湖北省小麥品種(系)對赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病的抗性評價

朱光 彭敏 劉健 鄒賢斌 汪華 楊立軍 高春保 劉易科

摘要 為了解湖北省小麥品種（系）的抗病性水平，對2001年以來湖北省審定的46個小麥品種和在湖北省進(jìn)行區(qū)域試驗的447份小麥品系進(jìn)行赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病等4種主要病害的抗病性評價。結(jié)果表明：1）參試品系中有1份材料對赤霉病表現(xiàn)高抗，未發(fā)現(xiàn)對紋枯病表現(xiàn)高抗或免疫的材料;對赤霉病和紋枯病的平均抗性評價分值分別為14.30和3.49，介于中感和高感之間;對條銹病和白粉病的平均抗性評價分值分別為13.43和8.34，介于中抗和中感之間。2）審定品種的綜合抗性水平不高，對條銹病的抗性評價分值為12.47，介于中抗和中感之間，對其他3種病害的抗性介于中感和高感之間;審定品種的單產(chǎn)呈增加趨勢，株高在不斷降低，生育期相應(yīng)延長，綜合抗病性也在增強。3）審定品種的綜合抗病性與對條銹病抗性的相關(guān)系數(shù)最高，為0.738;對紋枯病的抗性與株高呈顯著正相關(guān)，與單產(chǎn)呈顯著負(fù)相關(guān);對赤霉病的抗性與株高無顯著相關(guān)。鑒于此，湖北省需加強抗病育種力度，同時應(yīng)充分做好小麥病害的防控。

關(guān)鍵詞 湖北; 小麥; 品種; 抗病性; 真菌病害

中圖分類號： S 435.121.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019145

Evaluation on resistance of wheat varieties （lines） to Fusarium head blight，

stripe rust， powdery mildew and sharp eyespot in Hubei province

ZHU Guang1， PENG Min2， LIU Jian3， ZOU Xianbin3， WANG Hua4，

YANG Lijun4， GAO Chunbao1， LIU Yike1

（1. Food Crops Institute， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China; 2. Shiyan

Academy of Agricultural Sciences， Shiyan 442700， China; 3. Suixian Academy of Agricultural Sciences，

Suizhou City， Hubei Province， Suizhou 431500， China; 4. Institute of Plant Protection and Soil Science，

Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China）

Abstract

To assess the disease resistance level of wheat varieties （lines） in Hubei province， resistance of 46 wheat varieties authorized in Hubei province and 447 wheat lines tested in regional trials in Hubei since 2001 to four major diseases， including Fusarium head blight （FHB）， stripe rust， sharp eyespot and powdery mildew were evaluated. Only one of the tested lines showed high resistance to FHB， and no line was highly resistant or immune to sharp eyespot. The average resistance score of the tested lines against FHB and sharp eyespot were 14.30 and 3.49， respectively， showing moderate to high susceptibility. The average resistance score of the tested lines to stripe rust and powdery mildew were 13.43 and 8.34， respectively， expressing moderate resistance to moderate susceptibility. The comprehensive resistance level of the authorized wheat varieties were not high， it showed moderate resistance to moderate susceptibility to stripe rust with average resistance score of 12.47， and moderate to high susceptibility to the other three diseases. The authorized wheat varieties demonstrated the tendency of increased yield， decreased plant height， extended growth period and enhanced comprehensive disease resistance. The authorized wheat varieties showed the highest correlation coefficient of 0.738 between the comprehensive disease resistance and stripe rust resistance. There are significant positive correlation between sharp eyespot resistance and plant height， and negative correlation between sharp eyespot and yield， while no correlation between FHB resistance and plant height. Thus， to strengthen wheat resistance breeding for disease and management of wheat diseases is necessary in Hubei province.

