2008年供試菌株以秈型致病型為主，這主要是因為菌株對秈稻品種特特普的侵染性迅速增強造成的。

從中國鑒別品種的抗性角度分析可知，7個供試品種的抗性在地區間、年際間呈波動狀態，優質抗源主要集中在四豐43、珍龍13、東農363這3個品種，其抗性的穩定性在哈爾濱市要優于雞西市，這主要是由菌株致病性變化引起的連鎖反應。其中，東農363由于抗性在雞西市波動過大，在該區域應用須謹慎。從抗源品種的可操作性角度分析可知，四豐43、珍龍13都為秈稻品種，在以粳稻種植為絕對主體的黑龍江稻區直接應用困難，只能通過抗性雜交的手段間接利用，但秈粳雜交后代種質遺傳背景轉化困難，選擇周期偏長，應用須謹慎。

在以日本清澤鑒別品種為體系的前提下，供試菌株的致病性分化相對復雜。2006—2008年，哈爾濱市病菌致病型平均含有的菌株數呈先減少后增加趨勢，優勢菌群的出現頻率呈先下降后上升趨勢，從側面說明該區域供試菌株的致病性分化可能呈先上升后下降趨勢；雞西市病菌致病型平均含有的菌株數呈逐年下降趨勢，優勢菌群的出現頻率呈逐年下降趨勢，從側面說明該區域供試菌株的致病性分化可能呈逐年上升趨勢。從供試菌株的致病力情況分析可知，2006—2008年，哈爾濱市菌株的平均致病率分別為51.43%、43.75%、41.67%，總致病力呈逐年下降趨勢；雞西市菌株的平均致病率分別為42.63%、50.00%、36.11%，總體致病力呈先上升后下降趨勢，哈爾濱市菌株致病力總體略強。此外，從菌株的致病型結構分析可知，致病型分化復雜，在地區間、年際間重復率很低。

從日本清澤鑒別品種的抗性角度分析可知，12個供試品種的抗性在地區間、年際間呈4種波動類型。以哈爾濱市菌株為選擇壓力，新2號、愛知旭、K60的抗性呈逐年上升趨勢；Pi-4號、BL1的抗性呈逐年下降的趨勢；藤坂5號、草笛、梅雨明、福錦、K1、砦1號的抗性呈先上升后下降的趨勢；K59的抗性呈先下降后上升的趨勢。其中，品種抗性先上升后下降趨勢占主導。從抗性波動幅度分析可知，Pi-4號抗性頻率降幅最大，愛知旭抗性頻率升幅最大，需要關注。整體評價本研究，砦1號、K1抗性偏高，穩定性略好，可以作為優質抗源加以利用，以雞西市菌株為選擇壓力，新2號、愛知旭、草笛、K60、K59抗性呈逐年上升趨勢；K1、砦1號抗性呈逐年下降趨勢；藤坂5號抗性呈先上升后下降趨勢；梅雨明、福錦、Pi-4號、BL1抗性呈先下降后上升趨勢。其中，品種抗性逐年上升趨勢占主導。從抗性波動幅度分析可知，K1抗性頻率降幅最大，為53.29百分點；愛知旭抗性頻率升幅最大，為63.56百分點，需要關注。整體評價本研究，砦1號、福錦、Pi-4號抗性偏高，但穩定性都較差，應用須謹慎。此外，本結論與前人研究相比，具有一定的相似性，商士吉等均認為砦1號是黑龍江省的優質抗源[9，11]。

從水稻品種的綜合抗性角度分析可知，鑒于黑龍江省的生產現實，選取的品種均具有粳稻遺傳背景。從品種搭配后的聯合抗病性效果分析可知，聯合抗病性系數均值均低于080，說明其共同抗病性偏差；聯合致病性系數均值均低于0.20，說明其共同致病的風險也偏低，這一結果優于袁潔等研究結果[14]，差于馬輝剛等研究結果[15]，總體應用須謹慎。但是，東農363+砦1號組合的聯合抗病性很好，年際間波動也很小，可以在哈爾濱地區廣泛應用。從品種抗性聚合的效果分析可知，針對哈爾濱市菌株，抗性最好的水稻組合在年際間波動很小，可以廣泛應用；針對雞西市菌株，不存在此類組合，再次說明雞西市菌株的致病性分化可能更加顯著。

由于選定鑒別品種的不同，稻瘟病菌致病性分化及致病力波動的趨勢明顯不同，優勢致病型、強毒力致病型的菌株構成也明顯不同，因此，所謂病菌致病性、致病型或致病力變化都是在一定前提下獲得的結論，不可通用。此外，中國鑒別品種由于秈稻遺傳背景的存在，不太符合黑龍江省的現實生產需要，應用價值較小。日本清澤鑒別品種全部為粳稻遺傳背景，其后代血緣種質在黑龍江省分布廣泛，對病菌致病型的劃分相對細致，應用價值較大。從各鑒別品種含有抗瘟基因角度分析可知，7個鑒別品種中僅東農363、關東51、合江18含有基因類型已知，關東51含有1個抗瘟基因（Pi-k）；12個日本清澤鑒別品種中含有的抗瘟基因類型全部已知，但僅K1含有1個抗瘟基因（Pi-ta）。在以抗瘟基因為基礎的水稻抗性綜合利用方面，日本清澤鑒別品種具有較強優勢。綜合評價可知，日本清澤鑒別品種對供試菌株的鑒定效果明顯優于中國鑒別品種，但是由于攜帶單個抗瘟基因的品種數量太少，基因量化分析困難，也不是黑龍江省相關研究的首選。黑龍江省病菌致病性鑒定的理想體系應該是由一系列粳稻背景的、代表性強的單基因系水稻品種組成的綜合系統[16-17]，需要在后續試驗中加以彌補。

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