Key words

Hubei; wheat; variety; disease resistance; fungal disease

小麥?zhǔn)呛笔H次于水稻的第二大糧食作物。據(jù)湖北省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，近年小麥每年種植面積穩(wěn)定在107萬hm2以上。湖北地處南北氣候過渡帶，小麥生育期內(nèi)降雨頻繁，造成多種小麥病害的多發(fā)和重發(fā)，給湖北小麥生產(chǎn)帶來了很大隱患[1]。目前，赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病是威脅湖北小麥生產(chǎn)的主要真菌病害。小麥赤霉病是由鐮孢屬Fusarium真菌引起的一種世界性小麥病害。隨著全球氣候變暖和秸稈還田等耕作制度以及耕作方式的改變，小麥赤霉病的流行范圍不斷擴大，流行頻率開始增加[23]。赤霉病是湖北麥區(qū)的第一大病害，危害嚴(yán)重，因此在湖北省小麥品種審定中，對達(dá)不到赤霉病抗性要求的品種實行一票否決制[4]。小麥條銹病是氣傳病害，在湖北麥區(qū)發(fā)生頻繁，導(dǎo)致產(chǎn)量損失嚴(yán)重，同時湖北麥區(qū)是中國小麥條銹病的重要越冬菌源地和北方麥區(qū)條銹病發(fā)生的菌源地之一，在全國小麥條銹病大發(fā)生中起重要橋梁作用[5]。小麥白粉病是世界性病害，遍及中國各個麥區(qū)，在湖北麥區(qū)每年均不同程度發(fā)生，常年發(fā)生面積20萬 hm2左右，給小麥生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失[67]。由于小麥矮稈品種的推廣以及麥田肥水條件的不斷改善，小麥白粉病發(fā)病情況日趨嚴(yán)重[8]。小麥紋枯病是由土壤傳播的世界性病害，可導(dǎo)致10%～40%的產(chǎn)量損失[910]。由于氣候變暖、氮肥用量增加和耕作方式的改變，紋枯病已成為我國長江中下游麥區(qū)和黃淮麥區(qū)的主要病害[11]。

培育和利用抗病品種是防控小麥病害最經(jīng)濟、環(huán)保的有效手段。因此，明確湖北小麥品種（系）的綜合抗病性，對指導(dǎo)小麥抗病育種和小麥病害防控具有重要意義。本研究對湖北省2001年-2018年間參加區(qū)域試驗小麥品系和已審定小麥品種的抗病性進(jìn)行系統(tǒng)評價，以期摸清湖北省小麥品種（系）的抗病性背景和演變，為湖北省小麥抗病育種和小麥病害綜合防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試小麥材料為2001年以來湖北省審定的小麥品種46個以及在湖北省進(jìn)行區(qū)域試驗的小麥品系447個。赤霉病抗性鑒定的對照小麥品種為‘蘇麥3號（高抗）、‘鄂恩1號（中抗）和‘鄭麥98（感病）。白粉病抗性鑒定的對照小麥品種為‘廣源11-2（高抗）、‘綿麥37（高抗）、‘鄂恩1號（中抗）和‘鄭麥98（感病）。條銹病抗性鑒定的對照小麥品種為‘鄂麥18（高抗）、‘鄂恩1號（中抗）和‘寧麥9（感病）。紋枯病抗性鑒定的對照小麥品種為‘綿麥37（高抗）、‘鄂恩1號（中抗）和‘鄭麥98（感病）。赤霉菌接種菌株為黃岡1號;條銹菌菌株為條中31、條中32和條中33的等比例混合菌種;白粉病菌株為32個已知毒性菌株的混合體;紋枯病菌株為64-1。參試品種（系）由各育種單位提供，對照品種和供試菌株由農(nóng)作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室保存。

1.2 抗病性鑒定方法

采用人工接種鑒定的方法。在小麥揚花10%時，用分生孢子濃度為1×105個/mL懸浮液進(jìn)行赤霉病噴霧接種，接種后1周內(nèi)每天中午用噴霧器噴水保濕;在小麥拔節(jié)期傍晚用混合分生孢子懸浮液進(jìn)行條銹病噴霧接種，接種后覆膜保濕15 h;在苗期和返青期于傍晚采用抖接分生孢子的方式進(jìn)行白粉病接種;在播種時每667 m2撒施3 kg室內(nèi)培養(yǎng)的帶菌玉米砂粒進(jìn)行紋枯病土表下接種。4種病害鑒定方法和分級標(biāo)準(zhǔn)參照楊立軍等[12]的方法。每個材料播種2行，行長1 m，行距20 cm。白粉病和條銹病抗性鑒定圃中種植1列與待鑒定材料垂直的感病品種作為病害誘發(fā)行。田間管理與大田一致。

1.3 抗病性評價和相關(guān)性分析

根據(jù)湖北省小麥生產(chǎn)中各種病害的發(fā)生頻率和危害程度，對參加湖北省小麥區(qū)域試驗的品種（系）對單種病害的抗性以及對4種病害的綜合抗病性進(jìn)行量化評分。每個品種（系）滿分100分（對4種病害全部免疫），其中赤霉病占40分，條銹病30分，白粉病20分，紋枯病10分。每種病害根據(jù)抗性等級分別賦予權(quán)重系數(shù)，將4種病害的分值相加獲得該材料綜合抗病性分值。分值高者抗病性好，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

已審定品種的產(chǎn)量、株高和生育期數(shù)據(jù)根據(jù)兩年區(qū)域試驗的平均值計算獲得，病害鑒定結(jié)果參照品種審定公告。利用Excel和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試小麥品系對赤霉病的抗性分析

參試的447份小麥品系中對赤霉病表現(xiàn)高抗的品系僅1份（‘揚06G86），占參試品系的0.22%;表現(xiàn)中抗的品系有50份，占參試品系的11.19%;表現(xiàn)中感的品系有249份，占參試品系的55.70%;表現(xiàn)高感的品系有147份，占參試品系的32.89%。參試品系對赤霉病抗性的平均分值為14.30，介于中感和高感之間。2006年-2010年間參試品系對赤霉病的抗性較好（平均分值為16.49），而2011年-2015年間參試品系對赤霉病的抗性較差（平均分值為12.96），與前期比較，2016年-2018年參試品系對赤霉病的抗性水平略好（表2）。

2.2 參試小麥品系對條銹病的抗性分析

在具有完整條銹病鑒定數(shù)據(jù)的427份小麥品系中，對條銹病免疫的品系有9份，占參試品系的2.11%;表現(xiàn)高抗的品系有51份，占參試品系的11.94%;表現(xiàn)中抗的品系有113份，占參試品系的26.46%;表現(xiàn)中感的品系114份，占參試品系的26.70%;表現(xiàn)高感的品系140份，占參試品系的32.79%。參試品系對條銹病抗性的平均分值為13.43，介于中抗和中感之間。總體看來，除2001年-2005年外，參試品系對條銹病抗性在年度間比較穩(wěn)定（表3）。

2.3 參試小麥品系對白粉病的抗性分析

在參試的447份小麥品系中，對白粉病免疫的品系有4份，占參試品系的0.89%;表現(xiàn)高抗的品系有33份，占參試品系的7.38%;表現(xiàn)中抗的品系有93份，占參試品系的20.81%;表現(xiàn)中感的品系有184份，占參試品系的41.16%;表現(xiàn)高感的品系有133份，占參試品系的29.75%。參試品系對白粉病抗性的平均分值為8.34，介于中抗和中感之間。總體看來，2006年-2010年間參試品系對白粉病抗性較好（平均分值9.10），2011年-2015年參試品系對白粉病的抗性較差（平均分值為7.45），而2016年-2017年參試品系對白粉病的抗性水平略好于往年（表4）。

2.4 參試小麥品系對紋枯病的抗性分析

在參試的447份品系中，沒有對紋枯病表現(xiàn)免疫和高抗的品系，表現(xiàn)中抗的品系有28份，占參試品系的6.26%;表現(xiàn)中感的品系有276份，占參試品系的61.74%;表現(xiàn)高感的品系有143份，占參試品系的31.99%。參試品系對白粉病抗性的平均分值為3.49，介于中感和高感之間。總體看來，2011年-2015年間參試品系對紋枯病的抗性較差（平均分值為3.17），其他年份的抗性表現(xiàn)相對穩(wěn)定（表5）。

2.5 審定小麥品種的抗病性及部分性狀分析

2001年以來湖北審定小麥品種46個，審定品種對赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病抗性的平均分值分別為14.02、12.47、7.13和3.03，對條銹病的抗性介于中抗和中感之間，對其他3種病害的抗性介于中感和高感之間。對條銹病表現(xiàn)中抗以上的品種有17個，對白粉病表現(xiàn)中抗以上的品種有9個，對赤霉病和紋枯病表現(xiàn)中抗以上的品種各有1個。總體上看，審定品種在單產(chǎn)呈增加趨勢的同時，株高逐漸在降低，而生育期在延長（表6）。

2.6 審定品種部分性狀的相關(guān)性分析

利用軟件SPSS 19.0對2001年以來湖北省審定品種的株高、生育期、產(chǎn)量、赤霉病抗性、條銹病抗性、白粉病抗性、紋枯病抗性、綜合抗病性進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果（表7）表明，審定品種的綜合抗病性與對其條銹病抗性、白粉病抗性和赤霉病抗性呈顯著相關(guān)性，其中與條銹病抗性的相關(guān)系數(shù)最高（R2=0.738，P<0.001）。審定品種的株高與生育期和產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與對紋枯病的抗性呈顯著正相關(guān)。審定品種對紋枯病抗性與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。

3 討論

小麥赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病是湖北省小麥的主要真菌病害，屬常發(fā)病害，給當(dāng)?shù)匦←溕a(chǎn)帶來了很大隱患[13]。本研究以2001年-2018年參加湖北省小麥區(qū)試的小麥品系和審定品種為研究對象，系統(tǒng)地分析了湖北小麥品種（系）的抗病性水平和抗病性變化趨勢。結(jié)果表明，參加區(qū)試的小麥品系對條銹病和白粉病的抗性較好，對赤霉病和紋枯病的抗性較差;總體上，參試品系對赤霉病和條銹病的抗性表現(xiàn)逐漸增強;審定品種對赤霉病、條銹病、白粉病和紋枯病的抗性均低于參試品系對此4種病害的抗性;審定品種對條銹病的抗性較好，對赤霉病和紋枯病的抗性較差，總體來看，審定品種在單產(chǎn)增加的同時株高降低，生育期延長。自2001年以來審定的46個品種在湖北的種植面積占湖北小麥種植面積的75%以上（湖北省種子管理局2017年數(shù)據(jù)），這些品種對這4種病害的抗性代表了湖北省目前栽培小麥的整體抗性水平。該研究結(jié)果可為湖北省小麥病害防控提供參考，對湖北小麥抗病育種具有指導(dǎo)作用。

2001年至2018年，湖北省審定小麥品種的產(chǎn)量潛力不斷提高，株高不斷降低，生育期不斷延長（表6），有效穗數(shù)不斷增加[14]。株高較高的品種由于小麥穗部遠(yuǎn)離菌源地——土壤表面，而表現(xiàn)出一種對病害的逃避機制，因此，一般認(rèn)為小麥株高與赤霉病抗病性存在明顯的負(fù)相關(guān)[1517]，相關(guān)系數(shù)最高為r=-0.70，但這種相關(guān)性并沒有被充分證實[18]。本研究中，審定小麥品種的赤霉病抗性與株高無明顯相關(guān)性（表7），說明湖北近年來審定品種株高降低（表6）的同時，赤霉病抗性水平?jīng)]有下降。小麥紋枯病病原菌能感染莖基和鞘，破壞運輸組織，阻斷營養(yǎng)的運輸，從而導(dǎo)致倒伏和死穗[19]。Willocquet等[20]研究認(rèn)為，水稻對立枯絲核菌引起的紋枯病的抗性與株高和抽穗期密切相關(guān)。也有學(xué)者認(rèn)為，小麥對紋枯病的抗性與小麥株高不存在相關(guān)性[21]。小麥紋枯病抗性與農(nóng)藝性狀的遺傳相關(guān)性存在多種分歧。本研究中，湖北審定小麥品種對紋枯病的抗性與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)（可能與本研究中產(chǎn)量和株高呈顯著負(fù)相關(guān)有關(guān)）。

總體上來看，2001年以來湖北省小麥品種（系）的抗性表現(xiàn)總體平穩(wěn)，抗性水平不高，特別是對赤霉病和紋枯病的抗性水平較低。因此，今后一段時期內(nèi)，在持續(xù)加大湖北小麥抗病育種力度的同時，要抓好湖北小麥病害的防控工作，確保小麥安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 敖立萬. 湖北小麥[M]. 武漢： 湖北科學(xué)技術(shù)出版社， 2002： 221241.

[2] MA Hongxiang， YAO Jinbao， ZHOU Miaoping， et al. Molecular breeding for wheat fusarium head blight resistance in China [J]. Cereal Research Communications， 2008， 36（S6）： 203212.

[3] 劉易科， 佟漢文， 朱展望， 等. 小麥赤霉病抗性改良研究進(jìn)展[J]. 麥類作物學(xué)報， 2016， 36（1）： 5157.

[4] 朱展望， 朱偉偉， 佟漢文， 等. 湖北小麥品種赤霉病抗性及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 麥類作物學(xué)報， 2015， 35（12）： 17331738.

[5] 楊立軍， 唐道廷， 向禮波， 等. 近10年來湖北省審（認(rèn)）定小麥品種對條銹病的抗性表現(xiàn)[J]. 麥類作物學(xué)報， 2012， 32（5）： 982985.

[6] 許紅. 湖北麥區(qū)小麥白粉病發(fā)生規(guī)律研究——田間消長規(guī)律[C]∥小麥白粉病測報與防治技術(shù)研究.中國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣協(xié)會，2000：5.

[7] 楊立軍，向禮波，曾凡松，等.湖北麥區(qū)小麥白粉病菌毒性結(jié)構(gòu)分析[J].植物保護(hù)，2009，35（5）：7679.

[8] MORGOUNOV A， TUFAN H A， SHARMA R， et al. Global incidence of wheat rusts and powdery mildew during 19692010 and durability of resistance of winter wheat variety Bezostaya 1 [J]. European Journal of Plant Pathology， 2012， 132（3）： 323340.

[9] CHEN Liang， ZHANG Zengyan， LIANG Hongxia， et al. Overexpression of TiERF1 enhances resistance to sharp eyespot in transgenic wheat [J]. Journal of Experimental Botany， 2008， 59（15）： 41954204.

[10]HAMADA M S， YIN Yanni， CHEN Huaigu， et al. The escalating threat of Rhizoctonia cerealis， the causal agent of sharp eyespot in wheat[J]. Pest Management Science， 2011， 67（11）： 14111419.

[11]張會云， 陳榮振， 馮國華， 等. 中國小麥紋枯病的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 麥類作物學(xué)報， 2007， 27（6）： 11501153.

[12]楊立軍， 唐道廷， 向禮波， 等. 湖北省小麥后備品種及二線育種材料抗病性鑒定[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2008， 47（6）： 633635.

[13]劉易科， 朱展望， 佟漢文， 等， 湖北省主要小麥品種抗病基因分析[J]. 分子植物育種， 2018， 16（4）： 10401049.

[14]佟漢文， 彭敏， 劉易科， 等. 2001-2016年湖北省小麥區(qū)域試驗審定品種產(chǎn)量性狀分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2018， 57（24）： 4650.

[15]DRAEGER R， GOSMAN N， STEED A， et al. Identification of QTLs for resistance to Fusarium head blight， DON accumulation and associated traits in the winter wheat variety Arina [J]. Theoretical and Applied Genetics， 2007， 115（5）： 617625.

[16]LIU Shuyu， GRIFFEY C A， HALL M D， et al. Molecular characterization of field resistance to Fusarium head blight in two US soft red winter wheat cultivars [J]. Theoretical and Applied Genetics， 2013， 126（10）： 24852498.

[17]HE Xinyao， SINGH P K， SCHLANG N， et al. Characterization of Chinese wheat germplasm for resistance to Fusarium head blight at CIMMYT， Mexico [J]. Euphytica， 2014， 195（3）： 383395.

[18]劉易科， 佟漢文， 朱展望， 等. 小麥赤霉病抗性機理研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 49（8）： 14761488.

[19]WANG Minxia， ZHU Xiuliang， WANG Ke， et al. A wheat caffeic acid 3-O-methyltransferase TaCOMT-3D positively contributes to both resistance to sharp eyespot disease and stem mechanical strength [J/OL]. Scientific Reports， 2018， 8（1）： 6543. DOI：10.1038/S41598018248840.

[20]WILLOCQUET L， NOEL M， HAMILTON R S， et al. Susceptibility of rice to sheath blight： an assessment of the diversity of rice germplasm according to genetic groups and morphological traits [J]. Euphytica， 2012， 183（2）： 227241.

[21]郭彥. 小麥抗紋枯病QTL的抗性因素研究[D]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2017.

（責(zé)任編輯：楊明麗）

收稿日期： 20190322?? 修訂日期： 20190528

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2017YFD0100800）;湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項（2018ABA085）;國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系武漢綜合試驗站（CARS-03）;湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心資助項目

致? 謝： 參加本試驗部分工作的還有江代禮、譚翰杰、張能和紀(jì)燁斌等同學(xué)，特此一并致謝。

通信作者E-mail：楊立軍ycanglijun1993@163.com;劉易科lihm@njau.edu.cn

#為并列第一作者